生猪产业是我国农业经济中的重要组成,养殖及消费量均是世界第一。良种繁育是保障生猪产业健康发展的重要基础,是提升产业核心竞争力的关键。目前规模化猪场配种模式以人工授精为主,采集一头公猪精液可配种母猪150~300头左右,相较本交模式一头公猪配种15~25头母猪,极大提高了配种效率,降低了生产成本,但也面临着公猪饲养成本高、饲养的公猪血缘有限、世代累积后容易导致群体近交增量、非洲猪瘟背景下生物安全防控压力进一步加大等问题。
公猪是生猪遗传改良的关键,选择具有高生产性能(如生长速度、饲料转化率等性状)的种公猪进行配种,能够显著提升后代猪群的遗传潜力。公猪站(Boar Station)是以种公猪集约化饲养、科学管理、高质量精液生产及人工授精技术推广为一体的专业化设施,其优势在于可扩大优秀个体的配种范围,打破场间限制,增加遗传联系,加快遗传进展;且公猪生物安全体系更为完善,可以有效减少疾病传播,避免精液污染。因此,加快冷冻精液等繁育新技术研发,加大公猪站产业布局,完善国家中心种公猪站及区域公猪站的配合体系,对打赢我国种业翻身仗,打破种源卡脖子有着重要意义。
1、公猪站建设的产业背景及政策导向
猪肉是我国肉类消费中主导品类,长期占比超过50%。2024年,全国能繁母猪存栏4 078万头,生猪出栏70 256万头,并呈现出龙头公司产能增加、中小型养殖户逐渐退出的趋势。随着生猪产业的快速转型升级,标准化、集约化、规模化程度不断提高,新建现代化养殖场存栏基础母猪普遍达到千头甚至万头规模,高度依赖人工授精等繁殖技术,对安全、优质的公猪精液需求更甚。与此同时,采精、授精、冻精等技术有了较大进步,为建设公猪站集中供精提供了市场需求及技术基础。且非洲猪瘟(African Swine fever,ASF)等重大疫病的发生对公猪的生物安全体系及健康管理水平提出了更高要求,客观地推进了公猪站的发展进程。
种公猪对商品后代猪生产性能的遗传贡献率超过了50%,美国、加拿大、丹麦等养猪强国通过联合育种体系,显著提高了公猪的遗传品质和生产性能。早在1954年,我国就开展了猪人工授精研究,情期受胎率最高可达91%;进入21世纪,国家对母猪养殖和母猪配良种猪精液进行补贴,更加促进了人工授精技术的普及和发展。2018年,农业农村部根据《全国生猪遗传改良计划(2009-2020年)》方案,在全国遴选3~5家种公猪站进行试点,通过核心育种群公猪精液交换,实现核心育种场间遗传物质交流,推动种猪联合育种工作取得实质性进展。2020年,农业农村部在《关于加快生猪种业高质量发展的通知》中进一步提出要完善现代生猪良种繁育体系,提高良种供应能力,支持国家生猪核心育种场和种公猪站加大疫病净化力度,支持建设一批现代化高标准的商业化种公猪站,推广人工授精新技术及冷冻精液保存技术,加速优秀基因传递。
2、公猪站建设及种公猪饲养管理
公猪站所涉及的建设及运行要素主要为建设选址、种猪选择、饲养、生物安全防控以及鲜精和冻精的制备保存。公猪站在选址时,要远离交通干线、村镇、工厂及养殖场,地形高燥开阔,水电配套齐全,粪污处理设施完善,周边防疫条件良好。站内各功能区应分区明确,包括管理区(办公、展示)、生产区(公猪饲养、精液生产检验)、隔离区(下风口设隔离舍及无害化处理设施),生产区内净污道分离,各区设消毒设施及防疫隔离带,保持一定间距。公猪舍需通风、保暖、降温效果良好,单栏面积不低于6 m2,配有运动场满足公猪的活动需要。采精区设独立隔栏及恒温处理室(面积≥25 m2),配备显微镜、恒温箱、精液检测、封装等仪器设备。
