《Veterinary and Animal Science》：Impact of cold storage on semen quality in two divergent rabbit lines selected for resilience under heat stress condition
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为应对全球变暖引发的热应激（HS）对兔精液质量的负面影响，本研究对比了在热应激条件下选育出的两种不同适应性（HO与HE系）兔的精液在冷藏后的质量差异。研究采用CASA系统评估精子运动能力，并利用流式细胞术检测线粒体功能等指标。结果显示，适应性更强的HO系在冷藏后，其精子总运动力（TM）、前向运动力（PM）及动力学参数均显著优于HE系，尤其是在热应激条件下。该研究为通过遗传选育提升家兔在气候变化背景下的繁殖韧性提供了有力证据。
兔业作为重要的畜牧业，其经济效益高度依赖高效的繁殖技术，其中人工授精（Artificial Insemination, AI）扮演着关键角色。然而，与牛、猪等其他家畜不同，兔冷冻精液解冻后的受胎率和繁殖力并不理想，因此在商业化兔场中，通常使用新鲜精液或在14–18°C下冷藏1到3天的精液进行人工授精。这就对精液在短期储存期间的质量稳定性提出了更高要求。更严峻的挑战来自全球气候变化。气温上升导致的热应激（Heat Stress, HS）正变得日益频繁和严重。热应激会损害哺乳动物的生殖性能，其中精液质量尤其脆弱。它会降低精子活力、浓度，并增加氧化应激，导致DNA损伤和细胞凋亡，从而削弱生育能力。这些有害影响在新鲜精液中可能并不明显，但却会在精子的储存（如冷藏）耐受性上显现出来。因此，如何在热胁迫环境下维持并提升冷藏精液的质量，成为保障兔产业可持续生产的重要科学问题。
面对这一挑战，除了营养补充和管理优化，通过遗传选育来培育具有更强环境适应力（即“韧性”，resilience）的品系，被认为是一种具有累积效应和长远潜力的策略。本研究所涉及的两组兔子，正是这种策略的产物：它们来自一个以“窝产仔数变异性”为标准进行的反向选育项目。HO系被选育为降低窝产仔数的变异性（即更稳定），而HE系则被选育为增加变异性（即更不稳定）。在相同的环境条件下，HO系在应对感染、疾病以及环境压力（包括热应激）时，表现出比HE系更低的炎症反应和更好的身体状况，被证明具有更强的环境韧性。那么，这种在整体健康和抗压能力上的优势，是否会反映在雄性个体的生殖细胞——精子上，尤其是在精液经过冷藏处理后？本研究正是为了探究这一问题而展开，相关成果发表在期刊《Veterinary and Animal Science》上。
主要研究方法简述
本研究共分析了来自46只公兔（HO和HE系各23只）的254份精液样本。样本收集于2024年5月至10月，根据温度湿度指数（THI）划分为舒适条件（THI < 27.8）和热应激条件（THI ≥ 27.8）。精液经人工阴道采集并稀释后，分为两部分：一部分立即作为“新鲜样本”进行分析；另一部分在14°C下冷藏24小时后作为“冷藏样本”进行分析。核心评估技术包括：1) 计算机辅助精子分析：使用CASA系统评估精子总运动力、前向运动力及多种动力学参数（如曲线速度VCL、路径速度VAP等）；2) 流式细胞术：使用多种荧光探针（DAPI、Mitotracker Deep Red、Mitosox? Red）同时对冷藏样本的精子进行多参数检测，以评估精子存活率、线粒体膜电位（Mitochondrial Membrane Potential, MMP）和线粒体活性氧（mitochondrial Reactive Oxygen Species, mROS）水平。所有数据分析均采用贝叶斯统计方法，以概率（P ≥ 90%）的形式评估组间差异的可靠性。
研究结果
