栗敏杰,衡軍材,汪聰勇,高漢婷,李若璽,高留濤

(河南省鼎元種牛育種有限公司,河南 鄭州 451400)

種公牛的精液品質(zhì)是種公牛繁殖能力的重要衡量標(biāo)準(zhǔn),且種公牛精液的質(zhì)量與產(chǎn)量直接影響著我國(guó)牛繁育改良的進(jìn)程[1-2]。據(jù)報(bào)道,種公牛繁殖性能的遺傳力很低(h2<0.1)[3],主要是受非遺傳因素的影響,種公牛站的管理水平、品種、季節(jié)等是影響種公牛繁殖性能的主要非遺傳因素[4-6]。研究發(fā)現(xiàn),公畜的精液品質(zhì)受溫濕度變化影響較大[7-9]。精液產(chǎn)量與精液品質(zhì)之間也具有不同的相關(guān)性[10-11]。在生產(chǎn)實(shí)踐中,種公牛站應(yīng)當(dāng)根據(jù)種公牛的基礎(chǔ)繁殖能力以及精液品質(zhì)的影響因素,控制相關(guān)因素,以達(dá)到改善種公牛繁殖性能的目的,這對(duì)種公牛站核心實(shí)力的提高意義深遠(yuǎn)。本研究通過(guò)探討品種、采精年份、采精季度、采精年-季等因素對(duì)種公牛精液品質(zhì)的影響,探究各繁殖性能指標(biāo)間的相關(guān)性,揭示不同品種種公牛的繁殖性能隨品種、采精年份、采精季度的變化規(guī)律,為進(jìn)一步提高優(yōu)質(zhì)種公牛利用率及種公牛站核心競(jìng)爭(zhēng)力提供科學(xué)素材與理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

收集河南省鼎元種牛育種有限公司種公牛站2013-2020年間種公牛精液采集及凍精生產(chǎn)記錄,記錄信息包括:牛號(hào)、品種、采集日期、采集精液量、密度、稀釋量、凍精細(xì)管數(shù)。凍精生產(chǎn)嚴(yán)格按照《牛冷凍精液(GB4143-2008)》及《牛冷凍精液生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程(NY/T1234-2006)》執(zhí)行[12-13]。

1.2 數(shù)據(jù)篩選及處理

共收集16 502條記錄(安格斯牛2 261條記錄、荷斯坦牛4 091條記錄、利木贊牛2 428條記錄、夏洛來(lái)牛2 370條記錄、西門(mén)塔爾牛5 352條記錄),經(jīng)過(guò)篩選及處理,精液品質(zhì)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)如下:

凍精數(shù)量(支/(頭·月)):每頭公牛每月制成的凍精數(shù)量;Number of frozen semen-NFS;次均精液量(ml):公牛采集精液后,集精杯直接讀取刻度,以每頭公牛每月精液總采集量與采精總次數(shù)計(jì)算得出;Average semen volume per time-AS;精液密度(108/mL):公牛采集精液后,直接測(cè)其密度,以每頭公牛每月采集精液密度計(jì)算均值得出[14];Semen density-SD。

各因素水平劃分:(1)品種:安格斯牛、荷斯坦牛、利木贊牛、夏洛來(lái)牛、西門(mén)塔爾牛;(2)年份:2013年、2014年、2015年、2016年、2017年、2018年、2019年、2020年;(3)季節(jié):(春季):3～5月、(夏季):6～8月、(秋季):9～11月、(冬季):12～2月[15]。

從各精液品質(zhì)性狀中剔除異常值(見(jiàn)表1表注),剔除后剩余14 687條記錄,各性狀描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析模型

運(yùn)用SAS 9.4 線性混合模型廣義線性模型(Generalized Linear Models,GLM)過(guò)程,分析品種、采精年份、季節(jié)、采精年-季等效應(yīng)對(duì)各精液品質(zhì)的影響。

方差分析模型如下:

Yijkl=μ+Vi+Yj+Qk+YQl+eijkl

式中:Yijkl.各性狀觀察值;μ.群體均值;Vi.第i品種;Yj.第j采精年份;Qk.第k個(gè)季節(jié);YQl.第l個(gè)采精年-季;eijkl.隨機(jī)殘差。

