家畜定時輸精技術的研究進展

吳玉江，索朗達，巴 貴，次仁德吉，德 吉，阿旺措吉，付雪峰

（1.西藏自治區農牧科學院畜牧獸醫研究所，西藏拉薩 850009；2.新疆畜牧科學院畜牧研究所，新疆烏魯木齊 830011）

定時輸精（Timed Artificial Insemination，TAI）是根據家畜的繁殖和調控規律，利用外源生殖激素對生產母畜進行整批處理，使母畜的發情、排卵具有可控性和同步化，從而實現準時輸精，達到提高家畜人工授精效果的一項繁殖技術[1]。該技術建立在母畜的同期發情和同期排卵的基礎上，是對常規人工授精技術的重要改進和創新利用。

現代畜牧業生產中，延長黃體期的孕酮（Progesterone）法和縮短黃體期的前列腺素(PG)法是母畜同期發情的2 種主要處理方式[2]，這2 種同期發情處理的效果對家畜后續的人工授精、胚胎移植及受胎率有很大影響。人工授精技術在畜牧生產中的廣泛應用使得優秀種公畜的利用率得到很大程度的提高，但在實際生產中，部分母畜常出現產后不發情、受胎率不高、產仔周期長、產仔數差異大等問題[3-5]。定時輸精技術的研究和應用在一定程度上能有效解決這些問題，提高家畜規模養殖場戶的工廠化生產管理水平、降低勞動量和成本，進而提高畜牧業生產水平和養殖效益。本文針對如何通過外源激素人為調控家畜生殖激素水平來實施定時輸精這一問題，詳述了牛、羊、豬等家畜品種的定時輸精程序，旨在為實際生產中定時輸精技術的應用提供借鑒和參考。

1 家畜繁殖調控規律

實施人工輸精的必要前提是家畜的發情、排卵，而這個過程主要是由下丘腦釋放的促性腺激素釋放激素（GnRH）和垂體釋放的促黃體生成素（LH）、卵泡刺激素（FSH）調控。后備母畜初情期啟動是繁殖能力獲得的標志，隨著性成熟和體成熟，GnRH、FSH 和LH的合成和釋放對性腺類固醇類激素的負反饋敏感性逐漸降低，同時垂體對GnRH 的敏感性逐步提高，形成高水平的激素平衡，即出現第1 次發情。對于經產母畜，在哺乳期間由于高濃度催乳素（PRL）的作用，阻礙或抑制了發情排卵。斷奶后，由于沒有哺乳刺激，導致PRL 濃度下降，下丘腦GnRH 釋放的抑制作用被解除，下丘腦開始有節律地釋放GnRH，促進垂體釋放LH 和FSH，進而促進雌二醇的生成，使母畜表現出發情和排卵[1,5]。一般認為，LH 峰標志著母畜排卵的開始，但不同品種間LH 峰后排卵的時間節點、數量存在差異。如LH 峰形成后40～42 h 豬通常排10～25 個卵；28～32 h牛通常排1 個卵，偶爾排2 個卵；24～26 h 綿羊通常排1～3 個卵[6-8]。

2 家畜定時輸精技術的應用情況

長期以來，經過廣大畜牧工作者對定時輸精技術的研究和實踐，該技術在牛、羊、豬中得到廣泛應用。在中國，定時輸精技術在70% 以上的奶牛中應用；在北美應用于80%左右的奶牛場[9]。在德國東部和西部，分別有86% 和25% 的母豬采用定時輸精技術[10]；在法國和德國，綿羊、山羊和其他畜種也應用了定時輸精技術[11]。

2.1 牛定時輸精技術的應用 定時輸精技術是國內外規模化養牛場的繁殖技術程序之一，主要有Ovsynch、Double-Ovsynch、Presynch-Ovsynch、PRID/CIDROvsynch 等4 種技術程序。

2.1.1 Ovsynch 程序 Pursley 等[12]于1995 年提出Ovsynch程序，即奶牛的同期排卵和定時輸精技術，該技術的處理程序為GnRH→PGF→GnRH→TAI。實踐證明應用Ovsynch 技術程序能使母畜群體在短時間內集中發情，不再進行傳統的發情鑒定工作，直接在相應時間點實施人工授精。目前，Ovsynch 程序是規模牛場生產中各種定時輸精技術程序建立的基礎。

