随着现代养猪业集约化发展，人工授精（Artificial Insemination， AI）技术作为遗传改良和繁殖管理的核心手段，对提高繁殖效率、优化种猪遗传性状及降低疾病传播风险具有重要意义。其中，公猪精液保存质控技术直接决定了精液利用效率和育种效果。精液保存质控技术通过规范化的操作流程和严格的质量标准，确保精液在采集、处理、保存和运输过程中的质量稳定性，为人工授精提供了可靠的精源保障。一头优质种公猪精液的利用效率，与其精液的保存质控息息相关，提高精液保存质控的方法和手段，能使优质种猪精液得到更广泛的传播，发挥其优秀的遗传价值。公猪精液保存质控技术的应用对我国生猪产业的可持续发展具有重要影响，在生猪育种与生产环节中发挥着关键作用。本文系统梳理公猪精液保存质控技术的方法与应用，分析现存挑战并展望未来发展方向，为猪人工授精技术的标准化和产业化提供理论参考。
公猪
1 公猪精液保存质控技术研究进展
1.1 公猪精液保存技术的发展和应用
公猪精液保存技术经历了从新鲜精液直接使用到现代多元化保存体系的发展历程。精液低温保存技术的出现首次实现了精液的短期保存，为人工授精技术的推广奠定了基础；上世纪70年代冷冻保存技术的突破则使精液长期保存成为可能，但因猪精液对冷冻过程特别敏感，解冻后精子活率下降明显，这一技术瓶颈长期制约着冷冻精液在养猪生产中的大规模应用。随着时代的发展，公猪精液保存技术也随着不同的应用类型往多元化趋势发展，一方面，常温保存技术通过改良保存液配方和优化保存条件，显著延长了精液的保存时间；另一方面，新型冷冻保护剂的研发和冷冻程序的优化，使冷冻精液的质量得到明显改善。目前，针对猪精液保存的常用方法主要包括常温保存、低温保存和冷冻保存三种方式。其中，冷冻保存技术主要用于科学研究领域，但由于冷冻过程易引发猪精子冷应激损伤，导致精子细胞结构和功能显著受损，该方法在生产实践中的普及率仍然较低。低温精液保存技术在优质公猪精液运输及种质资源传播方面具有重要应用价值。该技术既能降低种猪运输成本、减少疾病传播风险，又能灵活满足市场需求并保存优良遗传资源，显著提升了养猪业的经济效益和可持续发展能力。而常温保存技术因其操作简便、成本低廉等优势，已成为生产实践中的主流保存方法。
近年来，精液稀释液的优化成为常温保存研究的重点方向。Li等研究发现，添加原花青素（OPC）可显著提升精子活力、维持顶体及膜完整性，并稳定线粒体膜电位；孙敬春证实绿原酸（CGA）不仅能抑制病原微生物生长，还可替代传统抗生素，为无抗稀释液的研发提供了新思路。此外，纳米材料的应用为精液保存开辟了新途径。Feugang等研究表明，聚多巴胺（PDA）纳米材料可通过清除活性氧（ROS）和调节蛋白磷酸化来延长保存时间；Li等进一步验证了羧基富勒烯（C60）在降低ROS水平、抑制精子凋亡及细菌生长方面的多重功效。尽管这些研究进展显著提升了精液保存质量，但纳米材料的安全性与功能性平衡仍有待深入研究。未来，通过多学科交叉研究，结合分子生物学和材料科学技术，有望进一步优化稀释液配方，为优质精液的广泛应用提供更可靠的技术支撑。
1.2 精液质量评价指标体系的建立与应用
科学完善的精液质量评价体系是精液保存质量控制的重要基础。传统精液质量评价主要依赖于主观性较强的显微镜检查，包括精液量、色泽、气味等外观指标，以及精子密度、活力和形态学等微观参数。虽然这些指标操作简便，但由于受人为判断影响显著，不同操作者间的观察变异度较大，导致评价结果客观性和准确性存在局限。