高性能的优质种猪是公猪站的“金字招牌”。进站公猪首先要求是血统清晰、系谱完善、品种特征明显、无外形缺陷、性欲高的个体,同时相关病原检测确定为阴性。在确定种猪选育方向后,制定综合选择指数实现多性状平衡改良,一般涵盖繁殖性状(产仔数、断奶成活率等)、生长性状(日增重、饲料转化率等)、肉质性状(瘦肉率、肌内脂肪等),后备公猪要严格经过性能测定,必要时参考亲代、同胞生产成绩及育种指数进行选留。当公猪出现发情行为甚至有爬跨射精现象时说明公猪性成熟,但此时不应马上配种,而要进行配种前调教等待公猪生殖器官完全发育成熟。后备公猪超10月龄未调教成功以及连续两个月精液品质不达标的个体应及时淘汰。成年公猪的采精频率建议在每周1.4~1.7次,彼此间间隔3~5 d,在早晨公猪空腹时采精,若已饲喂则应在1 h后方可采精。采精后检测精子密度、活力、畸形率等指标,精液产品应符合《种猪常温精液》国家标准(GB23238-2009)的要求。
除品种因素外,饲养管理对公猪生产性能也有着较大影响。高温环境下会导致公猪出现热应激,降低其性欲,甚至会诱导公猪死精率增加,精子DNA片段化,引发不育症,研究表明杜洛克、长白、大白公猪精子活力均在夏季最低,冬季最高且二者间差异显著(P<0.05)。为缓解高温应激的影响,可针对性地在圈舍周围种植绿化,舍内设置风机、湿帘等通风装备,在饲粮中添加L-精氨酸等物质减少热应激产生。种公猪料应营养均衡,含有足够的蛋白质、矿物质和维生素等营养成分,以支持种公猪的繁殖功能和机体健康,适量饲喂新鲜的青绿饲料能改善适口性,提高猪只食欲,采精后及时补喂鸡蛋、豆类,补充种公猪体内缺失的蛋白质。保证公猪适当运动有助于避免公猪肥胖,保持身体活力,可提高其性欲,改善精液质量,延长使用寿命,成年种公猪每天运动不低于1 h。
生物安全防控与疫病免疫是公猪站的核心工作。除执行严格的清洗、消毒、灭菌程序,以及落实科学的免疫流程外,还需定期对公猪血液、精液、扁桃体和鼻拭子等样本进行疫病抗原抗体检测,重点筛查猪瘟、猪伪狂犬病、猪蓝耳病等传染性疾病。在日常管理中,公猪站应高度重视运输车辆、鸟类、鼠类、昆虫等生物媒介,以及器械设备可能存在的防控漏洞,建立系统性的风险管控机制,确保防疫体系的完整性和有效性。
3、精液保存及冷冻精液技术研究进展
猪精液的储存方式主要可划分为三种类型:常温液态储存法(15~20℃)、低温液态储存法(4~5℃),以及超低温冷冻固态储存法(-196~-79℃)。相较于常温储存,猪精液低温保存可降低精子的代谢水平,延长精液保存时间,拓展销售范围,也是业内研究较为广泛的领域。周彦芝(2023)等人发现在长白猪种公猪精液中添加15 mg/L比例的淫羊藿苷,其精子活率、精子活力、路径速度、直线速度表现较优。阿魏酸(Ferulic Acid,FA)是一种酚类化合物,抗氧化性强,在低温保存稀释液中添加0.2 mmol/L阿魏酸可显著降低长白猪精子的损伤(P<0.05),改善精液品质。除此之外,还有葛根素、槲皮素、白藜芦醇、雌二醇和黄体酮等物质均报道可对精液保存起到良性作用。
