在超低温条件下(液氮,-196℃)保存的固态精液。可用于各种家畜的人工授精, 特别是牛的冷冻精液在人工授精中已普遍应用。
精液冷冻技术的成功, 可以不分配种与非配种季节,使精液常年冷冻保存。所以冷冻精液比液态精液的利用率提高数倍至数十倍, 能使优良种公畜得到更充分的利用。冷冻精液不受时间、地域和种畜生命的限制,目前,世界上牛冷冻精液的保存时间已超过40年,绵羊的也已达20余年。便于开展地区、国际之间交流,进行家畜精液的进出口贸易。建立精液库, 将濒临绝迹、高产的优良种公畜个体精液保存起来,为将来品种恢复、质量的提高, 以及为家畜遗传、育种提供基因。可同时多配母畜,便于早期进行后裔测定,在较短的时间内鉴定公畜的遗传性及种用价值; 可大量减少种公畜饲养头数,或用购买冷冻精液代替种公畜的引进,从而大大减少种畜购置费、运输费和饲养费。
发展历史 20世纪50年代初牛的冷冻精液研究成功,1950年在英国的瑞丁人工授精中心用冷冻精液产下了世界上第一头犊牛。此后,在生产上逐步得到广泛的应用。70年代后家畜冷冻精液进展很快,特别在牛方面最为显著, 生产上已形成 一套完整定型工艺流程。每年生产牛冷冻精液数亿份,用冷冻精液输精母牛达亿头以上,情期受胎率60%~70%。不少国家建立了家畜人工授精中心等机构, 不少国家奶牛和肉牛已普及使用冷冻精液,从而使牛的生产性能迅速提高。冷冻精液从60年代列为国际贸易项目以来, 发展很快,许多国家成立了牛冷冻精液公司, 世界上每年出口数百万份牛冷冻精液。
马 (驴)、绵羊、山羊、猪、兔等冷冻精液研究稍晚,应用规模亦较小,情期受胎率低于液态精液水平。一般情期受胎率,马约为50%,绵羊平均为50%左右,山羊约60%,猪为40%~60%(窝产仔数比液态精液输精的少2~3头), 水牛为40%~50%。
中国于1958年开始用干冰试冻马精液成功。60年代用液氮冷冻牛精液成功,到70年代推广应用, 目前全国约有85%的奶牛使用冷冻精液,情期受胎率为50%~60%, 高的可达70%以上。用冷冻精液输精的奶牛、肉牛和黄牛达数百万头。全国有近百个牛冷冻精液站(或称种公牛站等)。1982年绵羊冷冻精液研究成功, 情期受胎率达56%以上。目前,每年用绵羊冷冻精液输精的母羊数万头,情期受胎率平均在50%以上。1972年引进了澳大利亚美利奴羊,采用冷冻精液,1985年育成了中国美利奴羊。猪的冷冻精液也在80年代初研究成功,情期受胎率在60%~70%以上。水牛冷冻精液每年输精的母水牛数万头, 情期受胎率达50%以上。兔冷冻精液情期受胎率达50%~70%以上。山羊冷冻精液情期受胎率在40%以上, 高的可达68%。
此外,牦牛、骆驼、狗、狐狸、鹿、熊猫等冷冻精液都已研究成功, 但应用甚少。
精液冷冻原理 精液在超低温下保存, 完全抑制了精子的代谢活动, 使精子在生命静止状态下保存下来,升温(解冻)后部分精子复苏仍有受精能力。目前,关于精子细胞在冷冻过程中所发生的理化变化以及造成细胞损伤和死亡的原因还了解得不够。较为明显的变化是:细胞外溶质浓度增高,细胞脱水,细胞内结冰;蛋白质变性;细胞膜结构损伤等。复苏原因,科学工作者有许多解释, 其中大家公认的,是精液在冷冻过程中,在冷冻保护剂的作用下,防止精子水分结冰,而形成玻璃化。
冷冻精液的制备 采集的精液经品质评定合格后,根据精子活率和密度,输精标准等要求,将精液按一定比例稀释。一般采用一次或二次稀释,少数为三次稀释。一次稀释为采出的精液在同温(30℃)下,用含有抗冻剂(甘油)的稀释液,按所需比例一次加入。二次稀释为在30℃下先加不含甘油的稀释液, 降温至0~5℃时再加同温度的含甘油稀释液。两次稀释比例一般相等。
精液稀释后以1~2小时缓慢降温至0~5℃, 加含甘油稀释液平衡。稀释后的降温与平衡同时进行。然后根据需要分装成不同剂型进行冷冻。
冷冻精液剂型 亦称分装方法,或叫包装方法,有颗粒、塑料细管、玻璃安瓿、塑料薄膜(袋)、载片及胶囊等剂型。目前, 广泛应用的是前3种。
颗粒 将平衡后的精液直接滴在一定温度下 (干冰埋藏或液氮熏蒸法),冻结成0.1~0.2毫升颗粒。具有操作简便,容积小、便于贮存和成本低等优点。但因保存时暴露在液氮中,易受污染;剂量不标准,不便标记,不易识别,容易混杂等缺点。近年来,有些国家研究改进颗粒的包装方法, 为锭剂化和用铝箔小包装并附加标记,改进了颗粒冷冻精液的 一些缺点。目前,普遍应用的颗粒冷冻精液以数十粒至百粒为一容器 (袋或瓶)的贮存方法,容器上加标记,以示区分。颗粒精液解冻方法有干、湿解冻两种,干解冻是将颗粒精液直接投入干试管中,在一定温度的水浴中解冻,湿解冻是加解冻液后再投入颗粒精液解冻。解冻温度一般为35~40℃。解冻后精液可直接吸入常用输精器中给母畜输精。此法在中国和欧洲、南美的一些国家使用。
细管 多用0. 25或0.5毫升无毒塑料细管,通过吸引装置,将精液分装入细管内,用聚乙烯醇粉末、圆珠或超声波封口。平衡后用液氮熏蒸法或干冰埋藏法进行冷冻。具有精液不易污染、便于标记、容积小易贮存、冷冻效果好、适于机械化生产、便于解冻等优点。但成本较高。可将细管直接投入35~40℃温水中解冻,解冻后的细管精液,装在同型号的细管输精器中给母畜输精。此法在美国、加拿大、日本、中国和欧洲、大洋洲、南美的一些国家使用。
安瓿 玻璃安瓿,剂量多为1.0毫升或0.5毫升,分装精液后火焰封口,平衡后用液氮熏蒸法冷冻。具有剂量标准、标记明显、不易污染、使用方便等优点,但体积大,保存占地方多、解冻时易爆裂等缺点。可直接投入35~40℃温水中解冻。解冻后精液可直接吸入常用输精器中给母畜输精。此法在美国、加拿大、中国等国家仍在使用。
冷冻精液一般贮存在液氮罐内,作长期保存。在保存和运输时, 定期添加液氮, 精液不能暴露在液氮面外。运输时防止碰撞、翻倒液氮罐。