Robert V. knox

(美國伊利諾伊大學厄巴納分校，伊利諾伊 厄巴納 61801)

豬場簡介

美國大多數商品種母豬都是通過人工授精培育的。全美有580萬頭繁育母豬，平均每個豬場有1 300頭；超過70%的母豬飼養(yǎng)在環(huán)境可控制的妊娠舍內，并且大規(guī)模的人工授精技術的應用減少了技術工人的使用。美國最大的前25名商品豬場母豬存欄規(guī)模從35 000到876 000不等，總數達到300萬，幾乎占到全美種豬群的一半。農場的規(guī)模與人工授精技術的應用也有關系，規(guī)模超過500頭的豬場約90%會使用人工授精技術，存欄超過5 000的大牧場其活產仔數比平均數更高，并且實行總的限制體系、持續(xù)流動培育、全進全出的產仔和分離生產管理，他們抓住規(guī)模優(yōu)勢，從事先進的疾病防控技術、品種培育、基因優(yōu)勢發(fā)揮和提高勞動效率。

在母豬場，斷奶對母豬的繁育很重要，較大的農場，每周都安排幾天時間，按照程序短奶（移走母豬，或移走仔豬等），員工的勞動強度很大。對公豬的采精及精液運送也很關鍵。因此，北美的母豬場和公豬站對技術員工要求很高，他們對生產起決定作用，員工需求受規(guī)模的大小和培育而定，幾乎有一半的牧場，每人每周都會對負責的50頭甚至100頭母豬進行培育、發(fā)情檢查、運動控制和飼養(yǎng)等。

繁殖場飼養(yǎng)的多數為斷奶母豬。發(fā)情檢查對受胎率有很大影響，70%的牧場在斷奶之后1～2 d開始發(fā)情檢查，一些牧場在每天早晨檢查發(fā)情，一些牧場每天檢查2次。較大的牧場使用公豬試情，每次使用多個公豬，或用假公豬；對每頭母豬試情的時間是1～3 min。要求在75～80 mL稀釋后的每份標準精液里含有30億個活動精子；90%的母豬能接受2次人工授精。有發(fā)情表現時人工授精1次，24 h之后再進行1次。美國繁殖場使用的多數精子由公豬站生產提供；這些隔離的、專用的精子及設備均能預防疾病傳染、提高精子受胎率。多數公豬站有50～500頭公豬，每頭公豬1周采精1次，約800億～1 000億個精子，這些精液根據需要，用5 d（中期）到10 d（長期）期限的稀釋液進行稀釋，在采集1 d內運輸，第2天到達母豬場。精子在恒溫箱中保存，溫度控制在16～18 ℃，到母豬場也貯存在這個溫度條件下。在母豬場，不管使用哪類稀釋液，多數精子幾乎在采精后4 d內用完。精子的需求量由農場規(guī)模大小而定，一半的大牧場每周接貨2～3次，所以幾乎所有的牧場每天都在訂購和使用精子這樣一個循環(huán)當中。美國的人工授精系統(tǒng)是成功的，平均產仔率83%，平均窩產數11頭。

公豬的生育能力評估流程

公豬的采精能力對人工授精至關重要。每個公豬每年配種500多頭母豬；母豬懷孕率、窩產數取決于精子的質量，更取決于公豬每周的采精量能否達到期望的精子數，以滿足人工授精的需要。公豬的生育能力不是一成不變的，它一直處于動態(tài)變化當中。例如，在采精高峰，精子質量檢測時正常精子有增有減，使得有較大潛在繁殖能力的公豬也許與員工的期望不符；同樣，確定為劣質的公豬，在加強運動后可改善精子質量；所以精子評估受質量控制、先天缺陷和公豬壽命的影響。公豬的能力以產仔率和窩產數確定，這2項結合才能說明每年每頭豬產仔數指標的好壞。自然受胎實驗是有問題的，因它靠大數量的精子和多次授精取得高繁殖率，這些設計補償了精子質量低下的缺陷，也掩蓋了對排卵時間的掌握。在標準的商品豬生產中，為防止使用劣質豬的精子造成經濟損失，常使用多個公豬采集的精子庫精子。在繁殖場，精液評估是常規(guī)性的。每天在公豬站的多次采精都要快速、準確地進行精子鑒定；在公豬站使用的多數實驗是做為質量控制的射精分析實驗，但不用來提供真正公豬能力的信息。評估精子活力使用顯微鏡，以便直觀看到濃度、運動力、凝固性、細菌、形態(tài)學和存活力，這些措施能提供有關射精潛能的一些信息，以評估是否可用。精子濃度一般由顯微鏡、光度計和計算機輔助分析法（CASA）鑒定，濃度是限定項目，且是對繁殖能力有關的低濃度、低精子數的精液質量的指標。