利用SAS 9.4 中CORR(Correlation)過(guò)程計(jì)算各精液參數(shù)間的Pearson相關(guān)系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 公牛精液品質(zhì)間的相關(guān)性

由表2可知,安格斯牛、荷斯坦牛及利木贊牛等品種種公牛的凍精數(shù)量和次均精液量的相關(guān)性均在0.3以上,為中等正相關(guān),夏洛來(lái)牛和西門(mén)塔爾牛分別為0.27、0.24,為弱正相關(guān)。次均精液量及精液密度的相關(guān)性在安格斯牛和荷斯坦牛品種中為0.07、0.03,但在利木贊牛、夏洛來(lái)牛及西門(mén)塔爾牛上的相關(guān)系數(shù)為-0.24、-0.33、-0.13,呈弱負(fù)相關(guān)和中等負(fù)相關(guān)。凍精數(shù)量和精液密度的相關(guān)性在5個(gè)種公牛品種中分別為0.30(安格斯牛)、0.27(荷斯坦牛)、0.18(利木贊牛)、0.21(夏洛來(lái)牛)、0.13(西門(mén)塔爾牛),安格斯牛(0.30)呈中等正相關(guān),其余4個(gè)品種呈弱正相關(guān)。

2.2 不同因素對(duì)公牛精液品質(zhì)的影響

不同因素影響公牛凍精數(shù)量、次均精液量和精液密度的最小二乘均值及方差分析結(jié)果見(jiàn)表3。

2.2.1 不同品種對(duì)公牛精液品質(zhì)的影響 不同品種對(duì)凍精數(shù)量、次均精液量、精液密度有極顯著影響(P<0.01)。西門(mén)塔爾牛的凍精數(shù)量顯著高于利木贊牛和夏洛來(lái)牛(P<0.01),利木贊牛和夏洛來(lái)牛又顯著高于安格斯牛和荷斯坦牛(P<0.01)。夏洛來(lái)牛的次均精液量顯著高于西門(mén)塔爾牛、安格斯牛和荷斯坦牛(P<0.01),和利木贊牛沒(méi)有太大差別(P>0.05)。荷斯坦牛的精液密度最高,安格斯牛和利木贊牛的精液密度最低。

表2 不同公牛品種凍精數(shù)量、次均精液量及精液密度之間的相關(guān)性Table 2 Correlation among number of frozen semen, average semen volume per time and semen density of different bull breeds

表3 種公牛精液品質(zhì)的最小二乘均值及方差分析結(jié)果Table 3 The least square mean and variance analysis results of bull's semen quality

2.2.2 不同年份對(duì)公牛精液品質(zhì)的影響 不同采精年份對(duì)凍精數(shù)量、次均精液量、精液密度均有極顯著影響(P<0.01)。2015年、2019年的凍精數(shù)量顯著高于其它年份(P<0.01),2013年、2014年、2018年及2020年處于中等水平,2016年、2017年顯著低于其它年份(P<0.01)。次均精液量與凍精數(shù)量略有差異,在2015年、2020年顯著高于其它年份(P<0.01),但依舊是2016年及2017年顯著低于其它年份(P<0.01)。2014年、2015年的精液密度顯著高于其它年份(P<0.01),2019年顯著低于其它年份(P<0.01)。

2.2.3 不同季節(jié)對(duì)公牛精液品質(zhì)的影響 不同季節(jié)對(duì)凍精數(shù)量、次均精液量、精液密度有極顯著影響(P<0.01)。凍精數(shù)量、次均精液量、精液密度分別在第三季度、第二季度、第一季度顯著高于其它季度(P<0.01),凍精數(shù)量在第一、二、四季度沒(méi)有顯著差異(P>0.05),次均精液量在第四季度顯著低于第二季度和第三季度(P<0.01),精液密度在第二、三、四季度的排名為第四季度>第二季度>第三季度,且都有顯著差異(P<0.01)。

