2. 河北工程大学生命科学与食品工程学院, 邯郸 056038
, MA Tenghe2, WANG Panlin1, SHI Lei1, LI Yunlei1, ADAMU Mani Isa1, HUANG Ziyan1, NI Aixin1, MA Hui1, SUN Yanyan1
, CHEN Jilan1
2. College of Life Sciences and Food Engineering, Hebei University of Engineering, Handan 056038, China
随着现代家禽业的发展，人工授精技术广泛应用，以此来降低生产成本和提高后代的质量[1-2]。在不降低母鸡受精率的前提下，如何合理延长输精间隔、降低输精频率成为当下急需解决的问题。目前的研究多集中于种公鸡精液品质、精液处理和操作等方面对受精率的影响[3-8]，母鸡对受精率和输精间隔的贡献研究较少。母鸡的持续受精能力是指母鸡输入公鸡精液后能维持一段时间产生受精蛋的能力。研究表明，母鸡一次输精后，在3~4周后仍可以产生受精蛋。母鸡持续受精能力的形成是由于其在子宫阴道结合部具有贮精腺，母鸡输入公鸡精液后，精子可暂时储存在贮精腺内，在产蛋或者排卵的作用下，精子重新进入输卵管腔完成受精[9-11]。因此，种母鸡的持续受精能力可能存在个体和群体差异，这对于制定合理的输精方案至关重要。此外，母鸡受精率的群体变异和遗传基础的解析对于选育方案的制定和从根本上提升母鸡持续受精能力，对于提高制种效率和经济效益具有重要意义[12]。
本研究以白来航(WL)、哥伦比亚洛克(CR)、芦花(BR)和洛岛红(RIR)4个品种为试验材料，对持续受精能力的相关性状进行分析，比较不同品种间母鸡持续受精能力差异和品种内变异，为延长人工授精技术的间隔时间提供理论基础，筛选代表母鸡持续受精能力的理想性状，为进一步实施选育提供依据。
1 材料与方法 1.1 试验材料试验于2018年9月-10月在中国农业科学院北京畜牧兽医研究所昌平实验基地鸡场进行。选用27周龄健康的白来航、哥伦比亚洛克、芦花和洛岛红4个纯种蛋鸡各158只和同周龄精液品质合格的同品种公鸡各28只。每个品种母鸡分为3组，每组分别为53、53和52只。试验鸡只均单笼饲养，参照中华人民共和国农业行业标准《鸡饲养标准》(NY/T33-2004)饲喂，自由采食和饮水，每天光照时长16 h。
1.2 试验方法将采集的公鸡精液混合后给同品种母鸡输精。具体方法为：采用背腹式按摩采精法采集公鸡精液于采精杯中，缓慢混合均匀进行人工授精[13]。每只母鸡输精量控制在40 μL，精子数为(3~5)×107个。连续输精2 d，输精后的第3天开始收集种蛋，在蛋壳上标明日期和个体号，连续收集种蛋14 d后进行第一批孵化，15~28 d收集的种蛋进行第二批孵化。在每次孵化的第9天进行照蛋，统计鸡蛋是否受精。照蛋判定的无精蛋开壳后进一步确认是否为早期死胚，死胚记为受精蛋。
1.3 统计指标根据种蛋收集和孵化结果，统计各品种的产蛋数、4周受精蛋数、日/周受精率、周受精蛋数、4周平均受精率、最长受精天数、最大连产受精蛋数等，具体定义和计算方式如下。
产蛋数(个)：收集种蛋28 d期间的产蛋数；4周受精蛋数(个)：输精后4周收集到的受精蛋数。
日受精率(%)=(日受精蛋数/日产蛋数)×100；周受精率(%)=(周受精蛋数/周产蛋数)×100；4周平均受精率(%)=(输精后4周受精蛋数/4周产蛋数)×100；最长受精天数(天)：最后一次收集到受精蛋的天数；最大连产受精蛋数(个)：连续生产受精蛋的最大值。
第1周受精蛋数(个)：输精后第1周收集到的受精蛋数；第2周受精蛋数(个)：输精后第2周收集到的受精蛋数；第3周受精蛋数(个)：输精后第3周收集到的受精蛋数；第2~3周受精蛋数(个)：输精后第2~3周收集到的总受精蛋数。
1.4 数据统计与分析试验原始数据经过Excel初步整理后，采用SAS8.0软件对数据进行单因素方差分析，利用Duncan’s多重比较不同品种母鸡间不同统计指标差异，P < 0.05表示差异显著。进行上述统计指标间的相关性分析。采用OriginPro 2017 C软件获取函数y(x)=γ/1+eβ(τ-x)的参数[14]，得到日受精率预测值，通过GraphPad Prism 5绘制输精后28 d种蛋受精率的拟合曲线。其中y为受精率，x为最后一次输精后天数，γ为理论最高受精率，β为受精率变化速率参数，τ为受精率降低到理论最高受精率一半时的输精后天数。
2 结果 2.1 不同品种母鸡的日受精率由表 1可知，4个品种输精后前9 d种蛋的日受精率除了第4天(P=0.01)，其他均无显著差异(P>0.05)，第10~18天种蛋的日受精率除了第13(P= 0.08)和16天(P=0.19)，其他均差异显著(P < 0.05)，第19~28天的日受精率无显著差异(P>0.05)。
