加快推動精液冷凍保存技術在大型豬育種企業中應用

張樹山，韓雪峻，姜紅菊，戴建軍，吳彩鳳，孫玲偉，張德福*

（1.上海市農業科學院畜牧獸醫研究所，上海 201106；2.上海市農業遺傳育種重點實驗室動物遺傳工程研究室，上海201106；3.上海祥欣畜禽有限公司，上海 2013021；4.上海種豬工程技術研究中心，上海 2013021）

近10年來，隨著可精準控制降溫的專用精子冷凍儀的應用，及配套的母豬發情鑒定和深部位輸精等技術的推動下，豬精液冷凍保存-人工授精技術體系日益成熟、已開始步入豬冷凍精液商業化生產進程。對大型豬育種企業而言，一方面，該技術能以冷凍精液的形式取代現有活體種豬銷售，可以大幅度降低企業和客戶的生產和引種成本，并具有較高的生物安全性；另一方面，能利用該技術對企業自身引進、自主培育的優秀種公豬的遺傳資源實現有效保存，為將來豬育種工作提供豐富的遺傳資源。

1 豬精液冷凍保存技術發展概況

豬精液冷凍保存技術一般指利用液氮（-196 ℃）作為冷源，經離心濃縮、添加保護成分并經過適當的降溫平衡和冷凍，使精子細胞的代謝活動幾乎完全停止，從而達到長期保存的目的。豬精液的冷凍保存最早始于20世紀50年代。早期試驗中，解凍豬精液中有一定數量的活精子但無受精能力[1]。一直到20世紀70年代，Polge等[2]首次利用手術法將豬冷凍精液直接注入輸卵管成功產下仔豬。豬冷凍精液劑型主要有顆粒、細管（0．5 mL和5 mL）和扁平袋（5 mL）等。1975年，豬的顆粒和細管冷凍精液開始在豬育種中得到應用，但使用冷凍精液的母豬數量還不到受精總量的1%[3]。迄今為止，國際上已經召開了8次關于豬精液冷凍保存的大型國際會議，全世界研究者們在保存方法、精液冷凍處理程序等方面作了大量的研究交流工作，對豬精液冷凍保存技術的發展和應用起到了積極的推動作用[4]。我國豬精液冷凍保存技術研究略晚于國外。從20世紀60-80年代，我國在多個省市曾經大規模展開豬冷凍精液輸精試驗，如廣西畜禽品種改良站試驗的情期受胎率和平均窩產仔數分別為75．97% 和 9．42 頭[5]。

與牛相比，豬精液量較大，精子對“冷休克”敏感，需要在冷凍前離心除去大部分精漿，且對降溫平衡條件要求較高，導致豬精液冷凍難度大。豬為多胎動物，其冷凍精液能否應用取決于受胎率和窩產仔數2個指標（而牛冷凍精液僅涉及受胎率）。上述兩方面因素制約了豬精液冷凍保存技術研究和應用[6]。

近10年來，國內外豬精液冷凍技術發展主要在以下幾方面：（1）廣大研究者在豬冷凍稀釋液方面，在冷凍保護劑、抗氧化、抗菌等成分篩選、添加做了大量研究工作，已有多個品牌的商業化冷凍稀釋粉/液；（2）尤其精準降溫的精子冷凍儀的使用，可為豬精子冷凍降溫工藝實現最優化；（3）豬精液冷凍專用的精液分裝、細管打印、封口等設備的應用，使豬冷凍精液規模化、標準化的商業生產成為可能；（4）與冷凍精液相配套的母豬發情鑒定和深部位輸精技術也得到了較大發展，大大地推動了豬冷凍精液的廣泛應用。近5年來，國內百鈞達、北京田園奧瑞等公司通過技術引進結合自主研發，相繼研發了豬精液冷凍保存技術，開發出精液冷凍稀釋粉和生產設備，并以提供技術的形式與育種企業合作，實現豬冷凍精液的商業化生產、銷售[7]。

