王國(guó)艷，江鈞益，李 澤，樊路杰，孫秀柱，王淑輝

（西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，陜西楊凌 712100）

人工授精（Artificial Insemination，AI）技術(shù)可提高優(yōu)良種公畜的配種效能和種用價(jià)值，加速家畜品種改良，有利于提高母畜的受胎率，降低飼養(yǎng)管理費(fèi)用。定時(shí)輸精（Timed Artificial Insemination，TAI）技術(shù)是利用現(xiàn)有生物技術(shù)使母畜卵泡發(fā)育同步化和排卵同步化，從而達(dá)到配種同步化的一種技術(shù)措施，是家畜繁殖技術(shù)的重大突破和革新。

據(jù)美國(guó)農(nóng)業(yè)部（United States Department of Agriculture，USDA）數(shù)據(jù)顯示，2017年美國(guó)、巴西、歐盟（27國(guó)）牛肉（折算胴體基礎(chǔ)）總產(chǎn)量分別為1 210.9、945.0、789.0萬(wàn)t。據(jù)國(guó)家肉牛牦牛產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系測(cè)算，2017年國(guó)內(nèi)屠宰肉牛約2 000萬(wàn)頭，胴體總產(chǎn)量約578萬(wàn)t，凈肉產(chǎn)量約501萬(wàn)t[1]。肉牛產(chǎn)業(yè)是畜牧業(yè)的重要組成部分，但目前我國(guó)大量繁育的肉牛普遍存在繁殖率低、肉用性能不高等缺點(diǎn)。TAI應(yīng)用成本較低、操作方便、可建立批次化生產(chǎn)模式，可以集中肉牛發(fā)情時(shí)間，免去發(fā)情鑒定環(huán)節(jié)，有利于集中輸精，進(jìn)而可以提高牛群的繁殖力，提高肉牛的養(yǎng)殖效益和社會(huì)效益[2]，可以作為品種改良與繁殖管理工作的一項(xiàng)手段[3]。TAI技術(shù)已在云南等省份推廣，其第1情期受胎率顯著提高6.5%[4]；冉光富等[5]將TAI技術(shù)運(yùn)用于富寧縣肉牛，發(fā)現(xiàn)其群體受胎率可達(dá)70%，比散養(yǎng)提高了20%。然而，TAI作為一項(xiàng)繁殖調(diào)控新技術(shù)，在應(yīng)用中仍存在激素藥效不穩(wěn)定、精液供應(yīng)不足、技術(shù)支撐體系不健全等問(wèn)題[6]。本文綜述了TAI的原理及程序，為提高肉牛繁殖改良提供參考。

1 TAI原理

通過(guò)下丘腦-垂體-卵巢軸體系，母畜的發(fā)情和排卵受神經(jīng)內(nèi)分泌和生殖激素的共同作用調(diào)節(jié)。肉牛TAI采用各種生殖激素來(lái)調(diào)控母牛發(fā)情周期，進(jìn)而控制母牛發(fā)情和排卵在預(yù)期范圍內(nèi)。如圖1所示，牛在每個(gè)發(fā)情周期通常有2～3個(gè)卵泡波。牛在發(fā)情后24～32 h，優(yōu)勢(shì)卵泡破裂進(jìn)行排卵。排卵后產(chǎn)生黃體，黃體主要分泌孕酮，抑制排卵。如果母牛未妊娠，子宮將釋放前列腺素F2α（PGF2α）促使黃體溶解，在發(fā)情周期的第17天左右，孕酮濃度將開(kāi)始下降。在發(fā)情周期中，當(dāng)孕酮存在時(shí)，雌二醇隨著卵泡的發(fā)育而變化；當(dāng)孕酮消失時(shí)，高濃度雌二醇刺激促性腺激素釋放激素（GnRH）的釋放，導(dǎo)致促黃體素（LH）激增，從而進(jìn)行排卵。因此，可以利用某些外源激素人為控制和改變母牛卵巢的活動(dòng)規(guī)律，使其在預(yù)定時(shí)間內(nèi)集中發(fā)情并正常排卵，從而進(jìn)行TAI。

2 常用的TAI程序

圖1 牛發(fā)情周期生殖激素水平及卵泡發(fā)育的變化示意圖[7]

目前，TAI已經(jīng)形成了多種不同的程序，包括PGF2α+GnRH程序、孕酮+PGF2α+GnRH程序以及其他的TAI程序（表1），但它們都是在同期排卵（Ovsynch）程序的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的[8]。

2.1 PGF2α+GnRH 程序

2.1.1 Ovsynch程序 Ovsynch程序最早由Pursley等[15]提出，其操作程序：首先給準(zhǔn)備TAI的母牛注射GnRH誘導(dǎo)LH 釋放，7 d后注射PGF2α溶解CL，經(jīng)48 h后再注射1次GnRH促進(jìn)排卵，在第2次注射GnRH后約20 h進(jìn)行輸精。

