从20世纪30年代人工授精已开始在猪上应用,但它的真正发展和在养猪产业中广泛商业化使用直到80年代才开始。在20世纪末世界范围内接近50%的母猪都是通过人工授精受孕的,且这个比例还在逐年上升。在一些欧洲国家,如比利时、意大利、荷兰、挪威和西班牙,超过80%的母猪是人工授精,在北美(美国、加拿大和墨西哥)和巴西的大型农场这个比例已经接近75%。
目前,世界上每年大约有2500万头次猪进行人工授精。其中,超过99%的授精使用的是储存在15 ℃~20 ℃下,最多保存3 d的液态冷藏精液。发情期输精2~3次,每次超过25亿精子,将80~100 mL的大量精液输入到子宫颈内,受孕率达80%~90%,与自然交配的产仔率和产仔数相当,甚至更高。此外,近 1%的授精使用的是剂量在50亿~60亿精子的冷冻、解冻精液,不仅每次输精需要高剂量精子,而且受孕率也低于冷藏精液。在最好的繁育管理条件下也只有大约70%受孕率。
猪冷冻精液和性别控制精液正在试验推广中,而以精子载体的转基因(SMGT)、精子胶囊和精子冻干技术将在未来几年内得到发展。这些技术被养猪业接受和采用的速度取决于他们在应用中的效率。由于每次需要大量的精子,现今子宫颈内授精方式在实现效率上受到限制。在一些这类新技术中,比如以性别分离精子为例,在分选后可用的精子非常少。因此,有效的商业应用需要的输精方式,应该能够在输入低精子数量情况下获得正常的繁殖率。
1 猪子宫颈内人工授精技术存在的问题
子宫颈内授精包括很大数量的精子(约25亿)输进子宫颈后部的皱褶。大多数的母猪在输精时和以后表现出精液逆流。因而,大约30%~40%输入子宫颈管的精子,在授精后1 h内从管中流出。
同时,超过90%的精子在授精后2~3 h内被母猪的生殖系统-子宫颈、子宫输-卵管连接部、输卵管壶峡连接部筛选排斥。这种大量的流失限制了能够到达子宫输卵管连接处的精子数。向成年母猪授精30亿冷藏精子,只有大约10万成功的达到了子宫输卵管连接处,大约1000个精子到达了输卵管峡部的精子储存库。此外,在精子质量差时损失更为严重,比如冷冻-解冻精子。实际上,在输卵管中有效冷冻-解冻精子的数量一般比冷藏精子低十倍。因此,将精液输到子宫颈后更深部位能够允许更多的精子到达子宫输卵管连接部是更合理的,甚至与子宫颈内授精相比使用更少的精子。
2 猪的子宫颈后、子宫深部及腹腔内窥镜人工授精
有效的授精方式是保证在尽可能少的精子输入后有足够数量的精子进入输卵管-子宫连接部,保证正常的产仔率与产仔数。因此,要从精子液态保存精液和冷冻精液人工授精,探讨授精方式的实用性。
2.1 猪液态保存精液人工授精
冷藏精液输精效果令人满意,但每次需要大量精子。这就降低了良种的公猪生产的精液的效率和利用。而且,当精液的数量有限而大量的母猪需要授精时,精液来源可能出现困难。因此,养猪者对于在不降低繁殖率的同时减少每次输精需要的精子数量很感兴趣。
为实现目前常规的子宫颈内授精满意的产仔率和胎产仔数,要求一次输精剂量超过25亿个精子。而当子宫颈授精数量每次低于25亿个精子时,产仔率和胎仔数不能令人满意。因此,选择的合适授精方式是为了实现减少每次输精的精子数。最近提出2项新的不同授精方式,即子宫颈后授精和子宫深部授精技术,这2种方式都包括把精液直接输入子宫内。子宫颈后授精是将精液输到子宫体,而子宫深部授精是将输到子宫角的近端1/3处。
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