精液在超低温冷冻情况下会在胞内形成冰晶,造成顶体损伤及细胞膜通透性下降,精细胞极易死亡,因此冷冻精液复苏后精子活力、DNA完整性等指标显著下降,影响母猪受胎率和产仔数。抗冻蛋白是一种在低温环境下保护细胞结构和功能的蛋白质,可避免精子细胞膜破裂、DNA损伤、蛋白质变性,能用作猪精液冷冻保护剂。沙棘多糖是传统药用食品沙棘的提取物,添加0.5 g/L的沙棘多糖可提高精液中柠檬苦素、棕榈酸、表儿茶素等代谢物的含量及精子活力、前向运动率、质膜完整率、线粒体活性等指标。猪冷冻精液复苏后的活力表现与原精活力呈正相关,冻精生产前应做好原精质检工作。
4、公猪站发展建议
公猪站的健康经营和可持续发展离不开准确的市场定位及业务规划。近年来,我国公猪站数量和规模不断扩大,大型现代化公猪站逐渐增多,精液生产及供应能力有了显著提升。作者结合产业趋势,针对公猪站发展提出以下建议。
一是优化区域布局,科学合理选址。目前生猪养殖暂时进入薄利周期,落后产能正加速淘汰,母猪存栏数量下降,公猪站经营压力进一步增加。另一方面,在“十三五”时期出台的《全国生猪生产发展规划(2016-2020年)》提出了生猪养殖重点发展区、约束发展区、潜力增长区、适度发展区概念。公猪站的区域分布不均衡问题较为突出。在生猪养殖主产区,如河南、山东等地,公猪站数量较多,服务体系相对完善;而在一些养殖规模较小的省份,公猪站建设滞后,难以满足当地生猪养殖户的优质精液需求。公猪站因其产品特性,对运输时效较为敏感,要充分考虑物流交通条件,更要提前做好区域内政策规划及生猪养殖规模调研。
二是聚焦冻精技术创新,加快成果应用落地。冷冻精液实现了精液的长期保存和跨区域运输,提高了优秀种公猪基因的扩散范围。冷冻精液技术最早在牛产业中应用,发展也最为成熟。近些年,猪冷冻精液技术也有长足进步,主要商品猪种冻精复苏后精子活率达到76%~85%,但在配种质量及地方猪种应用中仍有进步空间。下一步应着重冻精相关抗氧化剂及储存设备的研发,探索提高猪冻精活力和保存期限的新方法,及时优化精液检测、处理设备及生产工艺,提高产品竞争力。
三是优化生物安全防控体系,避免重大疫情发生。自2018年非洲猪瘟传入我国以来,对养猪业造成了极大损失,非洲猪瘟具有病毒存活时间长、传染快、致死率高等特点。公猪站一旦发生疫病,不仅会导致本场内种猪死亡和精液生产中断,还可能通过精液传播疫情,造成严重影响。因此,公猪站对生物安全的要求更高,要进一步完善生物安全管理制度,建立常态化的疫病监测机制,定期对种猪进行疫病检测,及时发现和处理疫病隐患。同时加强对周边环境的监测,加强与周边养殖场的生物安全联防联控,提前预警潜在疫病风险。
四是深化产业协同发展,推进联合育种进展。生猪种源长期依赖进口是制约我国生猪产业高质量发展的因素之一。在国家生猪遗传改良计划的指引下,各公猪站应进一步提高对育种工作的积极性,主动对接政府主管部门和高校科研院所,通过提高公猪更新率、完善种公猪遗传评估体系、搭建基因组选择平台等手段加强公猪的选择强度。组建育种联合体,共同开展种猪选育,通过精液交换建立场间遗传联系,以快速提高主要商品种猪的育种进展。