該程序不需要借助發(fā)情檢測(cè)就能配種，可以隨意調(diào)節(jié)配種時(shí)間，并能明顯縮短產(chǎn)犢間隔，提高卵巢疾病的治愈率。近年來(lái)，Bridges等[16]通過(guò)把Ovsynch程序中第1次注射GnRH到PGF2α的時(shí)間間隔從7 d縮短至5 d來(lái)提高肉牛繁殖力，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)在肉牛中第1次進(jìn)行并成功應(yīng)用。

隨著此程序應(yīng)用的深入，一些問(wèn)題也顯現(xiàn)出來(lái)。趙明禮等[9]通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，應(yīng)用Ovsynch程序的肉牛第1情期受胎率高于自然發(fā)情時(shí)肉牛的受胎率。而在第2次注射GnRH時(shí)血漿孕酮含量較低，導(dǎo)致排卵率比較低，且排卵不能同期化[17]。因此，研究人員又在此程序的基礎(chǔ)上加外源孕酮處理，使其具有更好的可操作性。

表 1 常用 TAI程序

2.1.2 Cosynch-48程序 Vasconcelos等[17]在Ovsynch程序第2次注射GnRH的同時(shí)進(jìn)行輸精，即在PGF2α注射48 h后同時(shí)進(jìn)行GnRH注射和輸精，因此被稱為Cosynch-48程序。Brusveen等[10]通過(guò)該程序得到母牛的妊娠率為29.2%。與Ovsynch程序相比，此程序?qū)?dòng)物的處理減少，省時(shí)省力，并減少了動(dòng)物應(yīng)激[9]。

2.1.3 Cosynch-72程序 Dejarnette等[18]在Cosynch-48程序的基礎(chǔ)上把第2次注射GnRH的時(shí)間推遲24 h，即在PGF2α注射72 h后同時(shí)進(jìn)行GnRH注射和輸精，因此被稱為Cosynch-72程序。Brusveen等[10]應(yīng)用該程序得到母牛的妊娠率為25.4%。與Cosynch-48程序相比，Cosynch-72程序處理的母牛受孕率沒(méi)有差異[10]。

2.1.4 Ovsynch-56程序 Brusveen等[10]把Ovsynch程序中第2次注射GnRH的時(shí)間延后8 h，即注射PGF2α56 h后注射GnRH，然后輸精，因此被稱為Ovsynch-56程序。Brusveen等[10]在母牛上應(yīng)用該程序得到母牛的妊娠率為38.6%。

與Ovsynch程序相比，Ovsynch-56程序可使處理母牛的卵泡生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)間變長(zhǎng)；與Cosynch-48和Cosynch-72程序相比，Ovsynch-56由于LH頂峰期和AI之間有最佳間隔，每AI的受孕次數(shù)（P/AI）會(huì)增加，所以受孕率會(huì)高于前2種程序[10]。

2.2 孕酮+PGF2α+GnRH程序 少量的孕酮與雌激素協(xié)同作用可以促進(jìn)母牛發(fā)情及乳腺腺泡發(fā)育，維持妊娠，因此孕酮水平對(duì)于母牛的妊娠率至關(guān)重要[11]。Dadarwal等[19]提出，在排卵期卵泡生長(zhǎng)期間，低濃度孕酮環(huán)境增加了排卵前卵泡大小和隨后的黃體大小和功能，懷孕率下降；Stevenson等[20]研究表明，低孕酮環(huán)境抑制初產(chǎn)母牛AI的妊娠率；但Sales等[21]指出低濃度孕酮有效地控制了卵巢卵泡的生長(zhǎng)，并且對(duì)肉牛的懷孕率沒(méi)有不利影響。所以可以用外源孕酮處理來(lái)提高母牛妊娠率[22]。根據(jù)孕酮來(lái)源的不同，可分為CIDR+PGF2α+GnRH 法和 MGA+PGF2α+GnRH 法。

CIDR+PGF2α+GnRH法是在Ovsynch程序基礎(chǔ)上，先在母牛陰道內(nèi)放置CIDR同時(shí)肌注GnRH，7 d或者5 d后肌注PGF2α并撤除CIDR，之后按照Ovsynch程序進(jìn)行處理。MGA+PGF2α+GnRH法是先飼喂14 d的MGA，停飼19 d后注射PGF2α，隨后在注射GnRH時(shí)定時(shí)輸精。