1. 精子运动力：冷藏后韧性品系优势凸显
在新鲜精液中，无论处于舒适还是热应激条件，两个品系的精子总运动力和前向运动力比例都相似。然而，故事在精液冷藏24小时后发生了戏剧性变化。HO系展现出了显著的韧性优势：其精子总运动力在舒适条件下高出HE系近10个百分点（75.3% vs. 66.0%），在热应激条件下优势更为明显，高出近10个百分点（85.3% vs. 75.7%）。前向运动精子的比例也呈现相同趋势，HO系在两种条件下均显著高于HE系。此外，无论是在新鲜还是冷藏状态下，HO系中快速前向运动精子的比例也始终高于HE系。
2. 精子动力学参数：HO系全面领先
除了运动精子的比例，精子的运动“质量”或“活力”同样重要，这通过一系列动力学参数来衡量。研究结果显示，HO系的精子在几乎所有关键的动力学指标上都优于HE系。在曲线速度（VCL）、平均路径速度（VAP）、直线速度（VSL）、侧摆幅度（ALH）和鞭打频率（BCF）上，HO系在新鲜和冷藏精液中，于舒适与热应激条件下均表现出更高的数值。对于冷藏精液，HO系的线性度（LIN）在两种环境条件下也更高，且在热应激下的摆动率（WOB）也显著高于HE系。这些数据共同表明，HO系精子的运动不仅更“积极”，而且运动轨迹更有效率、更有力。
3. 精子功能与细胞健康：一个有趣的“矛盾”
研究进一步利用流式细胞术探究了精子在细胞层面的健康状况。令人意外的是，在冷藏样本中，两个品系在精子存活率、线粒体活性氧（mROS）水平以及综合了存活与低ROS的“健康精子”比例上，均未显示出显著差异。这意味着氧化应激可能不是造成两者运动能力差异的主要原因。然而，一个关键的发现出现了：在热应激条件下，HO系精子中具有高线粒体膜电位（high MMP）的比例，反而显著低于HE系（56.9% vs. 67.1%）。这似乎与“更高线粒体活性驱动更强运动力”的常规认知相悖。
研究结论与讨论
本研究系统评估了遗传选育对兔冷藏精液质量，特别是在热应激条件下的影响，得出了明确的结论：通过选育提升环境韧性，可以有效改善兔精液在冷藏后的功能质量，尤其是在应对热胁迫时。 具体而言，更具韧性的HO系公兔，其精液在14°C冷藏24小时后，保持了显著更高的精子运动力和更优的动力学性能。这一优势在热应激环境下尤为突出。
这一发现具有重要的理论和实践意义。首先，它直接将宏观的动物“韧性”表型（如更稳定的产仔、更低的死亡率）与微观的生殖细胞耐受力联系了起来，为理解遗传选育如何从生理层面提升动物适应力提供了新视角。其次，它为解决气候变化下畜牧业面临的繁殖挑战提供了切实可行的育种思路。通过选育像HO系这样具有更强韧性的品系，可以在不增加额外管理成本或营养干预的情况下，天然地获得更能抵抗热应激、精液保存质量更优的种用动物，从而保障人工授精的成功率和养殖场的经济效益。
对于研究中发现的“高运动力伴随相对较低的高MMP比例”这一看似矛盾的现象，作者在讨论中提供了几种可能的解释。这提示我们，精子运动的能量供应机制是复杂且可替代的。除了依赖线粒体氧化磷酸化，精子也可能通过糖酵解途径来产生ATP以驱动运动。因此，HO系精子可能拥有更高效的糖酵解能力或其他尚未探明的代谢优势，使其在线粒体功能部分受抑时仍能维持活跃运动。此外，精清（精浆）成分的品系差异也可能通过影响抗氧化酶（如过氧化氢酶、超氧化物歧化酶SOD）的活性，间接调节细胞内的氧化还原状态和能量代谢，从而影响运动表现。这些都需要未来研究从精子代谢组学、蛋白质组学等更深层次进行探索。
总之，这项研究首次在针对环境韧性进行反向选育的兔品系中，系统揭示了其精液冷藏耐受性的遗传优势。它不仅证实了遗传选育是提升家畜气候适应力的有效策略，也为后续优化兔（乃至其他物种）的繁殖管理、培育下一代高产品系指明了方向。未来的研究可以进一步验证这种精液质量优势是否能直接转化为更高的受胎率和产仔数，并深入解析其背后的分子与生理机制，从而为应对全球气候变化背景下的畜牧业可持续发展贡献更多科学依据。