随着分析技术的进步，精液质量评价体系正逐步向客观化、定量化和多参数化方向发展。计算机辅助精子分析（Computer-Assisted Sperm Analysis，CASA）技术经过近40年的发展，其硬件性能和算法精度显著提升。现代CASA系统能够通过高速图像采集和分析，自动检测精子运动动力学参数（如曲线运动速度、直线运动速度、头部侧摆幅度等）和运动轨迹特征，为精子运动功能评估提供更精准的量化指标。流式细胞术（Flow Cytometry）的应用则实现了精子膜完整性、线粒体膜电位、活性氧水平和DNA碎片化指数等细胞功能指标的客观定量检测。在分子水平上，代谢组学和蛋白质组学等组学技术为精液质量评价提供了新的研究维度。例如，代谢组学研究已在猪精浆中鉴定出包括氨基酸（脯氨酸、异亮氨酸等）、D-生物素、肉碱及能量代谢相关分子（乳酸、葡萄糖等）在内的潜在生物标志物，这些发现为开发低成本、高预测效力的精液质量评估方法提供了可能。通过系统解析生殖生理过程中的关键代谢通路，这些技术不仅有助于筛选具有优良繁殖性状的种畜，还能为繁殖效率的优化提供理论依据。
现代精液质量评价体系不仅关注精子的数量和质量，还注重精液的功能性评价。通过模拟体内环境的功能性试验，如精子穿透试验、体外受精试验、热耐受试验（TRT）等，可以更全面地评估精液的受精潜力。这种整合形态学、功能学和分子水平的多元评价体系，为精液保存质量的精准控制奠定了科学基础。
2 公猪精液保存质控技术方法
2.1 精液保存过程中的质量控制
精液保存的质量控制涉及多个关键环节，每个环节都需要严格的操作规范和标准。在精液采集环节，需合理控制采精频率和间隔时间，以确保精液品质稳定。研究表明，采精频率过高会导致精液量和精子密度下降，而间隔过长则可能影响精子活力。Hong等基于随机回归测定日模型的研究表明，公猪采精间隔为8～10 d时，精液品质最佳。精液保存过程中的微生物控制也不容忽视。McAnally等人的研究发现，公猪精液微生物组是影响精子质量的重要因素，故应做好微生物控制，如保持个人卫生、采集设备的常规卫生和严格遵守精液采集方案等，这样可以减少猪精液中的细菌污染，同时，在稀释液中添加适当抗生素可以有效预防微生物污染对精液质量的影响。此外，采精环境和操作技术同样重要，洁净的采精环境可有效减少微生物污染，而规范的操作可降低公猪应激反应。精液采集后需立即进行稀释和保存，以避免精子活力下降和功能损伤。
温度控制是精液保存的核心要素。近年来，猪精液常温保存技术取得显著进展，通过优化稀释液配方和保存条件，可有效延长精液保存时间并维持精子活力，为人工授精（AI）技术的推广提供重要支撑。在运输环节，恒温设备的应用可确保精液维持在15～17℃的最佳保存温度范围，避免温度波动对精子的不利影响。此外，运输过程中的振动、光照等因素也需严格控制。采用防震运输装置可减少机械振动对精子结构的损伤，而避光包装可防止紫外线对精子DNA的破坏。随着技术的进步，智能监测系统（如温度传感器、GPS定位）的应用进一步提升了精液运输的稳定性和可追溯性，确保高质量精液能及时、安全地送达目标猪场，从而提高人工授精的成功率。
精液的初始质量直接影响体外保存效果，而公猪的饲养管理是保障精液品质的关键因素。适宜的环境如适宜的温度、湿度和通风条件，能优化公猪生理状态，进而改善精液质量。同时，科学的饲料配方如合理的蛋白质、维生素、矿物质配比，可提高精子活力及受精能力。例如，Singh等研究发现，在热带气候条件下，公猪日粮中添加亚麻籽油（富含ω-3脂肪酸）可提升精液质量，因其能增强精子膜的稳定性和抗氧化能力，从而延长精子存活时间。这些措施综合优化了精子的生成环境，为后续的精液保存和人工授精奠定基础。
2.2 公猪精液保存质控在人工授精中的应用