五是加强种猪遗传资源保护与利用,开展特色化经营。我国地方猪品种众多,种质特性优异,是宝贵的基因库。但少部分品种处于濒危、濒临灭绝或已经灭绝状态,其余猪种保种工作也多依赖于保种场进行,场内公猪数量有限,家系血缘少,容易导致有效群体规模变小、近交衰退等情况出现。公猪站可结合当地遗传资源情况,适量饲养地方猪公猪,可发挥地方品种特色优势,满足多样化的市场需求,兼顾了经济效益及社会价值。
公猪是生猪遗传改良的关键,选择具有高生产性能(如生长速度、饲料转化率等性状)的种公猪进行配种,能够显著提升后代猪群的遗传潜力。公猪站(Boar Station)是以种公猪集约化饲养、科学管理、高质量精液生产及人工授精技术推广为一体的专业化设施,其优势在于可扩大优秀个体的配种范围,打破场间限制,增加遗传联系,加快遗传进展;且公猪生物安全体系更为完善,可以有效减少疾病传播,避免精液污染。因此,加快冷冻精液等繁育新技术研发,加大公猪站产业布局,完善国家中心种公猪站及区域公猪站的配合体系,对打赢我国种业翻身仗,打破种源卡脖子有着重要意义。
1、公猪站建设的产业背景及政策导向
猪肉是我国肉类消费中主导品类,长期占比超过50%。2024年,全国能繁母猪存栏4 078万头,生猪出栏70 256万头,并呈现出龙头公司产能增加、中小型养殖户逐渐退出的趋势。随着生猪产业的快速转型升级,标准化、集约化、规模化程度不断提高,新建现代化养殖场存栏基础母猪普遍达到千头甚至万头规模,高度依赖人工授精等繁殖技术,对安全、优质的公猪精液需求更甚。与此同时,采精、授精、冻精等技术有了较大进步,为建设公猪站集中供精提供了市场需求及技术基础。且非洲猪瘟(African Swine fever,ASF)等重大疫病的发生对公猪的生物安全体系及健康管理水平提出了更高要求,客观地推进了公猪站的发展进程。
种公猪对商品后代猪生产性能的遗传贡献率超过了50%,美国、加拿大、丹麦等养猪强国通过联合育种体系,显著提高了公猪的遗传品质和生产性能。早在1954年,我国就开展了猪人工授精研究,情期受胎率最高可达91%;进入21世纪,国家对母猪养殖和母猪配良种猪精液进行补贴,更加促进了人工授精技术的普及和发展。2018年,农业农村部根据《全国生猪遗传改良计划(2009-2020年)》方案,在全国遴选3~5家种公猪站进行试点,通过核心育种群公猪精液交换,实现核心育种场间遗传物质交流,推动种猪联合育种工作取得实质性进展。2020年,农业农村部在《关于加快生猪种业高质量发展的通知》中进一步提出要完善现代生猪良种繁育体系,提高良种供应能力,支持国家生猪核心育种场和种公猪站加大疫病净化力度,支持建设一批现代化高标准的商业化种公猪站,推广人工授精新技术及冷冻精液保存技术,加速优秀基因传递。
2、公猪站建设及种公猪饲养管理
公猪站所涉及的建设及运行要素主要为建设选址、种猪选择、饲养、生物安全防控以及鲜精和冻精的制备保存。公猪站在选址时,要远离交通干线、村镇、工厂及养殖场,地形高燥开阔,水电配套齐全,粪污处理设施完善,周边防疫条件良好。站内各功能区应分区明确,包括管理区(办公、展示)、生产区(公猪饲养、精液生产检验)、隔离区(下风口设隔离舍及无害化处理设施),生产区内净污道分离,各区设消毒设施及防疫隔离带,保持一定间距。公猪舍需通风、保暖、降温效果良好,单栏面积不低于6 m2,配有运动场满足公猪的活动需要。采精区设独立隔栏及恒温处理室(面积≥25 m2),配备显微镜、恒温箱、精液检测、封装等仪器设备。
