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在羊的冻精人工授精（AI）中，国际上受孕率低限制了其应用，挪威却有高成功率。研究人员针对此，对比不同受孕率母羊宫颈微生物组。结果发现母羊品种影响宫颈微生物组成，低生育力品种微生物负载高。该研究为提升 AI 成功率提供新方向。
在动物繁殖领域，冻精人工授精技术本应是推动畜牧遗传改良的 “利器”，它能让优秀种公畜的基因广泛传播，还能有效控制感染风险。然而，在羊的繁殖上，这一技术却遭遇了 “滑铁卢”。国际上，羊冻精人工授精的妊娠率普遍低于 30%，这一低成功率严重阻碍了该技术的广泛应用。不过，挪威却像是这个困境中的 “例外”，在那里，自然发情期进行冻精阴道输精时，挪威白绵羊（Norwegian White Sheep，NWS）和挪威毛羊（Norwegian Fur Sheep，Fur）等品种的母羊，农场层面的妊娠率常常能超过 60%。
此前的研究表明，羊冻精人工授精后妊娠率的差异，并非由精液质量导致，而是和母羊品种有关。但具体原因却一直扑朔迷离，既不是卵母细胞质量的差异，也和围排卵期的激素水平无关。有趣的是，在进行宫颈 AI 时，低生育力的萨福克（Suffolk）品种和中等生育力的贝尔克莱尔（Belclare）品种母羊，受精率有明显差异，可腹腔镜授精时却没有这种差异，这暗示着不同品种母羊的精子穿越宫颈的能力有所不同。而且，之前对这些母羊的研究发现，低生育力的萨福克品种在自然周期卵泡期的宫颈免疫反应更强，其宫颈分泌物中某些厌氧细菌产生的生化物质含量也更高，这表明萨福克品种的宫颈细菌负载可能更大。
为了深入探究这些现象背后的原因，挪威生命科学大学（Norwegian University of Life Sciences）等研究机构的研究人员开展了一项关于不同生育力母羊宫颈微生物组的研究。他们推测母羊的宫颈微生物组可能会影响精子在宫颈中的运输，不同品种母羊的微生物组组成差异或许是导致繁殖结果不同的关键因素，同时，发情周期中的微生物组变化也可能对生殖道产生影响。该研究成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员使用了多种关键技术方法。首先，他们从爱尔兰的萨福克（低生育力）、贝尔克莱尔（中等生育力）以及挪威的 NWS 和 Fur（高生育力）四个品种的母羊中采集宫颈样本，这些母羊均为商业培育的纯种羊，且在相似环境和营养条件下饲养。然后，运用定量 PCR 分析计算总细菌数量；通过 16S 测序对细菌微生物组进行表征，测序后的数据利用 DADA2 R 包进行分析，包括去除引物和接头序列、过滤低质量读段、去重、降噪、合并配对读段、构建扩增子序列变体（ASV）表以及去除嵌合体等操作；还使用 phyloseq R 包进行基于分类学的过滤和多样性指数计算，运用 mixOmics R 包进行主成分分析（PCA）和稀疏偏最小二乘判别分析（sPLS - DA）等多元统计分析。
研究结果
- 低生育力母羊宫颈细菌丰度更高：通过定量 PCR 分析发现，在自然发情周期的卵泡期以及同步发情周期的卵泡期，低生育力的萨福克和中等生育力的贝尔克莱尔母羊，其宫颈细菌丰度显著高于高生育力的 NWS 和 Fur 母羊。不过在同步发情周期的黄体期，各品种母羊的细菌丰度没有显著差异。
- 细菌微生物组特征：经 16S 测序和去污染处理后，对四个品种母羊在不同发情阶段的样本进行微生物多样性分析。在 α 多样性（样本内微生物多样性）方面，萨福克和贝尔克莱尔品种的 α 多样性显著高于 NWS 和 Fur 品种，且这种差异主要体现在自然周期的卵泡期。在 β 多样性（组间相似性）方面，不同品种在自然和同步发情的卵泡期都有明显的分离，其中萨福克母羊在同步和自然卵泡期的样本不重叠，且在同步卵泡期的 β 多样性高于自然卵泡期，而 Fur 品种则相反。
- 微生物组成和丰度：所有品种的宫颈微生物组主要由变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidota）和螺旋体门（Spirochaetota）组成。但不同品种间各门类的丰度存在差异，例如弯曲杆菌门（Campylobacterota）在萨福克和贝尔克莱尔品种中丰度较高，而放线菌门（Actinobacteriota）在挪威品种中丰度较高。在属水平上，通过 sPLS - DA 模型确定了对品种分离贡献最大的 ASV，其中 Histophilus 属（属于变形菌门）是主要贡献者，在贝尔克莱尔和 NWS 中相对丰度较高；Ruminococcaceae UCG - 005 在萨福克中相对丰度最高。
研究结论与讨论
该研究首次揭示了健康绵羊宫颈微生物组的组成，以及发情同步化、发情周期阶段和母羊品种对其的影响。研究表明，母羊品种是宫颈微生物组成差异的主要驱动因素，低生育力品种的宫颈细菌丰度更高，α 多样性也更高，且这些差异在自然周期的卵泡期最为明显。低生育力的萨福克品种在发情周期各阶段的 α 多样性指数变化最大，说明其宫颈微生物群相对不稳定。
从分类学角度来看，一些与繁殖障碍和精子功能受损相关的微生物，如 Campylobacter spp. 在低生育力品种中更为丰富。Bacteroides 属在低生育力的萨福克品种中含量较高，其产生的酶可能影响宫颈环境，进而干扰微生物群平衡，降低精子在宫颈的存活率和运输能力。虽然 Histophilus 属在不同生育力品种中的含量差异并不能完全解释宫颈精子存活和运输的差异，但它在繁殖过程中的作用仍值得进一步研究。
这项研究为理解羊冻精人工授精妊娠率差异提供了新的视角，揭示了宫颈微生物组与母羊生育力之间的潜在联系，为未来通过调控宫颈微生物组提高羊冻精人工授精成功率奠定了理论基础，具有重要的科学意义和应用价值。不过，研究也存在一定的局限性，例如实验受地理因素限制，且没有测量宫颈黏液 pH 值对精子的影响，未来还需要更多研究来深入探索这些问题。
