禽類貯精能力影響因素的研究進(jìn)展

胡 倩，羅 勤，劉賀賀，何 樺*

（1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，四川成都 611130；2.宜賓珙縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，四川宜賓 644500）

種蛋受精率作為衡量人工授精技術(shù)成熟程度的標(biāo)志和種禽場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵指標(biāo)，受到人們的關(guān)注。種蛋受精率的高低受到遺傳育種、營(yíng)養(yǎng)、飼養(yǎng)管理及人工授精環(huán)節(jié)等影響，而人工授精的間隔主要取決于母禽的貯精能力。在禽類輸卵管的殼腺部和泄殖腔之間存在一種特殊的結(jié)構(gòu)，即貯精腺（Sperm Storage Tubes，SST)[1]，能夠?qū)⒕淤A存于生殖道內(nèi)長(zhǎng)達(dá)數(shù)十天之久。生產(chǎn)中，以一次人工授精或自然交配后持續(xù)產(chǎn)受精蛋的時(shí)間間隔來(lái)表示母禽的貯精能力[2]。不同品種的母禽貯精能力有差異，同一品種不同個(gè)體間的貯精能力也存在較大的變異。禽類貯精能力的研究始于20 世紀(jì)初，在國(guó)內(nèi)也有近20 年的研究歷史，早期主要研究禽類貯精腺的組織結(jié)構(gòu)和細(xì)胞組成，21 世紀(jì)之后開(kāi)始探究影響貯精能力的因素。

1 貯精腺的分布及組織結(jié)構(gòu)

在整個(gè)授精系統(tǒng)中，貯精腺分布廣泛。禽類輸卵管可分為5 部分：漏斗部、膨大部（又稱蛋白分泌部)、峽部、殼腺部和泄殖腔[3]。研究發(fā)現(xiàn)，在禽類輸卵管中，貯存精子的主要部位是輸卵管殼腺部與泄殖腔之間的黏膜固有層內(nèi)[4]，其次是輸卵管漏斗部，并在漏斗部完成受精[5]。在電子顯微鏡下，發(fā)現(xiàn)在母禽的輸卵管殼腺部和泄殖腔之間有豐富血管的固有層內(nèi)分布許多圓形或橢圓形的貯精腺。貯精腺一般是由多個(gè)柱狀上皮細(xì)胞圍成，這些細(xì)胞由黏膜表面上皮的內(nèi)陷和分化形成，腺體上皮細(xì)胞核位于腺體上皮細(xì)胞底部，細(xì)胞高柱形，腺體內(nèi)的管腔空隙較小，與殼腺部和泄殖腔之間表面上皮的頂端細(xì)胞形態(tài)相同[5]。有研究者對(duì)不同禽類貯精腺的組織形態(tài)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在雞、鴨、鵝、鵪鶉的產(chǎn)蛋期，鴨貯精腺最寬，達(dá)0.54cm，鵪鶉的最窄，僅0.20cm[6]。

2 禽類貯精能力的影響因素

貯精能力在物種間、品種間，以及個(gè)體間均存在明顯差異，影響其差異的因素有很多，包括貯精腺數(shù)目、貯精腺分泌物及免疫應(yīng)答等可以直接影響貯精腺的微環(huán)境，進(jìn)而影響貯精能力。除此之外，以遺傳、外界環(huán)境等因素也可通過(guò)影響精子在母禽輸卵管中的微環(huán)境，間接影響了精子貯存的過(guò)程。

2.1 直接因素

首先，貯精腺的數(shù)目差異影響了不同禽類以及同種禽類個(gè)體的貯精能力。貯精腺數(shù)目越多，其貯精能力就越高；貯精腺數(shù)目越少，其貯精能力則越低?；痣u和雞的貯精腺數(shù)目就是一個(gè)很好的佐證[7]。