高性能的优质种猪是公猪站的“金字招牌”。进站公猪首先要求是血统清晰、系谱完善、品种特征明显、无外形缺陷、性欲高的个体,同时相关病原检测确定为阴性。在确定种猪选育方向后,制定综合选择指数实现多性状平衡改良,一般涵盖繁殖性状(产仔数、断奶成活率等)、生长性状(日增重、饲料转化率等)、肉质性状(瘦肉率、肌内脂肪等),后备公猪要严格经过性能测定,必要时参考亲代、同胞生产成绩及育种指数进行选留。当公猪出现发情行为甚至有爬跨射精现象时说明公猪性成熟,但此时不应马上配种,而要进行配种前调教等待公猪生殖器官完全发育成熟。后备公猪超10月龄未调教成功以及连续两个月精液品质不达标的个体应及时淘汰。成年公猪的采精频率建议在每周1.4~1.7次,彼此间间隔3~5 d,在早晨公猪空腹时采精,若已饲喂则应在1 h后方可采精。采精后检测精子密度、活力、畸形率等指标,精液产品应符合《种猪常温精液》国家标准(GB23238-2009)的要求。
除品种因素外,饲养管理对公猪生产性能也有着较大影响。高温环境下会导致公猪出现热应激,降低其性欲,甚至会诱导公猪死精率增加,精子DNA片段化,引发不育症,研究表明杜洛克、长白、大白公猪精子活力均在夏季最低,冬季最高且二者间差异显著(P<0.05)。为缓解高温应激的影响,可针对性地在圈舍周围种植绿化,舍内设置风机、湿帘等通风装备,在饲粮中添加L-精氨酸等物质减少热应激产生。种公猪料应营养均衡,含有足够的蛋白质、矿物质和维生素等营养成分,以支持种公猪的繁殖功能和机体健康,适量饲喂新鲜的青绿饲料能改善适口性,提高猪只食欲,采精后及时补喂鸡蛋、豆类,补充种公猪体内缺失的蛋白质。保证公猪适当运动有助于避免公猪肥胖,保持身体活力,可提高其性欲,改善精液质量,延长使用寿命,成年种公猪每天运动不低于1 h。
生物安全防控与疫病免疫是公猪站的核心工作。除执行严格的清洗、消毒、灭菌程序,以及落实科学的免疫流程外,还需定期对公猪血液、精液、扁桃体和鼻拭子等样本进行疫病抗原抗体检测,重点筛查猪瘟、猪伪狂犬病、猪蓝耳病等传染性疾病。在日常管理中,公猪站应高度重视运输车辆、鸟类、鼠类、昆虫等生物媒介,以及器械设备可能存在的防控漏洞,建立系统性的风险管控机制,确保防疫体系的完整性和有效性。
3、精液保存及冷冻精液技术研究进展
猪精液的储存方式主要可划分为三种类型:常温液态储存法(15~20℃)、低温液态储存法(4~5℃),以及超低温冷冻固态储存法(-196~-79℃)。相较于常温储存,猪精液低温保存可降低精子的代谢水平,延长精液保存时间,拓展销售范围,也是业内研究较为广泛的领域。周彦芝(2023)等人发现在长白猪种公猪精液中添加15 mg/L比例的淫羊藿苷,其精子活率、精子活力、路径速度、直线速度表现较优。阿魏酸(Ferulic Acid,FA)是一种酚类化合物,抗氧化性强,在低温保存稀释液中添加0.2 mmol/L阿魏酸可显著降低长白猪精子的损伤(P<0.05),改善精液品质。除此之外,还有葛根素、槲皮素、白藜芦醇、雌二醇和黄体酮等物质均报道可对精液保存起到良性作用。