Muth-Spurlock等[11]實(shí)驗(yàn)得出，2次CIDR裝置處理會(huì)降低動(dòng)物孕酮濃度，但仍然有足夠的孕酮來(lái)有效促進(jìn)同步發(fā)情，不會(huì)影響畜群的繁殖力，在實(shí)際生產(chǎn)中，為了節(jié)約費(fèi)用，通常使用1次CIDR處理。Whittier等[23]證明，5 d Cosynch + CIDR程序處理后接受輸精的肉牛懷孕率比7 d Cosynch + CIDR程序處理后的肉牛高3%。另外，Kasimanickam等[24]實(shí)驗(yàn)證明，5 d Cosynch +CIDR程序中，在CIDR去除56 h后進(jìn)行授精的母牛受精率較CIDR去除后72 h授精平均高出10.3%。因此，綜合考慮生產(chǎn)成本以及操作簡(jiǎn)易程度等因素，在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中更宜使用5 d 56-Cosynch + CIDR程序。

2.3 其他TAI程序 ECP和EB是PGF2α的類似物，都有溶解黃體的作用，主要用于同期發(fā)情。HCG與LH作用相似，而ECG與FSH作用相似。Pfeifer等[25]指出，PGF2α可成功用于誘導(dǎo)和同步TAI牛的排卵，與其他排卵激素ECP和EB相比，它們的妊娠率相似。因此，可以使用相似功能但價(jià)廉的激素來(lái)進(jìn)行處理。

2.3.1 替代GnRH的TAI程序 該程序指用EB、HCG、ECG等激素替代PGF2α+GnRH程序中的GnRH。Bums等[26]將Cosynch-72程序第1次注射的GnRH用HCG替代，結(jié)果取得了相似的誘導(dǎo)排卵效果；而Keskin等[27]將Ovsynch程序第1次注射的GnRH用HCG替代，結(jié)果所得同期發(fā)情率和妊娠率都明顯低于原程序。胡雄責(zé)等[12]通過(guò)4個(gè)程序（圖2）處理進(jìn)行TAI，發(fā)現(xiàn)GPH法發(fā)情率最高，GPA法受胎率最高。由于促黃體素釋放激素（A3）價(jià)格比GnRH要低，所以可以應(yīng)用GPA方法來(lái)降低成本，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。Giles等[28]指出，14 d Cosynch+CIDR程序中在CIDR移除后0 d和9 d使用GnRH類似物比5 d Cosynch更能有效提高懷孕率。Sá Filho等[29]實(shí)驗(yàn)表明，在第1次TAI后第2天給予1 mg EB（當(dāng)妊娠狀態(tài)未確定時(shí)）促使再同步化TAI的妊娠率比使用GnRH更高。

圖2 4種TAI程序[12]

2.3.2 Heatsynch程序 Pancarci等[30]提出Heatsynch程序，與Ovsynch程序類似，都是以間隔7 d注射GnRH與PGF2α為基礎(chǔ)，8 d后肌注0.5 mg ECP，10 d定時(shí)人工授精。Yusuf等[31]證明，在PGF2α注射之前使用熱檢測(cè)輔助監(jiān)測(cè)早產(chǎn)發(fā)情，與使用CIDR有同樣的效果。

Karuppanasamy等[32]研究表明，用改良的Ovsynch方案處理的母牛懷孕的可能性較改良的Heatsynch方案高5.27倍。

2.3.3 PRID-PGF2α-ECG程序 該程序先放入PRID（作用同CDIR），3 d肌注PGF2α，5 d移除PRID同時(shí)肌注ECG，56 h后輸精。Mialot 等[14]證明，應(yīng)用此程序輸精后35～45 d的妊娠率可達(dá)53.8%，而Ovsynch程序的妊娠率只有46.3%。

3 展 望

目前，我國(guó)TAI技術(shù)尤其是在肉牛上的應(yīng)用研究尚未受到廣泛重視。為了改變我國(guó)目前肉牛產(chǎn)業(yè)上面臨的繁殖率低、牛肉產(chǎn)量低等問(wèn)題，必須加快TAI技術(shù)的研究速度，可以采用公牛站集中供精、引進(jìn)人才、加強(qiáng)肉牛良種繁育體系建設(shè)及產(chǎn)業(yè)管理水平、進(jìn)一步改良TAI程序，進(jìn)而為規(guī)?；?chǎng)組織生產(chǎn)提供技術(shù)依據(jù)。中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在2018年將TAI遴選為農(nóng)業(yè)主推技術(shù)，這將為TAI技術(shù)的深入研究提供有利條件，逐漸加大對(duì)肉牛產(chǎn)業(yè)的扶持力度，積極推動(dòng)肉牛工業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型?？梢灶A(yù)見(jiàn)，TAI技術(shù)在肉牛產(chǎn)業(yè)乃至整個(gè)畜牧業(yè)中粲然可觀，有望成為促進(jìn)肉牛良種產(chǎn)業(yè)化與規(guī)?；B(yǎng)殖的一項(xiàng)普遍技術(shù)，將極大推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。