其次，貯精腺的分泌物也是影響母禽貯精能力的重要因素，也是使精子存活的良好微環(huán)境的一部分。貯精腺分泌物主要是脂類、蛋白質(zhì)，此外還有一些離子成分。內(nèi)分泌的脂類主要是類固醇激素，激素受體發(fā)揮其生理和化學(xué)作用需要與靶細(xì)胞表面的一種相應(yīng)性激素受體進(jìn)行結(jié)合，從而產(chǎn)生一系列的生理作用[8]。蛋白主要有碳酸酐酶、水通道蛋白及抗菌肽β-防御素3 等。碳酸酐酶是一種pH 調(diào)節(jié)劑，在溶質(zhì)載體轉(zhuǎn)運(yùn)的協(xié)助下控制HCO3-的產(chǎn)生和運(yùn)輸，使貯精腺內(nèi)pH 降低[9]，而酸性環(huán)境下有利于精子保持靜止?fàn)顟B(tài)。禽類貯精腺上皮細(xì)胞含水通道蛋白，該蛋白使細(xì)胞質(zhì)膜形成水通道，與細(xì)胞外進(jìn)行水交換，證明貯精腺上皮細(xì)胞能進(jìn)行水交換，從而可能與精子間相互作用促進(jìn)精子在貯精腺的貯存，該蛋白也可能參與精子在輸卵管長(zhǎng)期貯存過(guò)程中清除精子代謝產(chǎn)物的過(guò)程[10]。母禽貯精腺部位也存在抗菌肽β-防御素3，可保護(hù)貯精腺內(nèi)精子免受細(xì)菌的感染而使精子正常生存[11]。最近的研究表明，通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡，抗凋亡蛋白在長(zhǎng)期精子貯存中有重要的影響[12]。雞、鵪鶉、火雞輸卵管貯精腺含鈣和鋅，鋅抑制了精子代謝并可能在精子貯存過(guò)程中誘導(dǎo)精子處于靜止?fàn)顟B(tài)[13]。

最后，在受精過(guò)程中，精子作為特異性抗原進(jìn)入母禽生殖道，會(huì)引起機(jī)體免疫應(yīng)答，分泌抗體，影響其貯精能力。研究發(fā)現(xiàn)，生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)化因子β（TGFβ3)及其受體可有效抑制B 淋巴細(xì)胞的增殖和分化，推測(cè)這種變化會(huì)抑制精子對(duì)母禽貯精腺的T 細(xì)胞和B 細(xì)胞的免疫應(yīng)答，從而有利于貯精。

2.2 環(huán)境因素

影響母禽貯精能力的外界環(huán)境主要包括日齡、溫濕度、種公禽輸精量、營(yíng)養(yǎng)水平及飼喂方式等。有研究表明，隨著母雞日齡的升高，其貯精能力反而降低[14]。同時(shí)，適宜的環(huán)境溫度和濕度也是維持母禽正常生理機(jī)制必不可少的重要前提。高熱或者高濕的環(huán)境造成的應(yīng)激反應(yīng)，可能影響母禽輸卵管的機(jī)能狀態(tài)[15]，從而間接影響母禽貯精能力。種公禽的輸精量跟貯精能力也有一定的正相關(guān)關(guān)系[16]。同時(shí)，營(yíng)養(yǎng)均衡、合理適量的日糧水平是家禽擁有和維持較高生產(chǎn)性能的前提保障。如果營(yíng)養(yǎng)的供應(yīng)不足或者配比不適合時(shí)會(huì)影響種禽的生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致母禽性器官發(fā)育不良，繁殖性能下降，作為繁殖性狀的貯精能力也會(huì)受到影響。比如，日糧維生素C 缺乏或過(guò)多都會(huì)引起母禽生殖紊亂，種公禽的性機(jī)能降低，精液的品質(zhì)變差，間接影響精子在母禽體內(nèi)的存活時(shí)間[17]。此外，飼喂方式也是重要的影響因素，有研究表明在自由采食和限飼籠養(yǎng)對(duì)比下，母雞的受精率受到影響，某種程度上也對(duì)其貯精能力有影響[18]。