精子活力由顯微鏡和CASA決定，顯微鏡是主觀分析，簡單但準確性不夠；CASA分析改善了許多主觀因素，雖昂貴，但更迅速。

運動分析用來確定精子的活動好壞。射精量中必須達到＞70%的活動精子；評估公豬稀釋液的樣本一般在采精之后幾天或在存在問題母豬的情況下進行質量控制；精子的活力與運動性關系密切，但并不是非運動精子都是死精；當活力低時，其活力靠顯微鏡的染料排除法決定，它是一個有價值的實驗。精子形態(tài)學由固體標本在顯微鏡下檢查，以區(qū)分它們的異常和異常發(fā)生率；精子評估包括頂體、中段和尾部的評價。一些實驗能夠確定與降低受胎有關的畸形精子。

精子稀釋液的使用現狀

貯存過程中，精子稀釋液對維持受胎率起關鍵作用。其作用包括擴大容量、中和副性腺、穩(wěn)定精子質膜、幫助精子獲能、平衡滲透性和防止運輸中的溫度休克。稀釋液可提供營養(yǎng)，防止細菌滋生，可改變精子正常生理過程、減少代謝活力、延長在低溫狀態(tài)下的壽命。正常情況下，精子在37 ℃存活僅數小時，而稀釋狀態(tài)下，在更低溫度可生存數周。降低溫度使公豬精子易造成質膜破壞、活力不穩(wěn)和冷休克。因為精子在15～19 ℃時，仍能正常新陳代謝，稀釋液的成分能防止精子質膜破壞和冷休克。緩沖液能防止精液pH改變，射出的精液pH值是6.8～7.2，因為精子能夠分解單糖，在沒有緩沖液的情況下，pH值很快降低而造成乳酸產生。緩沖液有許多種，如碳酸氫鈉緩沖液、磷酸鹽緩沖液和N-2-羥基乙酯呱嗪乙烷硫酸緩沖液。緩沖液能使精液pH值保持在6.5～8.0和7.0～9.0之間，當然也取決于溫度。稀釋液通常包含單一的能量物質，如單糖、葡萄糖和果糖。以鹽形式存在的電解質可維持精子的適當滲透壓；質膜的穩(wěn)定性通過結合鈣質，如EDTA、TRIS和檸檬酸鈉等螯合劑來完成。一些諸如蛋黃、蛋白、奶蛋白和PVD的大分子能進一步穩(wěn)定質膜。稀釋液中通常還有抗氧化劑等其它成分。在稀釋液中添加抗生素如慶大霉素、新霉素和壯觀霉素也以防細菌污染。一些稀釋液配方公開，新的商業(yè)稀釋液的配方和配方比例享有專利。BTS是原始、標準的稀釋液，它簡單、價廉，歸類為短期（2～3 d）稀釋液。稀釋液的選用主要根據1周內精液用量、運輸、成本以及配種的時間而定。短期的可在采精后保存3 d的精子中使用；5 d以內用中期類稀釋液，7 d以上可用長期類稀釋液。低溫貯存能降低精子新陳代謝、抑制細菌生長，溫度在37 ℃時，精子在12 h后便會失去DNA、活性甚至死亡，而在5 ℃時，可發(fā)生不可逆轉的質膜破壞。

