人工授精在种马繁殖中的应用：影响精液质量的因素

人工授精（AI）已经成为种马繁殖领域的重要技术，全球育种者利用这一技术提升育种效率和遗传潜力。通过减少自然交配时可能带来的伤害，优化母马的繁殖周期管理，并提高种马的繁殖表现，人工授精已经彻底改变了种马繁殖的方式。然而，人工授精的成功受到多种因素的影响，其中种马相关因素和精液处理工艺起着至关重要的作用。

种马相关因素

为了最大化人工授精的成功率，必须有效地管理种马。种马管理包括马的健康状况、繁殖能力、精液采集的时机以及其他个体特征等多个方面。以下是影响人工授精成功的种马相关关键因素。

健康与营养：种马的健康状况直接影响精液的质量。保证种马摄入均衡的饮食，提供充足的蛋白质、维生素和矿物质等必要营养素，对于维持最佳精子生产至关重要。同时，定期进行兽医检查和健康管理，如疫苗接种、寄生虫防治和牙齿保养，也是确保精液质量的重要因素。
训练与管理：种马应经过训练和管理，减少压力和受伤风险。特别是在精液采集过程中，种马需要习惯使用人工阴道（AV），假台和引诱母马等方式进行采集。适当的训练可以帮助减少应激反应，确保精液的高效采集，同时避免给种马带来不适和焦虑。
繁殖能力评估：在开始人工授精之前，需要对种马进行全面的繁殖能力评估。评估内容包括精液质量、阴囊周长、睾丸健康状况以及精子运动能力等。由于种马的生育能力可能随时间波动，定期检查和评估其繁殖健康是确保精液质量的关键。
采集时机与频率：精液采集的时机和频率对受精效果至关重要。一般来说，种马在繁殖季节每周采集一到两次精液，具体频率则依据精子数量和质量进行调整。
季节变化：精液的成分在不同季节之间存在差异。冬季时，精液的体积和精子数量较低；而在繁殖季节，精液的体积和精子数量较高。夏季时精子的运动能力最低，而春季精液的浓度最低。此外，精浆的成分也会随季节变化。
年龄因素：种马一般在六岁时达到性成熟，但年轻的种马精液质量可能尚未达到最佳水平。因此，最佳繁殖年龄通常是在六岁到十一岁之间。研究表明，年龄较大的种马精液质量会逐渐下降。
精浆的影响：精液中大部分成分是精浆，而精浆对精液的存储性有负面影响。在某些种马中，精浆甚至对精子细胞具有毒性作用。

每匹种马都是个体，因此在进行精液运输之前，通过冷冻/冷藏测试可以帮助种马主选择最佳的精液处理方案，并确定是否需要对采集和处理方法进行优化。由于种马精液的质量可能会随着年龄和其他因素变化，因此这些测试应在每个繁殖季节前进行。

精液处理的关键步骤

精液采集后，必须经过一系列精细的处理和准备步骤，才能用于存储或直接授精。精液处理是一个高度专业化的过程，必须精确操作以确保精子的活力得到保持。以下是精液处理的几个关键步骤：

精液质量评估：精液采集后，需要对其进行详细评估，主要包括精子的运动能力（游动能力）、精子密度（每毫升精子的数量）和精子形态（精子的形状和结构）。这些评估有助于确定精液是否符合授精标准。
稀释处理：种马的精液通常需要与专门的稀释液混合，以增加精液的体积并保护精子免受冷冻或存储过程中可能产生的损伤。稀释液中含有多种有助于维持精子运动能力的营养成分和缓冲剂，可以有效保护精子免受环境因素（如温度波动）的影响。
离心处理：离心处理是去除精浆的必要步骤，因为精浆会影响精液的存储性。精液冷冻或冷藏时，离心操作尤为重要。对于所有类型的精液处理，离心保护液都是强烈推荐的。为了获得更好的精液质量，可以使用离心保护液来提高精子的回收率，同时最大限度减少离心对精子的负面影响。

