肉牛定时输精程序的研究进展

王国艳，江钧益，李 泽，樊路杰，孙秀柱，王淑辉

（西北农林科技大学动物科技学院，陕西杨凌 712100）

人工授精（Artificial Insemination，AI）技术可提高优良种公畜的配种效能和种用价值，加速家畜品种改良，有利于提高母畜的受胎率，降低饲养管理费用。定时输精（Timed Artificial Insemination，TAI）技术是利用现有生物技术使母畜卵泡发育同步化和排卵同步化，从而达到配种同步化的一种技术措施，是家畜繁殖技术的重大突破和革新。

据美国农业部（United States Department of Agriculture，USDA）数据显示，2017年美国、巴西、欧盟（27国）牛肉（折算胴体基础）总产量分别为1 210.9、945.0、789.0万t。据国家肉牛牦牛产业技术体系测算，2017年国内屠宰肉牛约2 000万头，胴体总产量约578万t，净肉产量约501万t[1]。肉牛产业是畜牧业的重要组成部分，但目前我国大量繁育的肉牛普遍存在繁殖率低、肉用性能不高等缺点。TAI应用成本较低、操作方便、可建立批次化生产模式，可以集中肉牛发情时间，免去发情鉴定环节，有利于集中输精，进而可以提高牛群的繁殖力，提高肉牛的养殖效益和社会效益[2]，可以作为品种改良与繁殖管理工作的一项手段[3]。TAI技术已在云南等省份推广，其第1情期受胎率显著提高6.5%[4]；冉光富等[5]将TAI技术运用于富宁县肉牛，发现其群体受胎率可达70%，比散养提高了20%。然而，TAI作为一项繁殖调控新技术，在应用中仍存在激素药效不稳定、精液供应不足、技术支撑体系不健全等问题[6]。本文综述了TAI的原理及程序，为提高肉牛繁殖改良提供参考。

1 TAI原理

通过下丘脑-垂体-卵巢轴体系，母畜的发情和排卵受神经内分泌和生殖激素的共同作用调节。肉牛TAI采用各种生殖激素来调控母牛发情周期，进而控制母牛发情和排卵在预期范围内。如图1所示，牛在每个发情周期通常有2～3个卵泡波。牛在发情后24～32 h，优势卵泡破裂进行排卵。排卵后产生黄体，黄体主要分泌孕酮，抑制排卵。如果母牛未妊娠，子宫将释放前列腺素F2α（PGF2α）促使黄体溶解，在发情周期的第17天左右，孕酮浓度将开始下降。在发情周期中，当孕酮存在时，雌二醇随着卵泡的发育而变化；当孕酮消失时，高浓度雌二醇刺激促性腺激素释放激素（GnRH）的释放，导致促黄体素（LH）激增，从而进行排卵。因此，可以利用某些外源激素人为控制和改变母牛卵巢的活动规律，使其在预定时间内集中发情并正常排卵，从而进行TAI。

2 常用的TAI程序

图1 牛发情周期生殖激素水平及卵泡发育的变化示意图[7]

目前，TAI已经形成了多种不同的程序，包括PGF2α+GnRH程序、孕酮+PGF2α+GnRH程序以及其他的TAI程序（表1），但它们都是在同期排卵（Ovsynch）程序的基础上发展起来的[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：首先给准备TAI的母牛注射GnRH诱导LH 释放，7 d后注射PGF2α溶解CL，经48 h后再注射1次GnRH促进排卵，在第2次注射GnRH后约20 h进行输精。

该程序不需要借助发情检测就能配种，可以随意调节配种时间，并能明显缩短产犊间隔，提高卵巢疾病的治愈率。近年来，Bridges等[16]通过把Ovsynch程序中第1次注射GnRH到PGF2α的时间间隔从7 d缩短至5 d来提高肉牛繁殖力，这项实验在肉牛中第1次进行并成功应用。

随着此程序应用的深入，一些问题也显现出来。赵明礼等[9]通过实验表明，应用Ovsynch程序的肉牛第1情期受胎率高于自然发情时肉牛的受胎率。而在第2次注射GnRH时血浆孕酮含量较低，导致排卵率比较低，且排卵不能同期化[17]。因此，研究人员又在此程序的基础上加外源孕酮处理，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的同时进行输精，即在PGF2α注射48 h后同时进行GnRH注射和输精，因此被称为Cosynch-48程序。Brusveen等[10]通过该程序得到母牛的妊娠率为29.2%。与Ovsynch程序相比，此程序对动物的处理减少，省时省力，并减少了动物应激[9]。

2.1.3 Cosynch-72程序 Dejarnette等[18]在Cosynch-48程序的基础上把第2次注射GnRH的时间推迟24 h，即在PGF2α注射72 h后同时进行GnRH注射和输精，因此被称为Cosynch-72程序。Brusveen等[10]应用该程序得到母牛的妊娠率为25.4%。与Cosynch-48程序相比，Cosynch-72程序处理的母牛受孕率没有差异[10]。

2.1.4 Ovsynch-56程序 Brusveen等[10]把Ovsynch程序中第2次注射GnRH的时间延后8 h，即注射PGF2α56 h后注射GnRH，然后输精，因此被称为Ovsynch-56程序。Brusveen等[10]在母牛上应用该程序得到母牛的妊娠率为38.6%。