大量研究表明，在利用GnRH、PGF2α開展奶牛同期發情效果的比較研究中發現，應用Ovsynch 程序處理的荷斯坦奶牛發情率為91.30%，受胎率為85.71%[13]。利用不同方法誘導黃牛同期發情效果研究中發現，應用Ovsynch 程序處理的云南本地黃牛發情率和受胎率分別為87.50%和88.57%[14]。從二者研究結果可以看出，第1 次注射GnRH 間接促進了母畜LH 和FSH 的釋放；再通過注射PGF2α以溶解發情周期的黃體，達到縮短黃體周期的目的，從而使牛群集中進入下一個發情周期；第2 次注射GnRH 即能維持卵巢中濾泡的數量，又能促進了黃體的發育，進而提高了情期受胎率。另外，在開展不同組合促性腺激素釋放激素和豬促黃體素對奶牛TAI 影響的對比研究結果顯示，奶牛應用Ovsynch 程序后受胎率僅僅為28%[15]。

綜合以上研究可知，Ovsynch 程序具有處理時間短和操作簡單的特點，對提高國內奶牛繁殖性能具有一定作用，適合在國內規模化奶牛場推廣使用，尤其是對于解決患有生殖生理疾病或繁殖障礙的牛群實施定時輸精配種將有利于發揮其潛在的繁殖效力。但在國外實際應用中的效果不像國內那么理想，Ovsynch 程序仍有待改進和完善。

2.1.2 Double-Ovsynch 程序 Vasconcelos 等[16]在應用Ovsynch 程序開展奶牛不同發情周期同步排卵的比率、卵泡大小和妊娠率的研究中發現，第1 次注射GnRH 后156 頭母牛中排卵比率達64%；注射PGF2α后93%的奶牛出現孕酮濃度下降；第2 次注射GnRH 后87% 的牛排卵，可見此前已經有6%的奶牛提前結束發情排卵。另外第2 次注射GnRH 48 h 后有7%的奶牛檢測不到排卵情況；雖然該研究中同期發情的比率在85% 以上，但第2 次注射GnRH 48 h 后輸精的妊娠率僅為32%，遠遠低于中期注射PGF2α后42%的妊娠率。原因可能是由于在母畜發情后期，GnRH 含量減少，注射PGF2α致使第2 次產生的優勢卵泡不但不能繼續發育反而提前開始退化，所以，實際生產中在第2 次注射GnRH 48 h后，輸精時有大部分牛已經錯失了輸精的最佳時間點，從而造成受體母牛妊娠率較低[17]。

Souza 等[18]于2008 年研究建立了Double-Ovsynch程序，2 次Ovsynch 的時間間隔設置為7 d，結果表明Double-Ovsynch 程序使得母牛的受胎率比單次Ovsynch 程序提高了20%。Wiltbank 等[19]研究認為Double-Ovsynch 程序受胎率比Ovsynch 程序提高的原因可能是在第3 次注射GnRH 后，優勢卵泡排出，孕酮濃度增加，使母畜的受胎率增加，但激素的投入成本也明顯增加。

2.1.3 Presynch-Ovsynch 程序 研究報道，對經產牛應用Ovsynch 程序實施定時輸精技術的妊娠率效果與傳統人工授精相同[20-21]。然而，Colazo 等[15]研究表明在實際生產中應用Ovsynch 程序實施定時輸精使母牛的受胎率往往無法達到預期結果，主要原因是應用該程序處理的牛中僅有約1/3 的處理牛實現了同期排卵，其中，約11%的牛提前完成排卵、15%的牛對注射PGF2α沒有效果、9%的牛在第2 次注射GnRH 后沒有反應，所以應用Ovsynch 程序處理的牛僅有約68%的牛實現了同步發情排卵率。

根據牛的繁殖調控規律，在進行牛的同期發情處理中，PGF 處理是常用的方法，目的是確保在最適當的發情階段實施第1 次GnRH 的注射，牛一般是在發情的第12 天內完成注射。針對Ovsynch 程序的應用導致母牛妊娠率低的問題，Martinez 等[22]于2002 年提出了Presynch-Ovsynch 程序，該程序是在第0 天和第14天對母牛分別進行PGF2α注射，目的是使發情周期能更加一致；第26 天GnRH 再次注射，使母牛達到同期發情；第33 天再次注射PGF2α使黃體溶解，此時處理母牛體內已經產生大量的優勢卵泡；第35 天再次注射GnRH，確保處理母牛在24～32 h 內排卵，從而實現母牛排卵的同步和集中輸精。

