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

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