家畜精液冷凍保存技術的另一個用途是遺傳資源保護（即“精子庫”），相關工作始于20世紀70年代。在一些發達國家，如英國早在20世紀70年代就建立了家畜原種精子庫，保存了30個牛品種和38個綿羊品種的冷凍精子[8]；1980年聯邦德國建立了牛的胚胎庫，并用現代生物技術異地冷凍保存瀕危牛的基因[9]；前蘇聯也分別冷凍保存了26個品種牛和33個品種羊的數十萬份精液[10]。國內的家畜遺傳資源保護手段相對落后，仍以傳統的活體保種為主。“九五計劃”中，魯西黃牛等地方牛品種精子庫的建立，標志著精子冷凍保存技術開始用于我國家畜遺傳資源保護[11]。上海市農業科學院先后建成了本地區太湖豬類群（梅山豬、楓涇豬和沙烏頭豬）的冷凍精子庫及相應的遺傳資源數據庫[12-13]。2018年，濰坊江海原種豬場與百鈞達科技發展（北京）合作，開始利用現代化的豬精液冷凍技術共建山東首個豬冷凍精子庫[14]。

2 國內大型豬育種企業建立優秀種公豬“精子庫”的迫切性和必要性

優秀種公豬是豬育種和商業化生產中最重要因素之一。近十余年來，由于國外育種水平和種豬生產性能的比較優勢，國內大型豬育種企業耗費巨資從歐美養豬業發達國家大規模、持續引進優秀種公豬（品種主要為杜洛克、長白和大白）。數據顯示，2013年共計引進種豬23389頭，單次引種超過千頭的企業有5家；2014年進口種豬總計約8659頭；2015年僅曾祖代種豬引進4442頭[15-16]。其中，上海祥欣在2013年從美國引進865頭高端定制種豬[17]。普遍認為，盡管國內大型豬育種企業和科研單位在利用引進遺傳資源聯合育種工作卓有成效，但這種規模化、持續引進的局面在短時間內很難改變。由于引進種豬數量大且可使用年限短，導致其利用效率普遍不高，造成優秀豬遺傳資源極大浪費[18-19]。此外，由于技術和資金等因素限制，我國多數豬育種企業對優秀公豬遺傳資源的有效保存不夠重視。上述問題容易造成養豬業陷入“引種→維持→退化→再引種”的不良循環。而優秀種公豬種質資源現有保存手段主要有精液和體細胞的冷凍保存。大型育種企業可以將“精子庫”建設與冷凍精液商業化生產同步進行，根據自有種公豬群體情況參照家畜遺傳資源保護規程確定留種公豬，對精子耐凍性較差公豬則通過體細胞的采集、培養和冷凍保存，在需要的時候再用胚胎技術將公豬“復活”過來。

3 大型豬育種企業以冷凍精液取代活體種公豬輸出的必要性

種公豬和精液銷售是大型豬育種企業兩大重要產品。種公豬的活體引種一直是國內外引種的主要方式，高昂的引種成本（包括購買和運輸費用）及種公豬飼養和管理是導致養豬業利潤微薄的一個重要因素。此外，對引入企業及周邊地域而言，引入優質的遺傳資源的同時也面對潛在的生物安全危機。政府已開始加強了對活體引種的規范和約束，先后出臺了限制畜禽調運、加強畜禽移動監管等措施（《中華人民共和國農業農村部公告第2號》，2018年），然而2018年，先后在多地發現由活豬運輸引起的非洲豬瘟疫情，慘痛的教訓又一次為全社會敲響了生物安全警鐘。活豬跨省運輸門檻的提高無疑會大大增加育種企業引種的難度和成本，預示著種公豬活體引種被嚴格限制和取代已是大勢所趨。業內普遍認為，常溫液態和冷凍保存精液是目前能取代種公豬活體引種的可行方式。現有技術條件下，豬常溫液態保存精液可以在適宜溫度（17℃）下的有效保存期普遍在3～5 d，輻射地域則取決于運輸條件。但其使用受時空限制明顯，僅適合近距離、短期內使用。近幾年來，國內豬精液冷凍技術已經突破商業化生產瓶頸，廣東溫氏、上海祥欣等國內知名育種企業已相繼建立豬冷凍精液商業化生產平臺，能為國內外客戶提供優質遺傳資源，并為客戶提供配套的人工授精技術指導。此外，以購買冷凍精液的方式取代種公豬活體引種，不僅為引種公司安全生產提供有力保障，也能大幅度降低種豬飼養、管理及免疫等成本，從而提高企業的經濟效益。

4 小結

綜上，推動國內大型豬育種企業獨立或與相關科研單位及專門技術服務公司聯合起來，實現豬冷凍精液商業化生產，能以冷凍精液的銷售實現經濟效益并同步實現種質資源保存，在推動我國養豬業實現育種跨越式、可持續發展具有重大意義。