OPU 技术应用对牛产业的推动作用

2020-12-15鄂志强金敬栋高青山

农业技术与装备 2020年8期

鄂志强，金敬栋，高青山

（延边大学，吉林延吉 133002）

活体采卵（OPU）是继体外胚胎生产（IVP）、胚胎移植（TE）之后，用于家畜高效扩繁的热门技术，后两者和OPU 技术相比超数排卵获得卵母细胞的效率低下，屠宰场取卵巢抽取卵母细胞种源不明，所以OPU 技术渐渐被人们认同。在牛实际产中OPU 技术面临3 个问题。第一，OPU 的效率受到多方因素影响，如供体牛之间的差异（品种、年龄、健康状况）、采卵频率、采卵季节与温度、是否使用激素处理、真空泵压力等[1]。第二，在采卵过程中可能会对卵母细胞和卵丘细胞会造成伤害导致卵母细胞的受精率和发育率不理想。而且长时间频繁的OPU 操作对供体牛的卵巢以及生殖能力是否具有负面影响也有很大争议，仍需进行试验观察。第三，主要是由于OPU 技术相对于另外两种而言操作难度更大，花费更高、仪器昂贵难以在养殖企业中应用。这也是OPU 技术能否用于实际生产的关键问题。针对这些问题可以采取企业和高校、研究所相结合，实现产、学、研三位一体，从而促进我国优质牛群的蓬勃发展。

1 OPU 概述

活体采卵（OPU），主要是通过超声波仪器或内窥镜引导对供体母牛卵巢上的卵泡进行穿刺抽取卵泡液从而获得卵母细胞的技术。相比于超数排卵与屠宰场取卵巢抽取卵母细胞，OPU 不但可生产出种源明确的卵母细胞，还能加快卵母细胞的收集效率。可使性状和遗传力优良的母牛利用率大幅提高。通常OPU 技术与体外生产胚胎（IVP）技术结合进行卵母细胞体外成熟、体外受精从而发展到囊胚阶段，然后通过胚胎移植（TE）将胚胎移植到受体母牛体内或者对胚胎进行冷冻保存。OUP/IVP 技术不但能生产遗传稳定的胚胎还能在体外受精（IVF）阶段通过控制精子性别来控制胚胎性别[2]。和传统的育种相比OPU 技术不依赖供体牛的繁殖状态可以缩短时代间隔、提高选择强度。

2 OPU 方法

2.1 传统手术法

传统手术法主要通过暴露卵巢的方式，使用采卵针直接穿刺卵泡来获得卵母细胞。同时，这种手术法结合超数排卵技术可以简单直接有效地获取优质卵子，提高其采卵效果。但这种传统手术法会对母牛造成极大的应激，严重影响母牛的身体健康和未来的妊娠分娩能力，重复性差，对于牛产业的长期发展不利。

2.2 内窥镜采卵法

操作时将穿刺针穿入内窥镜的进针孔中，穿刺针的针尖与内窥镜光源截面平行，转动螺旋将针固定，根据内窥镜里显示不同图像观察其卵泡的形态，找到优势卵泡后，进行穿刺采卵。内窥镜法的优点是通过内窥镜显示的图像进行穿刺，使穿刺卵泡的效率大大提高，减少了对供体牛卵巢组织的损伤，使采卵间隔时间缩短，从而获得更多的可用卵子和更高的卵子回收率。

2.3 B 超法采卵

内窥镜采卵法在实际操作过程中需要很高的技术性，需要将新型的B 超介导技术结合到活体采卵技术中。B 型导引法主要利用不同卵巢对反射强度不同的原理，将探头置入到阴道穹窿处与卵巢接触，卵泡和卵巢结构会在屏幕上显示不同的图像，操作者可按图像显示进行采卵操作，这样的活体采卵方式对供卵母牛的应激小，也不影响母牛的生殖妊娠，因此，在超声波扫描仪的引导下，母牛可以连续进行活体采卵，有利于体外胚胎生产技术工作的开展，可用于批量化胚胎移植。

随着科学技术的不断改善，活体采卵操作应变得规模化、简单化、成效化。通过对三代取卵方法的比较，可以看出B 超法采卵更具有潜力[3]。然而，采卵效果还有许多未知的因素影响着试验结果，譬如卵泡直径及性周期、不同生长阶段、激素的处理、采卵频率等。对这些因素综合分析更有利于OPU 技术在实际生产中应用。