據Moreira 等[23]和El-Zarkouny 等[24]研究顯示，在牛定時輸精時，使用Presynch-Ovsynch 程序比單獨使用Ovsynch 程序母牛妊娠率分別極顯著增加12%和11%（49%vs37%，47%vs38%），但其成本較高。于是很多學者開展了Presynch-Ovsynch 程序的GnRH 第1 次注射與PGF2α的第2 次注射時間間隔對母牛受胎率影響的研究。如Galvāo[25]研究顯示，如果2 次注射時間間隔從14 d 改為11 d，那么第1 次注射GnRH 后排卵母畜的比例將由61% 明顯降至45%，同時妊娠率將由41%顯著降至34%。Colazo 等[26]研究表明，如果把第1 次注射GnRH 與第2 次注射PGF2α間隔時間從12 d 降至9 d，處理牛的排卵比率約為62%左右，但發情同步比率由73% 降到61%，32 d 定時輸精的妊娠率由44%降到34%，60 d 定時輸精的妊娠率由43%降到32%。通過這些研究發現，如果把第1 次注射GnRH 與第2 次注射PGF2α間隔時間控制在12 d，那么處理牛的妊娠率將提高10%～12%[27]。但在實際生產中更愿意選擇14 d 間隔，以便于在1 周內的同一天完成所有生產牛處理，便于批次化管理[28]。

2.1.4 PRID/CIDR-Ovsynch 程序 Folman[29]和Xu[30]對奶牛通過第2 次注射PGF2α的前8 d、前5 d 埋植孕酮海綿栓（PRID），奶牛的受胎率分別為66%和65%，可見，應用PRID/CIDR-Ovsynch 程序有望進一步提高母牛受胎率。Lucy 等[31]研究發現，在傳統的Ovsynch的定時輸精程序中第1 次注射GnRH 的同時，在母牛陰道中埋植PRID 或CIDR，待7 d 后撤出陰道栓，同時注射1 次PGF2α，48 h 過后大多數處理母牛均表現出發情癥狀，此時再注射GnRH 促進母牛排卵，24 h完成輸精，該研究結果顯示，在實施奶牛PRID/CIDROvsynch 程序時，埋植孕酮海綿栓可誘導經產母牛和育成母牛體內的促黃體生成素呈現周期脈沖性釋放，促進黃體溶解，實現母牛發情。

Small 等[32]對肉牛的研究發現，低劑量的孕酮可以促進大卵泡的發育或增大直徑，以及響應GnRH 的注射誘導其釋放LH 和排卵等作用，在7 d 后撤栓的同時注射PGF，能使排卵母牛比例達77%，明顯高于第1次注射GnRH 后排卵母牛比例55%，或在15 d 后撤栓注射PGF 排卵母牛比例達75%，顯著高于第1 次注射GnRH 后排卵母牛比例49%，但該方法對肉牛定時輸精的受胎率沒有影響。因此，研究者一致認為針對乏情牛可以選擇使用PRID/CIDR-Ovsynch 程序[33-35]。

另外，一些研究表明[18,36]，應用Double-Ovsynch程序的初產牛妊娠率為65%，顯著高于Presynch-Ovsynch 程序（45%）；但是經產牛的妊娠率前者為38%，略低于后者（40%）。可見Double-Ovsynch 程序更適合對初產牛應用。

2.2 羊定時輸精技術的應用 綿、山羊受季節或品種的影響多表現為季節發情或常年發情，如牧區和山區的羊群多為季節性發情，而湖羊則表現為常年發情。通常母羊只有1～2 d 持續發情時間，且發情后的30～40 h 開始排卵。在實際生產中，規模場戶為提高母羊的受孕率，配種時間一般選在母羊發情后30 h 左右實施，通常進行2 次配種，第1 次配種和第2 次配種間隔12 h，這種二次配種的方式可有效提高羊群的受胎率。

早在1960 年開始，畜牧科研和生產工作者就嘗試對母羊口服孕酮、皮下埋植孕酮等方式進行同期發情處理，但實驗未達到預期效果。而孕酮陰道栓方法的提出對母羊發情效果具有良好改善，此后在母羊上大量推廣同期發情技術[37]。Kusina 等[38]采用孕酮（P4）栓、諾孕酮（Norgesterone）耳埋植處理、氯前列烯醇兩次肌注、P4栓+氯前列烯醇等4 種方法對60 只多產Mashona 山羊進行同期發情處理，4 種方法的同期發情率分別達80%、80%、64%、67%，同時出現雙胎的幾率分別為71.4%、62.5%、44.4%和50.0%。