人工授精技术体系中的精液质量控制（QC）是影响繁殖效率的关键环节，其质量参数直接决定了母猪的受胎率、产仔数及遗传改良效果。现代规模化种猪场和人工授精站已建立标准化的精液质控体系，通过实施从采集到输精的全过程质量控制（TQC），显著提升了精液保存效果和繁殖性能。多项研究表明，经过严格质控的17℃保存精液，在3～4 d的保存期内仍能维持80%以上的受胎率。虽然冷冻精液的受胎率较新鲜精液降低10%～15%，但其在种质资源保存和跨区域遗传交流方面具有不可替代的价值，特别是在非洲猪瘟等重大动物疫病防控的背景下，精液的安全保存和运输已成为保障生猪产业生物安全的重要措施。
在商业化生产中，人工授精技术主要采用宫颈人工授精（cervical artificial insemination，CAI）和子宫内人工授精（intrauterine artificial insemination，IUAI）。随着材料科学的进步，可膨胀导管系统和柔性套管等新型器械的应用，使人工授精技术在操作便捷性（操作时间缩短40%～60%）、精子用量（从30亿降至15～20亿）和精液剂量（从80～100 mL减至35～50 mL）等方面实现显著优化。同步化繁殖技术的发展进一步推动了定时人工授精（fixed-time artificial insemination，FTAI）的普及，通过外源激素（如PMSG+hCG或GnRH类似物）精确调控排卵时间（误差范围在4 h内），使单次精准授精成为可能。而深部子宫授精（deep-uterine artificial insemination，DUAI）技术的突破，通过将精子直接递送至子宫-输卵管交界处，有效规避了子宫逆流和中性粒细胞（PMN）的清除作用，使精子用量降至0.5～2亿，显著提高了优质精液的利用效率。
这些技术进步凸显了高遗传指数公猪的核心地位，也对精液保存质控技术提出了更高要求。未来，猪育种体系的发展将更加注重优质种公猪资源的筛选和培育。目前，部分先进猪场已开始实施基于精液质量的差异化授精策略，根据精液质量等级调整授精方案，实现遗传资源的精准配置。随着育种技术的持续优化，种猪资源的选择将更加科学化、系统化，最终形成高效、特色的育种体系，推动养猪业的可持续发展。
2.3 公猪精液保存质控在育种上的应用
公猪精液保存效果与原始精液品质呈显著正相关，这一结论已得到大量研究证实。作为种猪繁殖性能的核心评价指标，精液质量直接影响遗传改良效率和经济效益。研究表明，高质量精液经标准化保存处理后，能显著提高优质种公猪的利用率，加速优良基因的传递和遗传改良进程。相反，若精液质量不达标，即使采用先进的保存技术，其携带的优良性状（如肉质性状、背膘厚度等）也难以有效传递，这将严重制约育种工作进展。精液质量在种猪评价体系中的权重日益提升。朱琳等对2017—2019年国家级生猪遗传改良计划核心种公猪站的调查显示，精液品质问题已成为种公猪淘汰的首要原因，占比达40%～61%，凸显了精液质量参数在种猪选育决策中的关键作用。公猪精液性状评价体系主要包括精液量、精子浓度、精子活力和精子形态等关键指标，这些参数既是评估受精潜能的重要依据，也是预测种猪繁殖性能的有效指标。
Wolf等的经典研究表明，精液性状具有较高的遗传力（h²≈0.20），表明这些性状可通过系统选育获得遗传改良。值得注意的是，在实际育种过程中，虽然公猪精液性状的间接选择已通过繁殖性能评估长期存在，但传统表型选择方法存在周期长、进展慢等局限，难以满足现代育种对高品质精液的迫切需求。因此，将精液性状直接纳入生猪育种目标体系，对提高猪群整体繁殖性能具有重要意义。分子育种技术的突破为精液性状改良提供了新途径。分子标记辅助选择（Marker-assisted selection，MAS）技术通过关联分析鉴定与目标性状相关的SNP标记，可实现早期精准选择。张恒的研究已初步建立精液性状的候选基因分析体系。随着基因组选择技术的成熟，利用全基因组标记信息可更准确地预测种猪的育种值，这将显著提高精液性状的遗传改良效率。