授精時間和受胎影響因素

人工授精時間關系到產仔數的多少、經濟回報和母豬的空懷數。排卵前24 h第1次人工授精，容易懷孕并且有高的產仔數；當排卵前超過24 h或排卵后超過8 h，懷孕率下降，第1次授精應盡量縮短從排卵到授精操作的間隔時間。應注意的2個特別因素，一是授精后在母豬產道內精子是否存活，二是排卵后卵子是否存活。稀釋的精液的授精時間最好在24 h內，但也受精子質量、精子數、子宮的傳送效率和授精方法的影響。母豬的卵子排出后3 h（卵子只有8 h受孕壽命）易受孕形成胚胎。為適應卵子的這個很短的受孕時間周期，第1次授精應在排卵前24 h，以便精子有更多的時間在子宮移動、獲能并建立精子貯庫。

因豬的發(fā)情時間與排卵有密切關系，在一個發(fā)情期內要有多次配種。比較多次授精來說，1次配種常造成低懷孕率，因此，目前的人工授精技術則采用每天對靜立發(fā)情母豬2次配種。在一個發(fā)情期3次配種的資料顯示，因頻繁檢查發(fā)情、掌握發(fā)情天數和存在以后的授精問題工作很難做到。也有些研究表明，考慮到人工費用和以后的配種危險，不適用這種方式。排卵超過8 h授精，容易空懷，21 d后陰道出現分泌物，說明再次發(fā)情，產仔數明顯降低。因豬的發(fā)情和排卵間隔時間有個體差異，配種時間容易人為出錯。后備母豬正常的發(fā)情期為1～2 d，且在發(fā)情開始后32～38 h排卵；成年母豬發(fā)情期2～3 d，在發(fā)情癥狀開始后38～48 h排卵。母豬的發(fā)情期長短與斷奶到表現發(fā)情癥狀的間隔有關，一般是在仔豬斷奶后3～6 d發(fā)情，發(fā)情期長短和發(fā)情到排卵的間隔時間均與斷奶到發(fā)情間隔時間呈相反關系。通過對斷奶到發(fā)情時間間隔和斷奶到初配的間隔時間分析評估，受胎能力存在差異。

發(fā)情檢查是評估母豬受胎能力和推算排卵時間的真正依據，所以改進發(fā)情檢查程序是掌握人工授精與排卵時間的有力工具。為使發(fā)情檢查更有效，必須做到連續(xù)、準確和敏感，增加每天的觀察次數，提高準確度。如果每天早上到下午有8～10 h的操作間隔，應檢查2次發(fā)情；相比較來說，每天1次公豬接觸，就會存在23 h的誤差，缺乏準確性。在不到8 h內接觸1次，則增加怪異行為的可能，所以在每天2次授精的體制下，應做到8～12 h檢查一次發(fā)情，在發(fā)情癥狀12～24 h后授精。更多的是在排卵前24 h內進行第1和第2次授精。

發(fā)情檢查對配種時間至關重要，公豬出現時，要提供良好的光線、好的空氣質量、限制風速、低噪音才能提高公豬對母豬的刺激效果；公豬從豬舍出來不能靠近母豬，避免直接或在棚欄內接觸來檢查發(fā)情。為避免古怪行為出現，應快速、有效檢查發(fā)情，防止母豬對公豬失去性欲。值得一提的是，檢查發(fā)情應每天對同一母豬在同一時間接觸公豬、使用同樣的方式或規(guī)定同樣的時間。刺激方式包括背部按壓、側面和后部按摩。是否發(fā)情應根據背部按壓和人工騎壓的陽性和陰性刺激反應來決定，也包括母豬不再發(fā)出尖叫、耳根部抽動或豎耳癥狀。已知資料告訴我們，對于后備母豬、斷奶母豬受胎能力評估要從與發(fā)情期、人工授精時間、從斷奶到表現發(fā)情癥狀的間隔時間的記錄找原因，以糾正人工授精的時間錯誤。人工授精技術有問題的農場應該從現代繁殖場每天2次檢查發(fā)情的資料來分析，以修訂人工授精的操作規(guī)程。這些資料可以對有類似發(fā)情期的母豬進行排卵時間的估算。數據顯示，有65%的母豬排卵時間相同。

