性控精液在豬生產中的應用進展

張 群，王 騫，郭銘暉，王 碩，李雁冰，黃大鵬，魏國生，李井春 *

（黑龍江八一農墾大學動物科技學院，黑龍江 大慶 163319）

現如今，隨著經濟的飛速發展和人們生活水平的提高，全球各地對優質肉、蛋、奶的需求急劇上升。在自然繁殖過程中，動物后代的雌雄比例大概在1：1。但是實際生產中，奶牛場需要更多的母畜[1]，不同性別的家畜的肉品質量差異也很大[2]，性別不符合生產需要的幼畜就會被淘汰，這大大影響了大型畜牧場的經濟效益。因此，如果能通過性別控制技術選育后代，就能大幅提升飼養場收益，更好地滿足社會需求[3]。

性別控制是根據XY精子的運動能力、抗原性、酸堿的敏感程度等差異，控制母畜繁殖生產的后代性別符合人們的預期。早在公元前400年前的古希臘就有哲學家提出了是否可以通過切掉男性一側睪丸控制產生后代的性別的設想。1902年，科學家Mc Clung首次提出了染色體理論。1923年，Painter在實驗中證明了精子中存在兩種控制性別的染色體，分別為X和Y，與卵子結合會發育成不同性別的后代[4]。

實現性別控制意義非凡。首先，可以提高大型養殖場的經濟效益，增加所需性別后代的比例。其次，減少伴性遺傳的疾病在后代中發生。最后，在胚胎移植技術中，應用性別控制技術可以避免或減少異性雙胎導致的不孕等問題。但由于家畜品種、品系和個體之間的差異很大，想要實現高準確度難度很大。

1 性別控制方法

從20世紀70年代后期開始，人們在實際生產中嘗試調節母畜的生殖道環境，使用化學試劑或是激素等處理激素，希望能夠提高所需性別的精子與卵子結合的概率。生殖道不同的酸堿環境可以抑制X精子或Y精子與卵子結合。這種方法準確率并不高，但是由于操作簡單便捷，價格較低，因此使用范圍也比較廣泛。在不同溫度解凍精液，母畜生產的后代性別也有不同。XY精子在對溫度的敏感程度也存在差異。因此，不同的解凍溫度使精子的運動能力和復蘇時間也不同。在是實際應用中，應用更多的是流式細胞儀，這種方法準確度高，有很好的應用價值。

1.1 流式細胞儀

X精子和Y精子在基因含量上差別很大，X精子上的基因數量超過3 000個，但Y上的基因則少于700，流式細胞儀根據這種差別對精子進行篩選[5]。1976年Gledhill等人首先利用流式細胞儀測定X精子和Y精子的DNA。1986年Johnson和Pinkel改良了普通的流式細胞儀，使其專門適用于分離活精子，并采用這種方法分離了牛、豬、羊和兔子等幾種動物的精液[6]。

首先對精液進行稀釋處理，然后使用熒光染色劑染色，由于X、Y精子攜帶的DNA數量不同，染色的程度也不同，因此經過激光照射后根據熒光強度不同被賦予不同電荷。在電磁場的引導下，帶不同電荷的精液微小液滴分別落入不同的收集容器中[7]。隨著科技水平的發展，研究人員們也在不斷對流式細胞儀進行改良，包括對儀器的噴嘴，調整電磁場強度和與電壓結合調整等。如今，經過調整后的流式細胞儀分離準確度能夠達到90%左右[8]，是一種效率較高較為準確的分離方法，這項技術已經成功地在實際生產中實施。在奶牛[9]后代選育過程中應用較多，已經實現商業化，但在養豬行業內使用比較少。2006年曾有權[10]使用經流式細胞儀分離后的精液為母豬受精，輸入Y精子的母豬生產6頭仔豬，全部為雄性；輸入X精子的3頭母豬分別產下5頭、4頭、3頭仔豬，性別準確率為91.67%。仔豬初生重、斷奶重和平均日增重都很正常。流式細胞儀分離技術在其他種類的動物中的應用也很多，包括奶山羊[11]，兔子和工作犬[12]等。流式細胞儀作為現今為止最準確可靠的精子分離方法[13]，在培育優良種畜進程中起到不可或缺的作用。但是，流式細胞儀設備比較昂貴，分離成本較高，導致性控精液的價格也很高，并且有實驗表明，豬精子對所處環境變化非常敏感，在經流式細胞儀分離的過程中，染色和熒光照射的過程會對豬精子造成損傷[14]。

1.2 基因干擾法

X染色體偶聯鋅指蛋白（zin f inger protein, X-linked, Zfx）是一種決定睪丸基因的候選基因。Zfx和Zfy是一對等位基因，分別位于哺乳動物的X和Y染色體上。由于含有鋅指結構，可以選擇性結合特異靶基因，指引靶基因穿透細胞核膜，在核內定位，在精子形成過程中發揮作用。

基因干擾是指在轉錄過程中人為對基因轉錄進行干擾，使某一片段沉默，阻斷在體內的表達。在家畜性別控制實驗中，可以利用此項原理，干擾Zfx基因在體內的表達，使X精子發育情況受阻或者降低X精子的活性、影響其受精能力，以此獲得較高的雄性后代[15]。寧孟影[16]實驗中，篩選出3個效果較好的骨架載體，其中pll3.7/d重組表達載體實驗效果最佳，雄性仔豬率在69.9%。唐璐[17]在干擾豬Zfx基因對母豬繁殖性能調控實驗結果顯示，PLL3.7/N載體最有效注射量為1.5 mg/側，最佳注射次數是3針，性控有效時間從第2針開始，效果可持續2個月，在1個月內配種的效果最好。產下的仔豬健康狀況良好，初生重和斷乳重等指標都沒有不良影響。

1.3 其他分離方法

在哺乳動物的雄性個體Y染色體上有一基因位點H-Y，其結構基因與睪丸的關系密切，只要形成睪丸細胞就可以分泌睪丸素，從而抑制個體發育成雌性。使H-Y抗原對雌性動物發生免疫，在雌性動物的血清中就會產生排斥Y精子的抗體，抑制Y精子的基因表達。免疫分離法就是根據XY精子細胞膜上存在蛋白抗原不同，開發出具有針對性的特異性抗體，在引用其他技術（如流式細胞儀）將不同的精子分離開[18]。在不同物種個體差異比較大，分離的準確度還有待提高，但免疫分離法相比于流式細胞法操作更簡單快捷，性價比很高，值得我們進行更深入地討論和研究[1]。

2 問題與展望

實現早期性別選擇和鑒定是現代化家畜育種行業一直在突破的難題，近年來在技術領域已經取得了很多突破性進展，但仍存在著許多挑戰和阻礙。流式細胞儀作為現在準確性最高的技術手段，在牛羊生產中使用的較多。并且由于在操作過程中對豬精子的刺激較大，設備昂貴，分離時間較長、效率低等問題也制約了此項技術的在豬生產中大面積普及。隨著科學技術水平的不斷提高，又有更多新興技術運用到性別控制技術中，如TLR-7/8受體可以調控精子的運動能力使其顯現差異，還有文章中介紹的制備H-Y特異抗體方法在各實驗中顯示的結果也較好，但在豬生產中性別控制方面應用還比較少。這些新型便捷的實驗研究對整個畜牧業的育種選種進展都有積極的促進作用，為今后的實驗提供有力的支撐。