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西北农林科技大学庞卫军团队提出基于代谢极化的猪精子性别分选新策略

• 在现代生猪育种体系中，如何实现后代性别的精准调控，一直是制约产业效率提升的重要问题。当前主流的精子分选技术多依赖流式细胞分选等高端设备，存在成本高、操作复杂及对精子损伤较大的局限，难以在实际生产中大规模推广。因此，开发一种高效、安全且可产业化应用的精子性别分选方法，具有重要的理论意义和应用价值。

  近期，西北农林科技大学庞卫军团队完成的题为“Metabolic polarization enables Y sperm enrichment for sex sorting and male offspring production in boars”的研究在Journal of Integrative Agriculture（《农业科学学报（英文）》，JIA）优先在线发表。

  该研究从精子自身生理特性出发，提出了一种全新的分选思路——通过利用X精子与Y精子之间的代谢差异，实现非损伤性性别分选。

  X精子与Y精子存在显著代谢差异

  研究团队基于高纯度分选精子开展定量蛋白质组学分析，系统揭示了X精子与Y精子在能量代谢模式上的显著差异：

  • Y精子富集多种糖酵解相关酶，主要依赖糖酵解供能 ；

  • X精子则富集氧化磷酸化相关蛋白，更依赖线粒体呼吸链 。

  进一步功能实验表明，Y精子具有更高的葡萄糖消耗速率和乳酸生成能力，验证了其“糖酵解优势型”代谢特征。这一发现表明：X与Y精子在能量获取策略上存在系统性差异，为选择性分选提供了生理基础。

  
  

  图1 猪X、Y精子蛋白质组学分析

  通过代谢极化实现精子分选

  基于上述代谢差异，研究团队设计了一种代谢极化稀释液（metabolically polarized diluent, MPD），其核心策略包括：

  • 提供高浓度葡萄糖及肌酸，增强Y精子的糖酵解能力；

  • 通过抑制线粒体复合体活性，削弱X精子的氧化磷酸化能力 。

  该策略相当于在人为条件下“放大”X精子与Y精子的运动能力差异，使Y精子在游动过程中获得优势，从而实现选择性富集。

  
  

  图2 代谢极化分选体系的构建

  Y精子显著富集且精子质量不受影响

  实验结果表明：

  • Y精子比例由约50%提高至74.3%；

  • 精子总运动率、活力及结构完整性均未受到显著影响；

  • 在17℃液态保存7天过程中，精子氧化应激水平及抗氧化能力保持稳定。

  说明该方法在实现分选的同时，不会对精子造成明显损伤，具有良好的生物相容性。

  
  

  图3 选后精子质量检测

  雄性后代比例显著提高

  在人工授精试验中，MPD处理精液表现出稳定的生殖性能：

  • 雄性仔猪比例提高至69%；

  • 妊娠率、产仔数、仔猪存活率及出生重均无显著变化。

  结果表明，该方法不仅能够实现精子层面的分选，还能够在实际生产中有效调控后代性别比例。

  
  

  图4 代谢极化策略可实现后代性别比例偏斜

  本研究首次提出并验证了一种基于代谢极化的猪精子性别分选策略。通过利用X精子与Y精子在能量代谢上的内在差异，实现了Y精子的有效富集及雄性后代比例的显著提升。该研究不仅为生猪性别控制提供了新的解决方案，也为理解精子功能异质性及其分子机制提供了重要理论依据。

  西北农林科技大学动物科技学院曹超越为第一作者，庞卫军教授为通讯作者。本研究得到国家生猪产业技术体系（CARS-35-PIG）和陕西省重点研发计划（2022ZDLNY0104）资助。

  Cite the article:

  Chaoyue Cao, Junnan Shen, Mengxuan Li, Nataraj Bojan, Xue Qin, Haize Zhang, Weijun Pang. 2026. Metabolic polarization enables Y sperm enrichment for sex sorting and male offspring production in boars. Journal of Integrative Agriculture, Doi:10.1016/j.jia.2026.04.029

  https://doi.org/10.1016/j.jia.2026.04.029

Pubdate： 2026-05-22    Viewed： 19