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表 1 不同品种母鸡输精后种蛋的日受精率 Table 1 Daily fertility rate of different breeds post insemination |
由表 2可知，输精后第1周不同品种间的周受精率差异不显著(P=0.06)，输精后第2周不同品种间周受精率差异显著(P=0.005)，洛岛红品种的受精率显著高于其他3个品种(P < 0.05)；输精后第3周不同品种间周受精率差异显著(P=0.04)，洛岛红品种的受精率显著高于白来航和芦花鸡(P < 0.05)；输精后第4周各个品种受精率接近于0或等于0，品种间无显著差异(P=0.52)。
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表 2 不同品种母鸡输精后种蛋的周受精率 Table 2 Weekly fertility rate of different breeds post insemination |
白来航、哥伦比亚洛克、芦花和洛岛红输精后28 d的受精率拟合曲线的函数分别为：y(x)=97.82/1+e-0.576 4(14.24-x)(R2=0.998)，y(x)=96.21/1+e-0.477 4(14.83-x)(R2=0.995)，y(x)=97.44/1+e-0.499 1(13.47-x)(R2=0.997)和y(x)=99.34/1+e-0.522 8(16.08-x)(R2=0.995)。受精率拟合曲线如图 1所示。不同品种母鸡受精率随着天数的增加而降低，但降低程度不同。每个品种前8 d的受精率均大于90%，且白来航、哥伦比亚洛克、芦花和洛岛红受精率大于90%的输精后最大天数分别为10、9、8和11 d。
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图 1 不同品种母鸡输精后种蛋日受精率拟合曲线 Fig. 1 Fitted daily fertility rate curves of hens from different breeds post insemination |
由表 3可知，不同品种母鸡在产蛋数、4周受精蛋数、4周平均受精率、最长受精天数、最大连产受精蛋数以及第1、2、3和2~3周受精蛋数均存在显著差异(P < 0.05)。其中白来航和洛岛红产蛋数显著高于哥伦比亚洛克和芦花，哥伦比亚洛克最低(P < 0.05)；洛岛红的上述性状(除产蛋数)均显著高于其它3个品种(P < 0.05)，除产蛋数、最大连产受精蛋数和第1周受精蛋数，哥伦比亚洛克最低外，其它性状芦花均最低(P < 0.05)。
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表 3 不同品种母鸡持续受精能力相关性状 Table 3 Sustaining fertilization ability related traits of hens from different breeds |
由表 4可知，4个品种产蛋数、4周受精蛋数、4周平均受精率、最长受精天数、最大连产受精蛋数、第1、2、3和2~3周受精蛋数均存在较大的群体内变异。产蛋数性状的变异较小，除哥伦比亚洛克外，其他3个品种在10%左右。芦花存在受精率为0的个体，4个品种中均存在受精率为100%的个体。4周受精蛋数的变异系数在17.10%(RIR)~ 31.40%(CR)，4周平均受精率各品种变异系数在15.61%(RIR)~ 28.45%(CR)。洛岛红的最长受精天数和最大连产受精蛋数均最大，分别是26天和20个，其他3个品种较为接近。4个品种最长受精天数的变异系数在14.39%(RIR)~21.78%(CR)，最大连产受精蛋数的变异系数在32.43%(RIR)~51.45%(CR)，第1周受精蛋数的变异系数在15.55%(WL)~ 27.59%(CR)，第2周受精蛋数的变异系数在20.38%(RIR)~37.67%(CR)，第3周受精蛋数的变异系数在71.61%(RIR)~145.00%(BR)，第2~3周受精蛋数的变异系数在27.09%(RIR)~45.13%(CR)。除产蛋数和第1周受精蛋数外，其它各个相关性状均是洛岛红变异系数最小，除第3周受精蛋数外，哥伦比亚洛克变异系数最大。
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表 4 不同品种母鸡个体间持续受精能力相关性状群体变异 Table 4 Sustaining fertilization ability related traits variation in population of different breed hens |