公猪精液性状育种与精液冷冻保存技术的协同应用具有其独特优势。通过保存经基因组评估验证的优秀种质资源，既可快速重建理想基因型群体，又能为种猪遗传资源保护提供技术保障。我国作为全球最大的生猪生产国，核心种源长期依赖引进。建立基于基因组信息的种猪精液基因库，不仅能构建遗传多样性丰富的生物保种体系，更能从根本上突破种业技术壁垒，实现种猪资源的自主可控，这对推动我国生猪育种产业高质量发展具有重要战略意义。
3 公猪精液保存质控技术前沿展望
猪精液保存质量控制技术在人工授精体系中具有决定性作用，其优化不仅能显著提升繁殖效率，更能推动种猪遗传改良进程，助力我国养猪业高质量发展。然而，随着AI技术应用规模的扩大，现有精液保存技术仍面临保存周期短、精子活力衰退、抗冻性不足等技术瓶颈。因此，深入揭示精液保存的分子机制，开发高效稳定的保存技术仍是当前研究的重点方向。
前沿技术的突破为精液保存提供了新的研究范式。蛋白质组学研究通过系统分析精液蛋白动态变化，已鉴定出多个影响精子存活的关键蛋白。例如， Garriga等的研究表明，70 kDa 热休克蛋白（HSP70）通过维持较低的线粒体活性，减少精子代谢压力，从而延长精子的保存时间。除此之外，CRISPR-Cas9基因编辑技术的出现为精子品质改良提供了革命性手段。通过编辑与精子功能相关的基因，可以显著提升精子的抗氧化性、抗冻性和活力。例如，Park等利用CRISPR/Cas9系统成功编辑猪胚胎中的NANOS 2基因，获得了具有正常睾丸系统但无法产生精子的模型猪。这一研究表明，基因编辑技术可以精确调控猪精子的生成和功能。未来，通过编辑与精子膜结构、DNA完整性及代谢调控相关的基因，有望培育出更适应低温保存和人工授精的优质精子。传统的精液保存稀释液中常添加抗生素以抑制微生物污染，但这也可能加剧全球抗菌素耐药性问题。近年来，研究人员开始探索无抗生素的保存技术。例如，通过在5℃的低温保存结合精液稀释液的优化，可以在不添加抗生素的情况下有效控制微生物污染，同时保持精子的高活力和功能。这一技术不仅符合绿色健康的发展理念，还为精液保存的可持续发展提供了新方向。未来，随着人工技能技术的进一步发展，精液保存将实现从保存到运输全过程的智能化管理，确保每一份精液都能发挥其最大潜力。
展望未来，随着多学科技术的深度融合，精液保存技术将向精准化、智能化方向发展。通过整合蛋白质组学、基因编辑、纳米材料等前沿技术，有望建立更高效、稳定、安全的精液保存新体系，为养猪业可持续发展提供关键技术支撑。需要特别指出的是，在技术创新过程中应重视生物安全评估，确保新技术应用的可靠性和可持续性。
4 结束语
公猪精液保存质控技术是人工授精成功实施的关键保障。经过多年发展，精液保存技术不断进步，质量评价体系日益完善，过程控制更加精准，为人工授精技术的推广和应用奠定了坚实基础。尽管仍存在一些技术挑战，但随着新型保存介质、智能化系统和分子生物学技术的应用，精液保存质控将迎来新的发展机遇。未来需要进一步加强基础研究和技术创新，完善标准体系，促进技术推广，使精液保存质控技术更好地服务于养猪生产实践。通过持续优化精液保存质控技术，将有助于提高猪群遗传进展，降低繁殖成本，推动养猪业向高效、精准、可持续的方向发展。
来源：猪业科学 编辑：刘新远 审核：谭新磊
如有侵权请联系删除
发表评论 取消回复