2.2.4 年份和季節(jié)的互作效應(yīng)對(duì)公牛精液品質(zhì)的影響 不同年份和季節(jié)的互作效應(yīng)對(duì)次均精液量、凍精數(shù)量、精液密度均有極顯著影響(P<0.01)。不同采精年-季下次均精液量、凍精數(shù)量、精液密度的變化趨勢(shì)如圖1～圖3所示。如圖1所示,夏季(6月～8月)的次均精液量高于春季、秋季及冬季,除2018年外,其余各年份中均為秋季的次均精液量低于夏季,但高于春季和冬季。由圖1波動(dòng)趨勢(shì)估計(jì),次均精液量每3年出現(xiàn)1次大幅上漲(2015年、2018年),預(yù)計(jì)2021年可能會(huì)呈現(xiàn)上漲趨勢(shì)。

如圖2、圖3所示,除2015年外,2013年-2020年中均為春季的精液密度較高,夏季明顯降低,秋季最低;2013年-2018年均存在夏季精液密度低于冬季的現(xiàn)象,但2019年、2020年夏季精液密度卻高于冬季。與精液密度相反,秋季的凍精數(shù)量高于其余3個(gè)季度,除2016年和2019年凍精數(shù)量在夏季最低外,其余各年份均在春季(2013、2015、2017、2020)或冬季(2014、2018)最低。

圖1 不同采精年-季下次均精液量的變化趨勢(shì)Fig. 1 Variation trend of the average semen volume between different semen collection year-season

圖2 不同采精年-季下精液密度的變化趨勢(shì)Fig. 2 Variation trend of semen density in different semen collection year-season

圖3 不同采精年-季下凍精數(shù)量的變化趨勢(shì)Fig. 3 Variation trend of the number of frozen semen in different semen collection year-season

3 討 論

分析種公牛精液品質(zhì)的影響因素可以為種公牛站的集約化管理提供理論依據(jù),在實(shí)踐生產(chǎn)中綜合調(diào)控各方面因素,最大化發(fā)揮種牛的繁殖性能,加快我國(guó)牛繁育改良的進(jìn)程。

3.1 公牛精液品質(zhì)間的相關(guān)性

本研究中,凍精數(shù)量和次均精液量的相關(guān)系數(shù)在0.24～0.49之間,呈中等正相關(guān),凍精數(shù)量隨著次均精液量的升高而升高;次均精液量及精液密度的相關(guān)系數(shù)范圍為-0.24～0.07,在利木贊牛中的負(fù)相關(guān)系數(shù)最高為-0.24,當(dāng)精子數(shù)一定時(shí),精液密度隨著次均精液量的升高而降低[16];凍精數(shù)量和精液密度之間的相關(guān)系數(shù)為0.13～0.30,在保證精子活力等指標(biāo)的前提下,精子密度是凍精制作數(shù)量的重要依據(jù),按照《牛冷凍精液(GB4143-2008)》要求[12],每根凍精細(xì)管中的精子數(shù)不少于800×104個(gè)/mL,精子密度越大,制成的凍精數(shù)量越多。

在凍精數(shù)量和次均精液量、次均精液量和精液密度及凍精數(shù)量和精液密度3個(gè)路徑的相關(guān)性上,安格斯公牛在5個(gè)品種中均占據(jù)最高值,即使在利木贊公牛、夏洛來(lái)公牛及西門(mén)塔爾公牛的精液密度與次均精液量存在弱中等負(fù)相關(guān)的情況下,安格斯公牛依然保持著精液密度與次均精液量同步增減的趨勢(shì)。由此可見(jiàn),安格斯公牛各精液品質(zhì)間可能存在基因連鎖效應(yīng),研究其精液品質(zhì)的遺傳機(jī)制,可以對(duì)其繁殖性狀進(jìn)行集中選擇。