在非繁殖季節，研究者利用埋植CIDR+PMSG 方法對綿羊進行同期發情處理，發現卵巢上出現卵泡或實現排卵的羊占處理羊總數的97.44%，且平均排卵數1.84 枚；該研究認為綿羊乏情期利用埋植CIDR+PMSG方法完全可以實現同期發情，且無需進行發情鑒定即可對處理母羊采用TAI 配種[39]。利用FGA、PGF2α、GnRH、eCG 等激素對母羊進行同期發情處理時，在注射GnRH 或eCG 后的52～60 h 實施人工輸精，結果母羊受胎率分別達50%和40%[40]。王晶晶等[41]采用3 種同期發情處理研究定時輸精技術對新疆細毛羊受胎率的影響，結果顯示CIDR 栓+PGF2α方法的同期發情效果較好，青年母羊最佳定時輸精技術是腹腔鏡輸精技術，最佳輸精時間為發情后48 h。

綜上可知，利用孕酮陰道栓、PMSG、GnRH 等激素法對母羊進行同期發情處理可取得較好的效果，在此基礎上對處理母羊實施定時輸精可有效提高母羊的受胎率。但與奶牛相比，羊的定時輸精技術還需不斷完善，如同期發情、排卵處理的外源激素選擇及處理方法等均需進一步的深入研究。

2.3 豬定時輸精技術的應用 母豬具有泌乳抑制性發情的特點，正常情況下，仔豬斷奶1 周后90% 以上生殖機能健康的母豬啟動發情。但在生產實踐中，母豬生產管理不當導致母豬斷奶1 周后發情率低于80%，甚至不足60%[42-43]。因此，定時輸精技術在豬上的應用有望降低其他客觀因素對母豬發情的影響。

Hunter 于1974 年實施母豬定時輸精技術，最初利用eCG 和hCG 處理母豬，配合定時輸精后母豬繁殖性能沒有明顯提高，但省去了母豬發情鑒定的過程及其繁重的體力勞動[44]。當前定時輸精技術在歐洲各國母豬群生產管理中已不可或缺，基本程序是母豬斷奶當天或斷奶后24 h 首先用eCG/PMSG 進行預處理，依據泌乳期不同，在55～80 h 內注射hCG/GnRH 后，24～26 h 實施第1 次輸精，40～42 h 完成第2 次輸精，該程序中影響母豬妊娠率的關鍵環節在于應根據母豬的哺乳期長短來操控預處理與注射hCG/GnRH 的時間間隔[10]。

據報道，經產母豬通過eCG/PMSG 和hCG/GnRH處理的間隔在55～72 h 效果較好[45]。但隨著浦乳期的延長，通過eCG 預處理后注射hCG/GnRH 的時間隨泌乳期的增加間隔縮短[45]。對于后備母豬，先提前對母豬飼喂15～18 d 的四烯雌酮，24 h 后通過注射eCG/PMSG 進行預處理，78～80 h 后再注射hCG/GnRH，24～26 h 后實施第1 次輸精，38～40 h 進行第2 次輸精[17]。

有研究表明，對青年母豬通過eCG 和GnRH 處理間隔不超過78 h，會導致未成熟卵泡提前排卵，從而影響卵子的受精力和發育率。因此，對青年母豬eCG處理80 h 后再進行GnRH 處理[46]。另外，通過eCG處理的斷奶母豬反應能力明顯快于青年母豬，表現為血液中雌激素濃度上升提前，卵泡生長發育加快，因此經eCG 處理后青年母豬發情比經產母豬晚[47]。隨著養豬業繁殖管理技術的發展，定時輸精程序也將有新的改進和完善。

3 家畜定時輸精技術的應用前景

當前，定時輸精技術的利用對我國規模牛場品種改良和生產性能提高發揮了很大作用，已經建立了成熟的工廠化或批次化生產程序或技術體系，但針對豬和羊來說，同步化和可控性的發情排卵程序和技術仍需進一步完善，以期建立成熟的定時輸精技術體系。鑒于定時輸精技術省時省力、節本增效，能夠更好地適應規模化、標準化的生產模式，未來將成為家畜高效生產的重要技術手段和研究熱點，并將進一步加強研究者對家畜生殖生理相關學科理論的深入研究和探索。