精液在超低温冷冻情况下会在胞内形成冰晶,造成顶体损伤及细胞膜通透性下降,精细胞极易死亡,因此冷冻精液复苏后精子活力、DNA完整性等指标显著下降,影响母猪受胎率和产仔数。抗冻蛋白是一种在低温环境下保护细胞结构和功能的蛋白质,可避免精子细胞膜破裂、DNA损伤、蛋白质变性,能用作猪精液冷冻保护剂。沙棘多糖是传统药用食品沙棘的提取物,添加0.5 g/L的沙棘多糖可提高精液中柠檬苦素、棕榈酸、表儿茶素等代谢物的含量及精子活力、前向运动率、质膜完整率、线粒体活性等指标。猪冷冻精液复苏后的活力表现与原精活力呈正相关,冻精生产前应做好原精质检工作。
4、公猪站发展建议
公猪站的健康经营和可持续发展离不开准确的市场定位及业务规划。近年来,我国公猪站数量和规模不断扩大,大型现代化公猪站逐渐增多,精液生产及供应能力有了显著提升。作者结合产业趋势,针对公猪站发展提出以下建议。
一是优化区域布局,科学合理选址。目前生猪养殖暂时进入薄利周期,落后产能正加速淘汰,母猪存栏数量下降,公猪站经营压力进一步增加。另一方面,在“十三五”时期出台的《全国生猪生产发展规划(2016-2020年)》提出了生猪养殖重点发展区、约束发展区、潜力增长区、适度发展区概念。公猪站的区域分布不均衡问题较为突出。在生猪养殖主产区,如河南、山东等地,公猪站数量较多,服务体系相对完善;而在一些养殖规模较小的省份,公猪站建设滞后,难以满足当地生猪养殖户的优质精液需求。公猪站因其产品特性,对运输时效较为敏感,要充分考虑物流交通条件,更要提前做好区域内政策规划及生猪养殖规模调研。
二是聚焦冻精技术创新,加快成果应用落地。冷冻精液实现了精液的长期保存和跨区域运输,提高了优秀种公猪基因的扩散范围。冷冻精液技术最早在牛产业中应用,发展也最为成熟。近些年,猪冷冻精液技术也有长足进步,主要商品猪种冻精复苏后精子活率达到76%~85%,但在配种质量及地方猪种应用中仍有进步空间。下一步应着重冻精相关抗氧化剂及储存设备的研发,探索提高猪冻精活力和保存期限的新方法,及时优化精液检测、处理设备及生产工艺,提高产品竞争力。
三是优化生物安全防控体系,避免重大疫情发生。自2018年非洲猪瘟传入我国以来,对养猪业造成了极大损失,非洲猪瘟具有病毒存活时间长、传染快、致死率高等特点。公猪站一旦发生疫病,不仅会导致本场内种猪死亡和精液生产中断,还可能通过精液传播疫情,造成严重影响。因此,公猪站对生物安全的要求更高,要进一步完善生物安全管理制度,建立常态化的疫病监测机制,定期对种猪进行疫病检测,及时发现和处理疫病隐患。同时加强对周边环境的监测,加强与周边养殖场的生物安全联防联控,提前预警潜在疫病风险。
四是深化产业协同发展,推进联合育种进展。生猪种源长期依赖进口是制约我国生猪产业高质量发展的因素之一。在国家生猪遗传改良计划的指引下,各公猪站应进一步提高对育种工作的积极性,主动对接政府主管部门和高校科研院所,通过提高公猪更新率、完善种公猪遗传评估体系、搭建基因组选择平台等手段加强公猪的选择强度。组建育种联合体,共同开展种猪选育,通过精液交换建立场间遗传联系,以快速提高主要商品种猪的育种进展。
五是加强种猪遗传资源保护与利用,开展特色化经营。我国地方猪品种众多,种质特性优异,是宝贵的基因库。但少部分品种处于濒危、濒临灭绝或已经灭绝状态,其余猪种保种工作也多依赖于保种场进行,场内公猪数量有限,家系血缘少,容易导致有效群体规模变小、近交衰退等情况出现。公猪站可结合当地遗传资源情况,适量饲养地方猪公猪,可发挥地方品种特色优势,满足多样化的市场需求,兼顾了经济效益及社会价值。