液体精液的存储

将精液冷却至+5°C能够有效抑制微生物的生长，并降低精子代谢，从而延长精液的存储时间。然而，精子在19°C到8°C之间对低温冲击极为敏感。液体精液在+5°C下的存储时间通常限定为48小时至72小时。在此温度下，去除精浆和去除精液中的氧气已被证明有助于提高精液的质量，但这一点在实际操作中经常被忽视。

类似于冷冻精液，选择稀释液（无论是用于离心还是最终稀释）和离心条件（如时间和速度）时，应考虑种马的特定需求。

许多专家指出，在较高温度下存储种马精液可能更为有利。最近研究开发了一种全新稀释液，能够在室温下存储精液，同时抑制细菌生长并减少精子代谢，而不损害精子。

这种新型稀释液不仅支持较高的储存温度，还能够实现长达14天的长期储存（在+5°C条件下）。这一创新特性源于其全合成的配方设计，该配方通过激活精子细胞中独特的代谢途径，显著提升精子在常温条件下的存活率和活力，从而区别于传统稀释剂的作用机制。

使用合成介质长期存储精液而无需冷冻保存，具有以下优势：

不再依赖母马排卵时间的同步化
可能减少激素使用
可能减少种马每周精液采集次数
无需昂贵的冷冻设备或干冰运输设备

精液冷冻保存

冷冻及随后的解冻对精子的损伤最为显著。冷冻过程会减少前向运动精子的数量，而解冻则可能导致精子顶体、线粒体和细胞膜的结构性损害。大约20%的精子头部会在冷冻保存过程中受到损伤。

为了保护精子，甘油是目前最常用的冷冻保护剂。尽管甘油可以有效保护精子，但它对精子也有一定的毒性，并会影响解冻后精子的运动能力。甘油的最佳使用浓度仍未明确，大多数传统冷冻稀释液的浓度范围为2%到6%。

通常，初始精液质量较好的种马，冷冻后能够获得可接受精液质量概率较高（解冻后前向运动精子超过35%）。而对于初始精液质量较差的种马，冷冻后往往难以获得优质精液。温血马的精液如果其原精液浓度为每毫升2亿精子，前向运动率超过50%，且形态正常精子比例超过70%时，则更适合进行冷冻保存。然而，即使精液质量良好，仍有约20%的种马被认为是“冷冻不良者”。

精液质量不仅取决于原始精液的初始质量，还与种马的年龄有关。尽管目前的研究尚未明确六岁以下种马冷冻精液的质量是否可接受，但显然九岁以上的种马其冷冻精液质量会明显下降。

此外，品种也是影响冷冻效果的重要因素。某些品种（如温血马和Lipizzaners马）对冷冻的耐受性高于其他品种（如Quarter马和冰岛马），这可能与其遗传背景有关，导致精液浆成分、精子代谢和膜特征的差异。

季节同样会影响精子质量和冷冻能力，因为季节对精浆成分的变化有重要影响。

如果种马的冷冻耐受性较差，建议在不同季节重新评估其冷冻能力。对于较年轻的种马，可在其性成熟后再次进行测试。

作为冷冻保存的替代方法，新开发的合成鲜精稀释液可显著延长精液的保存时间，这种技术使得冷藏精液在复杂的物流场景中更具可行性，可能使冷冻精液不再是必需的选择。

文献
Atroshchenko, Mikhail M., et al. "Conservation of genetic resources in horse breeding and major structural damages of sperm during semen cryopreservation in stallions." Nature conservation research. Заповедная наука 4.S2 (2019): 78-82.
Wiebke, M., et al. "Cooled storage of semen from livestock animals (part I): Boar, bull, and stallion." Animal Reproduction Science 246 (2022): 106822.
Aurich, Jörg, et al. "Efficiency of semen cryopreservation in stallions." Animals 10.6 (2020): 1033.
Bradecamp, Etta A. "How to process high-and low-quality semen for cooling and shipment." (2011): 19-23.