人工授精的操作規(guī)程和對受胎的影響

被實驗和評估的新技術能改善受胎率、減少失敗、降低人工成本、消除對傳統(tǒng)技術的模仿。從實踐的角度看，一旦發(fā)情被鑒定，配種計劃便迅速制訂，下一步就是在子宮輸精的過程了。經驗知道，這個過程都能成功操作，但優(yōu)秀的員工能提高每年母豬窩產數的指標，否則，會降低窩產數，造成母豬流向他處。在發(fā)情期，輸精器被鎖定在子宮頸的第2到第3褶折處，將17 ℃的精子使用中度壓力和自然重力流入。多數母豬接受背部按壓以及側面、乳頭的按摩，促進荷爾蒙的釋放，刺激子宮收縮，創(chuàng)造一個精子從輸精器到母豬產道后貯存的空間。一旦精子排入子宮，靠子宮肌肉的快速持續(xù)收縮，運送到子宮前壁和子宮后壁的輸卵管。子宮收縮是由荷爾蒙、腦下垂體后葉素、前列腺素和雌激素的作用和來自母豬產道感知系統(tǒng)刺激造成。精子在運行過程中，與子宮及輸卵管液體接觸而獲能。輸精后1 h，免疫反應提高，滲透大量的白細胞，將子宮中死精和殘精清除；幾個小時后，多余的精液、精子和白細胞從母豬產道回流排出。輸入的數以億計的其它精子（少于輸入量1%的一半），在子宮和輸卵管建立貯存，貯存的精子在排卵前24 h或者在排卵后8 h仍有受胎功能，貯存的精子被認為和輸卵管的卵細胞結合，在那里等待排卵信號后，準備精卵結合。

公豬因誘發(fā)母豬釋放腦下垂體后葉素刺激子宮收縮對其有性刺激。荷蘭研究者發(fā)現，人工刺激和噴灑弗洛蒙而產生性誘導并不合適。人工刺激使子宮收縮、形成負壓助推精子從輸精管到子宮的理論是清楚的。自然交配時，公豬可誘導母豬出現靜立反應；而人工授精時公豬是否在場，對性刺激沒有陽性反應，因此認為公豬本身對正常發(fā)育的母豬誘發(fā)荷爾蒙分泌和刺激子宮收縮作用不大，但體況差的母豬除外。商業(yè)化豬場輸精器的使用證明對母豬沒有明顯的刺激作用，因常用的輸精器只是插到母豬子宮的第2和第3個褶折處。這個位置是子宮頸（宮頸管很小，僅容納10 mL），而多數精液則進入到子宮體，只有旋轉輸精器才能比有泡沫頂端的輸精器插的更深，所以這類輸精器對母豬沒有大的刺激作用。當然，某些輸精器也有它的先天優(yōu)勢，這與母豬的子宮頸多變、年齡、胎次、稀釋液的數量和產仔之間的間隔有關。大小適宜的輸精器對精子進入子宮防止漏出有很大的幫助。流行的自動輸精器對母豬的背部和側面產生壓力，能使多余的大量精液流入子宮，用此方法一個員工可以同時對多個母豬進行人工授精操作；當然輸精器的衛(wèi)生狀況也很重要，操作時不注意消毒，使微生物進入子宮易造成陰道感染，分泌物增多。這些外來的病原體可產生免疫反應而影響受胎率。陰部潮濕、污染有糞渣均可引發(fā)母豬生殖道發(fā)生疾病而影響繁殖力。