2.3 遺傳因素

在日益集約化生產(chǎn)水平下，環(huán)境因素的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化，逐漸對(duì)母禽貯精能力的影響變得較少，這里的遺傳因素即占據(jù)了主導(dǎo)地位。有部分學(xué)者對(duì)貯精能力相關(guān)的遺傳參數(shù)進(jìn)行了估計(jì)。以往研究表明受精率的估計(jì)遺傳力在0.13～0.44[19]，閆奕源等[20]研究發(fā)現(xiàn)“京紅1 號(hào)”“京粉1 號(hào)”配套系母本純系群體受精蛋和受精率的遺傳力估計(jì)值為0.06～0.19。Wen 等[21]研究發(fā)現(xiàn)母雞受精率和持續(xù)受精天數(shù)之間的遺傳相關(guān)為0.35～0.98。許東偉[2]研究表明京紅一號(hào)D 系祖代蛋雞持續(xù)受精天數(shù)性狀重復(fù)力為0.31，屬于中等重復(fù)力性狀（0.3＜re＜0.6)。由此說(shuō)明，該性狀的穩(wěn)定性可能受遺傳的影響較大，具有較高的研究?jī)r(jià)值。

貯精能力作為數(shù)量性狀，受多基因的影響，目前其主效基因的遺傳詮釋還不足。但隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)和分子生物標(biāo)記的發(fā)展，許多研究者已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了若干與貯精性狀相關(guān)的候選基因和分子標(biāo)記。Han 等[22]利用RNA-seq 技術(shù)檢測(cè)30 周齡白來(lái)航雞漏斗部和UVJ 部的基因表達(dá)變化，許多pH 調(diào)節(jié)功能基因如CAIV 和SLC4A4 在UVJ 處高表達(dá)，提示貯精腺可能通過(guò)調(diào)節(jié)UVJ 的微環(huán)境穩(wěn)態(tài)促進(jìn)精子貯存。Yang 等[14]通過(guò)比較轉(zhuǎn)錄組分析不同周齡白來(lái)航雞貯精能力，篩選到TFAP2 和PLD1 等參與脂質(zhì)合成和代謝相關(guān)的基因，以及HIP1、PDE1C 等與鈣相關(guān)的候選基因。對(duì)母雞貯精腺儲(chǔ)存有精子和沒(méi)有精子時(shí)mRNA 的表達(dá)產(chǎn)物進(jìn)行半定量分析，發(fā)現(xiàn)貯精腺表達(dá)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子3 種亞基（TGFB2、TGFB3、TGFB4)及其相應(yīng)的3 種轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子受體（TBRl、TBR2、TBR3)。當(dāng)貯精腺貯存精子時(shí)，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子及其受體mRNA 表達(dá)量增加，說(shuō)明轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子及其受體表達(dá)量的增加有利于精子在貯精腺的貯存[23]。基于Neurexophilin1 基因在母雞貯精腺中特異性表達(dá)，劉桂瓊等[24]利用PCR-SSCP 技術(shù)查找Neurexophilin1 基因的SNP 位點(diǎn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在Neurexophilin1 基因236bp 處存在G/A 突變，可能影響精子在母雞體內(nèi)的貯存。同時(shí)有研究發(fā)現(xiàn)高貯精能力母雞貯精腺Neurexophilin1 表達(dá)量高于低貯精能力母雞[25]。此外，還有研究者們結(jié)合重測(cè)序技術(shù)和極端群體表型信息，篩選得到了5 個(gè)種母雞貯精能力性狀候選位點(diǎn)，從而有效提高了種母雞遺傳改良的效率[26]。

3 結(jié)語(yǔ)與展望

綜上，禽類貯精能力受到多種因素直接或間接調(diào)控，包括貯精腺的組織學(xué)與組織化學(xué)、自身的免疫應(yīng)答、飼養(yǎng)方式、種公禽的輸精量及精液品質(zhì)、母禽的日齡和品種，以及遺傳因素等。在高通量芯片和測(cè)序技術(shù)的發(fā)展背景下，各國(guó)育種學(xué)家運(yùn)用基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)對(duì)母禽貯精能力性狀展開(kāi)的研究也篩選到一些分子標(biāo)記。然而，針對(duì)母雞、火雞、鵪鶉等禽類的貯精能力研究較多，在母鴨等其他禽類的研究上還比較缺乏。此外，目前如何調(diào)控貯精的機(jī)制尚未得到全面的解釋，相信未來(lái)不斷發(fā)展的現(xiàn)代多組學(xué)技術(shù)會(huì)加快母禽貯精能力在分子水平上的研究進(jìn)程。