表 5显示了母鸡持续受精能力部分相关性状间的相关系数，可知，各性状间均为显著正相关，其中第1、2、3和2~3周的受精蛋数与4周受精蛋数的相关系数较高分别为0.61(P=0.000 3)、0.86 (P < 0.000 1)、0.68 (P < 0.000 1)和0.92 (P < 0.000 1)。
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表 5 母鸡持续受精能力相关性状的相关系数 Table 5 The correlation coefficients among sustaining fertilization ability related traits |
在家禽生产和育种实践中，受精率通常用来衡量种公鸡的繁殖力。母鸡的繁殖力主要通过产蛋数体现，母鸡的持续受精能力往往被忽略。提高母鸡持续受精能力可减少输精频率，延长人工输精间隔，减少种公鸡饲养量，从而间接降低种公鸡的留种率和优良种公鸡的利用效率，有助于制种效率和效益的提升。本研究针对4个品种母鸡的持续受精能力相关性状进行了群体间差异和群体内变异分析，并进行了性状间的相关性分析。考虑到不同品种公鸡精液品质可能对母鸡持续受精能力存在影响，前期对4个品种公鸡精液进行多次品质测定，结果发现，4个品种公鸡的精子活力无显著差异，在输精过程中控制不同品种输精体积和精子数的一致性，因此本试验只需要考虑母鸡的品种和个体差异对持续受精能力的影响。
母鸡输卵管的子宫与阴道交接部存在一种特殊的管状腺，可使精子在输卵管内存活，并且能长时间(3~4周)保持受精能力[15-19]，其他物种也存在类似情况[20]。然而，生产实践中为保证较高的受精率，通常需要每隔3~5 d进行一次人工授精[21-22]，这增加了对种鸡的应激伤害和工人的劳动强度。前人多通过比较不同输精间隔时间下的受精率确定最佳输精间隔。也有研究通过一次输精后受精率的观测确定输精间隔，如大午金凤父母代母鸡95%和90%以上的受精率可以分别维持6和9 d，建议输精间隔为6~8 d[23]。本研究对4个品种输精后受精率拟合结果表明，不同品种母鸡输精后日受精率随着天数的增加而降低，但降低程度不同，其中洛岛红母鸡输精后90%以上受精率的持续时间高达11 d，而芦花母鸡只有8 d。本研究的数据表明, 不同品种的受精持续时间存在差异，需要制定品种特异性输精间隔。根据本研究拟合的各个品种的受精率变化曲线，可以推算出目的受精率下的最大输精间隔时间。
性状的群体变异是选育的基础。本研究中，4个品种母鸡品种内个体间的持续受精能力相关性状存在较大的变异，且变异程度不同，提供了选择持续受精能力选育的基础。洛岛红的不同持续受精能力相关性状的变异系数最小，且各个统计指标均最高。哥伦比亚洛克和芦花的变异系数较大，其中哥伦比亚洛克除第3周受精蛋数外，其它变异系数均最大。芦花中存在不产受精蛋的个体。不同品种中持续受精能力相关性状的最大值与最小值均相差很大，而且不同性状的变异程度不一，其中第3周受精蛋数的变异系数最大。因此本研究数据表明，各个品种均具有持续受精能力性状选育的基础，可以通过选育提高群体整体水平。
选择合理的选育性状是确保选育进展达到预期效果的重要前提。目前尚无研究报道在鸡上对持续受精能力的选育效果，但是有研究证明鸭子[24-26]和鸡[27]使用受精蛋数作为选育性状来提高其持续受精能力是可行的。本研究中所涉及的产蛋数、4周平均受精率、最长受精天数、最大连产受精蛋数等与母鸡持续受精能力相关的性状中，都需要较长时间的种蛋收集和孵化试验才能获得，时间和经济成本较高，不适宜作为选育目标的测定性状。本研究中，输精后的日/周受精率数据表明，个体间受精率的差异可能主要在输精后2~3周的种蛋中才能体现，此外，相关系数分析表明，第1、2、3和2~3周受精蛋数与4周总受精蛋数相关系数分别为0.61、0.86、0.68和0.92，若考虑准确性，第2~3周受精蛋数适合作为理想的测定性状，实践中因考虑工人劳动量和工作成本，也可以选用第2周受精蛋数作为母鸡持续受精能力选育的测定性状。
4 结论本试验结果表明，不同品种母鸡持续受精能力存在差异，可制定品种特异性输精间隔；品种内母鸡持续受精能力存在较大群体变异，具有进一步选育的基础；第2周受精蛋数与4周受精蛋数相关性较大，可以在保证准确性的前提下减少性状测定的工作量，相较而言是评估和选育母鸡持续受精能力的理想性状，但用于早期辅助选种的相关分子标记亟待研发。
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