3 OPU 技术的的应用现状

目前OPU 技术的对牛生产中的应用大致有3 个方面：第一，在当前核心育种规划中，母牛繁殖是遗传进展的重中之重，这可以使商品种群和育种群之前的延滞时间缩短。OPU 技术的实际生产应用归根结底是为了生产出性状优良并且较为一致的后代、提高优质母牛和具有繁殖能力母牛的利用效率，从而缩短育种年限。第二，OPU 技术可用于三月龄以后的犊牛、育成牛、成年牛和老年牛妊娠三个月以内的牛。对于围产期、超数排卵效果不明显、输卵管堵塞、患有子宫疾病以及对超排激素不敏感抑制了超数排卵的高产奶牛，均可使用OPU 技术收集卵母细胞。第三，使用OUP/IVP 技术培养胚胎，将其冷冻保存能实现在世界范围内传播遗传资源，推动育种规划的全球化。相比运输活体，胚胎的运输价格低廉、方便快捷，有效抑制动物体所携带的病原体的传播。

4 OPU 技术应用对牛产业化生产的影响

在牛产业化生产中主要是OPU 技术、IVP 技术、TE 技术相结合，OPV/IVP 在较短的时间里生产出较多的胚胎，在通过TE 技术产生大量的犊牛[4]。OPV/IVP 不依赖供体牛年龄和自身状态，可在3 月龄之后的犊牛以及妊娠3 月龄之前的动物身上采集卵母细胞。OPU 技术收集卵母细胞数量庞大。一头母牛在自然交配或人工授精的状态下每年最多生产一头犊牛，利用超数排卵和胚胎移植技术一头牛最多可以得到40枚胚胎，数量依旧有限。按一头牛移植成功率50%计算可产生大约20 头犊牛。而OPU 技术每头供体牛每次可收集10～40 枚卵母细胞，每年犊牛的生产数量最多可达到80～100头，在现有的繁殖技术中最为高效[5]。OPU 技术对地方良种的保护和改良地方品种具有积极的影响，可以通过OPU 技术收集地方良种牛的卵母细胞，在通过IVP 与胚胎移植使种群迅速扩繁。

5 OPU 技术前景

当今OPU 技术的研究重点应该放在改进和简便采卵程序，提高卵母细胞收集率，降低生产中的成本上。这样才能推进OPU 技术在实际生产中的广泛应用，才能拥有更广阔的发展前景，才能拥有更丰厚的价值回报[6]。

OUP/IVP 是当前可进行胚胎移植（TE）的前提。伴随着家畜生殖技术水平的不断提高，也使家畜遗传育种学不断进步，对生产出种源明确的卵母细胞以及胚胎的需求也越发的急切。超数排卵获得的卵母细胞由有较高的变异率，同时伴随的很多不可预知的因素。而从屠宰产直接获取卵巢收集卵母细胞虽然方便快捷、成本较低，但供体牛的遗传背景不够清晰明确，无法用其生产优良后代。OPU 技术可解决上述问题也将成为生产优质胚胎的主要手段。

OPU/IVP 与ET 相结合在畜牧业发达的地区如欧美、荷兰、日本、加拿大和大洋洲等地已成为良种牛群扩繁的重要辅助生殖技术，已经投入到实际的生产应用中。OPU 结合体外受精（IVF）在卵母细胞受精时选用可控性别的精子能实现按人类的生产需要对胚胎性别进行控制。目前牛基因测序已经结束，伴随着数量性状位点测绘完成，使用OPU 技术收集的卵母细胞种源清晰，这会使牛胚胎发育的研究上升到分子水平，也将使牛胚胎的生产具有更高的经济价值和实用价值。

当前在我国的畜牧业生产中良种牛群的覆盖率仅占全国的15%左右，有85%是依靠国外进口。通过育种改善我国牛群生产性能，发展我国地方良种牛群，优化牛群结构，才能推动我国畜牧业的发展。而这些问题的核心为种源问题，所以如何利用OPU 技术开发种质资源实现高效率的良种扩繁为我国畜牧业的头等大事。