与Ovsynch程序相比，Ovsynch-56程序可使处理母牛的卵泡生长发育时间变长；与Cosynch-48和Cosynch-72程序相比，Ovsynch-56由于LH顶峰期和AI之间有最佳间隔，每AI的受孕次数（P/AI）会增加，所以受孕率会高于前2种程序[10]。

2.2 孕酮+PGF2α+GnRH程序 少量的孕酮与雌激素协同作用可以促进母牛发情及乳腺腺泡发育，维持妊娠，因此孕酮水平对于母牛的妊娠率至关重要[11]。Dadarwal等[19]提出，在排卵期卵泡生长期间，低浓度孕酮环境增加了排卵前卵泡大小和随后的黄体大小和功能，怀孕率下降；Stevenson等[20]研究表明，低孕酮环境抑制初产母牛AI的妊娠率；但Sales等[21]指出低浓度孕酮有效地控制了卵巢卵泡的生长，并且对肉牛的怀孕率没有不利影响。所以可以用外源孕酮处理来提高母牛妊娠率[22]。根据孕酮来源的不同，可分为CIDR+PGF2α+GnRH 法和 MGA+PGF2α+GnRH 法。

CIDR+PGF2α+GnRH法是在Ovsynch程序基础上，先在母牛阴道内放置CIDR同时肌注GnRH，7 d或者5 d后肌注PGF2α并撤除CIDR，之后按照Ovsynch程序进行处理。MGA+PGF2α+GnRH法是先饲喂14 d的MGA，停饲19 d后注射PGF2α，随后在注射GnRH时定时输精。

Muth-Spurlock等[11]实验得出，2次CIDR装置处理会降低动物孕酮浓度，但仍然有足够的孕酮来有效促进同步发情，不会影响畜群的繁殖力，在实际生产中，为了节约费用，通常使用1次CIDR处理。Whittier等[23]证明，5 d Cosynch + CIDR程序处理后接受输精的肉牛怀孕率比7 d Cosynch + CIDR程序处理后的肉牛高3%。另外，Kasimanickam等[24]实验证明，5 d Cosynch +CIDR程序中，在CIDR去除56 h后进行授精的母牛受精率较CIDR去除后72 h授精平均高出10.3%。因此，综合考虑生产成本以及操作简易程度等因素，在实际生产实践中更宜使用5 d 56-Cosynch + CIDR程序。

2.3 其他TAI程序 ECP和EB是PGF2α的类似物，都有溶解黄体的作用，主要用于同期发情。HCG与LH作用相似，而ECG与FSH作用相似。Pfeifer等[25]指出，PGF2α可成功用于诱导和同步TAI牛的排卵，与其他排卵激素ECP和EB相比，它们的妊娠率相似。因此，可以使用相似功能但价廉的激素来进行处理。

2.3.1 替代GnRH的TAI程序 该程序指用EB、HCG、ECG等激素替代PGF2α+GnRH程序中的GnRH。Bums等[26]将Cosynch-72程序第1次注射的GnRH用HCG替代，结果取得了相似的诱导排卵效果；而Keskin等[27]将Ovsynch程序第1次注射的GnRH用HCG替代，结果所得同期发情率和妊娠率都明显低于原程序。胡雄责等[12]通过4个程序（图2）处理进行TAI，发现GPH法发情率最高，GPA法受胎率最高。由于促黄体素释放激素（A3）价格比GnRH要低，所以可以应用GPA方法来降低成本，具有较高的应用价值。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类似物比5 d Cosynch更能有效提高怀孕率。Sá Filho等[29]实验表明，在第1次TAI后第2天给予1 mg EB（当妊娠状态未确定时）促使再同步化TAI的妊娠率比使用GnRH更高。

图2 4种TAI程序[12]

2.3.2 Heatsynch程序 Pancarci等[30]提出Heatsynch程序，与Ovsynch程序类似，都是以间隔7 d注射GnRH与PGF2α为基础，8 d后肌注0.5 mg ECP，10 d定时人工授精。Yusuf等[31]证明，在PGF2α注射之前使用热检测辅助监测早产发情，与使用CIDR有同样的效果。

Karuppanasamy等[32]研究表明，用改良的Ovsynch方案处理的母牛怀孕的可能性较改良的Heatsynch方案高5.27倍。

2.3.3 PRID-PGF2α-ECG程序 该程序先放入PRID（作用同CDIR），3 d肌注PGF2α，5 d移除PRID同时肌注ECG，56 h后输精。Mialot 等[14]证明，应用此程序输精后35～45 d的妊娠率可达53.8%，而Ovsynch程序的妊娠率只有46.3%。

3 展 望

目前，我国TAI技术尤其是在肉牛上的应用研究尚未受到广泛重视。为了改变我国目前肉牛产业上面临的繁殖率低、牛肉产量低等问题，必须加快TAI技术的研究速度，可以采用公牛站集中供精、引进人才、加强肉牛良种繁育体系建设及产业管理水平、进一步改良TAI程序，进而为规模化牛场组织生产提供技术依据。中华人民共和国农业农村部在2018年将TAI遴选为农业主推技术，这将为TAI技术的深入研究提供有利条件，逐渐加大对肉牛产业的扶持力度，积极推动肉牛工业战略转型。可以预见，TAI技术在肉牛产业乃至整个畜牧业中粲然可观，有望成为促进肉牛良种产业化与规模化养殖的一项普遍技术，将极大推动产业发展。