3.2 品種、采精年份、季節(jié)、采精年-季對(duì)凍精數(shù)量、次均精液量及精液密度的影響

品種、采精年份、季節(jié)、采精年-季對(duì)種公牛精液品質(zhì)有極顯著影響(P<0.01),這與前人研究結(jié)果一致[17-19]。不同品種的種公牛由于遺傳基礎(chǔ)、產(chǎn)地和身體特征等不同,使其精液品質(zhì)有顯著差異。本研究在凍精數(shù)量方面,5個(gè)品種表現(xiàn)為西門(mén)塔爾牛>利木贊牛及夏洛來(lái)牛>安格斯牛及荷斯坦牛,西門(mén)塔爾牛的凍精數(shù)量顯著高于其它公牛品種[20],而荷斯坦牛則表現(xiàn)為凍精數(shù)量較低,精液密度顯著高于其它公牛品種,這在以往的研究中也有提及[21]。安格斯牛及利木贊牛,在凍精數(shù)量及精液密度方面均不占優(yōu)勢(shì),這提示在安格斯牛及利木贊牛的遺傳選擇過(guò)程中,公牛繁殖性能的選育還有待加強(qiáng)。

2016年及2017年凍精數(shù)量最低,每頭種公牛平均每月僅生產(chǎn)2 000支左右,2015年及2019年凍精數(shù)量較高,每頭種公牛每月平均凍精數(shù)量達(dá)到2 500支以上,次均精液量在2015年、2020年較高,精液密度在2015年較高。在凍精數(shù)量、次均精液量及精液密度3個(gè)方面,2015年具有比較明顯的優(yōu)勢(shì),在河南省氣象局查詢近十年來(lái)天氣變化情況,2015全年氣溫變化趨勢(shì)平穩(wěn)[22],由此可見(jiàn),外界環(huán)境變化對(duì)種公牛精液品質(zhì)影響巨大,平穩(wěn)的氣溫變化有利于保持種公牛優(yōu)異的繁殖表現(xiàn)。由圖1波動(dòng)趨勢(shì)估計(jì),次均精液量每3年出現(xiàn)1次大幅上漲(2015年、2018年),預(yù)計(jì)2021年可能會(huì)呈現(xiàn)上漲趨勢(shì)。

2012年,山東省畜牧總站[23]對(duì)魯西牛、蒙貝利亞牛、德系西門(mén)塔爾牛3個(gè)品種種公牛的精液次均采集量、平均密度及凍精數(shù)量做季節(jié)性分析,3個(gè)品種種公牛的精液采集量均在夏季存在明顯上升,且秋季的精液密度顯著低于春季,這與本研究結(jié)果一致,但夏季及秋季的凍精數(shù)量顯著低于春季,這與本研究結(jié)果相反;除2015年外,2013年-2020年均在春季時(shí)精液密度最高,夏季明顯降低,秋季最低,與栗穎華等[18]研究中的春季時(shí)精液密度最高,夏季降低,秋季回升的結(jié)果存在差異;造成這些差異的原因可能是研究涉及的種公牛品種不同。張忠誠(chéng)等[24]發(fā)現(xiàn)夏季高溫所造成的熱應(yīng)激對(duì)奶牛的原精活力、凍后活力、頂體完整率等有不良影響;劉曉靜等[25]、施力光等[8]研究發(fā)現(xiàn),夏季熱應(yīng)激可導(dǎo)致種公畜精液質(zhì)量下降,繁殖性能降低。但在本研究中,夏季的3項(xiàng)指標(biāo)均不是最低,且次均精液量在4個(gè)季度中最高,可能是因?yàn)椴煌芯恐屑径葎澐謽?biāo)準(zhǔn)不同,且夏季采精次數(shù)減少,種公牛體內(nèi)能量蓄積充分也可能是公牛夏季次均精液量較高的重要原因。

4 結(jié) 論

品種、采精年份、季節(jié)、采精年-季均對(duì)凍精數(shù)量、次均精液量及精液密度有極顯著影響,西門(mén)塔爾牛、夏洛來(lái)牛及荷斯坦牛分別在凍精數(shù)量、次均精液量及精液密度方面表現(xiàn)較好,秋季、夏季及春季時(shí)精液品質(zhì)更好,更利于優(yōu)質(zhì)凍精生產(chǎn)。不同品種各精液品質(zhì)間的相關(guān)系數(shù)有差異,安格斯公牛各精液品質(zhì)間的相關(guān)系數(shù)在5個(gè)公牛品種中最高,其精液品質(zhì)間的基因連鎖遺傳機(jī)制可作為下一步研究對(duì)象。