在养猪业的舞台上，公猪的生育能力可是影响猪肉生产效率和利润的关键 “角色”。年龄作为影响公猪繁殖性能的重要因素，其性成熟过程备受关注。一般来说，家养猪在 5 个月左右开始进入青春期，可直到 7 个月才基本性成熟，9 - 20 个月时生育能力会随着年龄增长而提升，比如杜洛克公猪 9 个月左右性成熟，此时便能作为精液供体参与繁殖。
从青春期迈向性成熟，公猪的生殖系统会发生一系列变化，精子生产、射精量、精子活力、睾酮水平以及睾丸大小都会增加。精液由精子和精浆组成，精浆对精子的存活、运输、获能等起着重要作用，其化学组成独特，含有高浓度的游离氨基酸等物质。
近年来，代谢组学作为研究生物样本代谢物变化的有力工具，在研究雄性生育能力方面成果颇丰，不过，公猪从青春期到性成熟过程中，精子和精浆代谢物的变化情况却鲜有人研究。而且，氨基酸和胺在雄性生殖中虽有诸多功能，但它们在公猪性成熟过程中的浓度变化也尚不明确。为了填补这些空白，来自挪威猪育种公司 Norsvin SA 相关研究团队开展了一项意义重大的研究，该研究成果发表在《Animal Reproduction Science》杂志上。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，选取 15 头杜洛克公猪（Sus scrofa），在其 7.2±0.4 个月（Age 1）、8.6±0.5 个月（Age 2）和 9.9±0.5 个月（Age 3）三个时间点采集精液样本，这样能精准捕捉性成熟过程中的代谢变化。接着，运用液质联用（LC - MS/MS）技术对精子和精浆中的氨基酸和胺进行靶向代谢组学分析。在数据分析阶段，使用 R 软件和 MetaboAnalyst 6.0 进行统计分析，包括多元分析、描述性统计、差异分析和相关性分析等，还利用 MetaboAnalyst 6.0 进行通路分析。
下面来看看具体的研究结果。
- 代谢物浓度的多元分析：通过偏最小二乘法判别分析（PLS - DA）发现，精子的 PLS - DA 模型分类效果较好，交叉验证准确率为 0.76，R² 为 0.75，Q² 为 0.52，谷氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和胆碱是区分年龄组的主要代谢物。而精浆的 PLS - DA 模型分类效果相对较差，准确率为 0.47，R² 为 0.20，Q² 为 0.07，关键代谢物为丙氨酸和甘氨酸。
- 精子的靶向代谢组学分析：对精子代谢物的描述性统计显示，谷氨酸平均浓度最高，色氨酸最低。18 种代谢物在年龄组间存在显著差异，其中 15 种在至少两个年龄组间有显著差异。谷氨酸、天冬氨酸和牛磺酸浓度随年龄显著下降，组氨酸、蛋氨酸等代谢物浓度呈现波动或上升趋势。
- 精浆的靶向代谢组学分析：精浆中谷氨酸、甘氨酸等代谢物平均浓度较高，羟赖氨酸等较低。10 种代谢物在年龄组间有总体差异，但只有牛磺酸和谷氨酸在特定年龄组间有显著差异。
- 相关性分析：在精子和精浆中，多种代谢物之间存在显著相关性。比如，谷氨酸在两者间相关性最高。同时，部分代谢物浓度与年龄也存在显著相关性，精子中谷氨酸等与年龄呈负相关，组氨酸等与年龄呈正相关。
- 通路分析：精子的通路分析表明，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等多条通路与年龄密切相关。精浆中部分代谢通路虽未显著富集，但也有一定影响。
研究结论和讨论部分指出，公猪性成熟过程中，精子内多种氨基酸和胺浓度变化显著，多元分析显示 Age 1 和 Age 3 的代谢谱差异明显，Age 2 处于过渡阶段。谷氨酸在精子和精浆中均占主导，其浓度随年龄下降，影响精子的多项功能，这可能反映了公猪成熟过程中代谢和细胞功能的转变。牛磺酸浓度也随年龄下降，或对年轻公猪精子质量有益。此外，精子和精浆中多种代谢物浓度相关，存在代谢交互作用。精浆中氨基酸组成变化不如精子明显，其作用是为精子提供适宜环境。
该研究揭示了杜洛克公猪性成熟过程中精液代谢物的变化规律，为评估公猪性成熟提供了潜在的生物标志物，有助于优化养猪业中年轻公猪的使用，提高繁殖效率和经济效益。不过，研究也存在一定局限性，样本仅来自特定地区和品种，未来可扩大样本规模并采用非靶向代谢组学方法进一步深入研究。
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