成功授精后，有可能出現精液未能進入子宮而漏出或因子宮的影響而返流。荷蘭科學家證實，輸入量太少或漏出太多均影響受胎能力。精子漏出與操作技術、輸精器放置以及輸精速度有關。美國北卡羅來納州立大學的研究認為，輸精技術不當可降低精子的活力，對產仔率有很大的影響，但對窩產數影響不大；為預防漏出，操作人員應選擇容易插入和安全鎖定的輸精器（塑料、泡沫或其它類）。輸精器一旦感覺到阻力，說明送到位置，此時輕微調整或逆時針和順時針旋轉，或迅速移動則能完成插入。輸精器能否到達位置，需有經驗的人員操作，這樣輸入的精液才能不受妨礙流入子宮頸。精液易漏出或易貯存在陰戶處的母豬應緩慢擠壓輸精器。因為精液漏出或貯存在陰戶內，母豬容易產生反射，出現骨盆收縮，將精液擠出陰道。每頭母豬應在3～5 min之內全部推入輸精器內的精液。

利用彎曲的輸精器撥動子宮頸15 min使子宮體很快擴張，是防止精液倒流的一個不錯的嘗試。如果輸精后，母豬立即躺下，則易造成精液回流。

子宮內少量精液的人工授精法

豬人工授精在全球持續(xù)增溫的時候，利用更少的精子能取得滿意受胎率的方法應運而生。減少精子使用的人工授精技術能使優(yōu)異公豬的有限精子服務更多的母豬，因為每次人工授精時精子數低于20億或者授精次數在2次以下，受胎率則明顯降低。因此母豬場總希望每個母豬能有2次配種，精子要每次保持在25億以上。但多數研究顯示，超過25億精子的每份精液，授精2次以上并沒有增加受胎率。實際情況是，公豬站提供每份精液有30億～40億個精子，但其真正運動、形態(tài)正常精子只有25億。超過20億的精子在實際操作中因掌握不好排卵時間被漏出或失去活力。

據估計，優(yōu)異公豬每次射精量中有800億個精子，其中80%是運動正常的，按照每份精液含有30億個精子計算，可為21頭母豬提供授精，如果使用每份10億精子的低數量精液則可為64頭母豬提供授精。因此產仔率和窩產數才是真正衡量人工授精成敗的指標；例如，產仔率和窩產數同時降低說明精子數量少；產仔率正常而窩產數減少則表明精液中有活力的精子數減少。這是評估每份精液質量的關鍵。人工授精時，由于輸精器放置不當，使子宮中的精液倒流到陰道。因此子宮內人工授精（IUI）是一個利用不同設備、使用少量精液的技術。此技術在美國的豬場迅速發(fā)展。新技術輸精器和普通的泡沫輸精器相似，普通輸精器插入到子宮頸只起固定作用，新設備有一個內道管，進入子宮頸再插入2～4 cm到達子宮體內。該技術對低精子的精液有其優(yōu)勢，也不考慮輸精的速度問題。一些研究表明：IUI技術能使10億個精子就能達到傳統(tǒng)人工授精2次的效果。

當然，如此的低精子量能有這樣的效果還不十分清楚。就像采用IUI技術使用10億個精子不影響產仔率，而窩產數卻下降,使用5億個精子卻使產仔率和窩產數都下降的結果一樣。西班牙學者的實驗證明，對斷奶母豬每天進行2次發(fā)情檢查，只使用1次IUI，在發(fā)情后25 h再人工授精1次即可。他們認為IUI技術精液滲漏不超過20 ml,但有回流現象。同時認為，105億或2.5億精子的每份精液對受胎率沒有影響，受胎率可超過78%；對胚胎數也沒影響，可超過11個。這充分證明：低精子數的精液輸精1次也能成功。同樣的理論也能使公豬的精液稀釋到含有少量精子。更有趣的是IUI技術可在許多動物上使用，以減少滲透、縮小精液容量、降低操作時間、減少精子需求量、降低豬的生產成本，同樣能夠加快豬的基因工程進展。

當然新方法配制的精液量、配種次數、授精時間和真正的精子需要量要保持在何種程度才能提高受胎率仍是考慮的問題；社會接受程度、操作過程以及設備的性能也值得注意。新技術對基因工程價值和農場效益的潛能和局限性還需進一步評估。

葉德軍（譯），單位：甘肅省臨夏州永靖縣中小企業(yè)局