家畜定时输精技术的研究进展

吴玉江，索朗达，巴 贵，次仁德吉，德 吉，阿旺措吉，付雪峰

（1.西藏自治区农牧科学院畜牧兽医研究所，西藏拉萨 850009；2.新疆畜牧科学院畜牧研究所，新疆乌鲁木齐 830011）

定时输精（Timed Artificial Insemination，TAI）是根据家畜的繁殖和调控规律，利用外源生殖激素对生产母畜进行整批处理，使母畜的发情、排卵具有可控性和同步化，从而实现准时输精，达到提高家畜人工授精效果的一项繁殖技术[1]。该技术建立在母畜的同期发情和同期排卵的基础上，是对常规人工授精技术的重要改进和创新利用。

现代畜牧业生产中，延长黄体期的孕酮（Progesterone）法和缩短黄体期的前列腺素(PG)法是母畜同期发情的2 种主要处理方式[2]，这2 种同期发情处理的效果对家畜后续的人工授精、胚胎移植及受胎率有很大影响。人工授精技术在畜牧生产中的广泛应用使得优秀种公畜的利用率得到很大程度的提高，但在实际生产中，部分母畜常出现产后不发情、受胎率不高、产仔周期长、产仔数差异大等问题[3-5]。定时输精技术的研究和应用在一定程度上能有效解决这些问题，提高家畜规模养殖场户的工厂化生产管理水平、降低劳动量和成本，进而提高畜牧业生产水平和养殖效益。本文针对如何通过外源激素人为调控家畜生殖激素水平来实施定时输精这一问题，详述了牛、羊、猪等家畜品种的定时输精程序，旨在为实际生产中定时输精技术的应用提供借鉴和参考。

1 家畜繁殖调控规律

实施人工输精的必要前提是家畜的发情、排卵，而这个过程主要是由下丘脑释放的促性腺激素释放激素（GnRH）和垂体释放的促黄体生成素（LH）、卵泡刺激素（FSH）调控。后备母畜初情期启动是繁殖能力获得的标志，随着性成熟和体成熟，GnRH、FSH 和LH的合成和释放对性腺类固醇类激素的负反馈敏感性逐渐降低，同时垂体对GnRH 的敏感性逐步提高，形成高水平的激素平衡，即出现第1 次发情。对于经产母畜，在哺乳期间由于高浓度催乳素（PRL）的作用，阻碍或抑制了发情排卵。断奶后，由于没有哺乳刺激，导致PRL 浓度下降，下丘脑GnRH 释放的抑制作用被解除，下丘脑开始有节律地释放GnRH，促进垂体释放LH 和FSH，进而促进雌二醇的生成，使母畜表现出发情和排卵[1,5]。一般认为，LH 峰标志着母畜排卵的开始，但不同品种间LH 峰后排卵的时间节点、数量存在差异。如LH 峰形成后40～42 h 猪通常排10～25 个卵；28～32 h牛通常排1 个卵，偶尔排2 个卵；24～26 h 绵羊通常排1～3 个卵[6-8]。

2 家畜定时输精技术的应用情况

长期以来，经过广大畜牧工作者对定时输精技术的研究和实践，该技术在牛、羊、猪中得到广泛应用。在中国，定时输精技术在70% 以上的奶牛中应用；在北美应用于80%左右的奶牛场[9]。在德国东部和西部，分别有86% 和25% 的母猪采用定时输精技术[10]；在法国和德国，绵羊、山羊和其他畜种也应用了定时输精技术[11]。

2.1 牛定时输精技术的应用 定时输精技术是国内外规模化养牛场的繁殖技术程序之一，主要有Ovsynch、Double-Ovsynch、Presynch-Ovsynch、PRID/CIDROvsynch 等4 种技术程序。

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时输精技术，该技术的处理程序为GnRH→PGF→GnRH→TAI。实践证明应用Ovsynch 技术程序能使母畜群体在短时间内集中发情，不再进行传统的发情鉴定工作，直接在相应时间点实施人工授精。目前，Ovsynch 程序是规模牛场生产中各种定时输精技术程序建立的基础。

大量研究表明，在利用GnRH、PGF2α开展奶牛同期发情效果的比较研究中发现，应用Ovsynch 程序处理的荷斯坦奶牛发情率为91.30%，受胎率为85.71%[13]。利用不同方法诱导黄牛同期发情效果研究中发现，应用Ovsynch 程序处理的云南本地黄牛发情率和受胎率分别为87.50%和88.57%[14]。从二者研究结果可以看出，第1 次注射GnRH 间接促进了母畜LH 和FSH 的释放；再通过注射PGF2α以溶解发情周期的黄体，达到缩短黄体周期的目的，从而使牛群集中进入下一个发情周期；第2 次注射GnRH 即能维持卵巢中滤泡的数量，又能促进了黄体的发育，进而提高了情期受胎率。另外，在开展不同组合促性腺激素释放激素和猪促黄体素对奶牛TAI 影响的对比研究结果显示，奶牛应用Ovsynch 程序后受胎率仅仅为28%[15]。

综合以上研究可知，Ovsynch 程序具有处理时间短和操作简单的特点，对提高国内奶牛繁殖性能具有一定作用，适合在国内规模化奶牛场推广使用，尤其是对于解决患有生殖生理疾病或繁殖障碍的牛群实施定时输精配种将有利于发挥其潜在的繁殖效力。但在国外实际应用中的效果不像国内那么理想，Ovsynch 程序仍有待改进和完善。

2.1.2 Double-Ovsynch 程序 Vasconcelos 等[16]在应用Ovsynch 程序开展奶牛不同发情周期同步排卵的比率、卵泡大小和妊娠率的研究中发现，第1 次注射GnRH 后156 头母牛中排卵比率达64%；注射PGF2α后93%的奶牛出现孕酮浓度下降；第2 次注射GnRH 后87% 的牛排卵，可见此前已经有6%的奶牛提前结束发情排卵。另外第2 次注射GnRH 48 h 后有7%的奶牛检测不到排卵情况；虽然该研究中同期发情的比率在85% 以上，但第2 次注射GnRH 48 h 后输精的妊娠率仅为32%，远远低于中期注射PGF2α后42%的妊娠率。原因可能是由于在母畜发情后期，GnRH 含量减少，注射PGF2α致使第2 次产生的优势卵泡不但不能继续发育反而提前开始退化，所以，实际生产中在第2 次注射GnRH 48 h后，输精时有大部分牛已经错失了输精的最佳时间点，从而造成受体母牛妊娠率较低[17]。

Souza 等[18]于2008 年研究建立了Double-Ovsynch程序，2 次Ovsynch 的时间间隔设置为7 d，结果表明Double-Ovsynch 程序使得母牛的受胎率比单次Ovsynch 程序提高了20%。Wiltbank 等[19]研究认为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，优势卵泡排出，孕酮浓度增加，使母畜的受胎率增加，但激素的投入成本也明显增加。

2.1.3 Presynch-Ovsynch 程序 研究报道，对经产牛应用Ovsynch 程序实施定时输精技术的妊娠率效果与传统人工授精相同[20-21]。然而，Colazo 等[15]研究表明在实际生产中应用Ovsynch 程序实施定时输精使母牛的受胎率往往无法达到预期结果，主要原因是应用该程序处理的牛中仅有约1/3 的处理牛实现了同期排卵，其中，约11%的牛提前完成排卵、15%的牛对注射PGF2α没有效果、9%的牛在第2 次注射GnRH 后没有反应，所以应用Ovsynch 程序处理的牛仅有约68%的牛实现了同步发情排卵率。

根据牛的繁殖调控规律，在进行牛的同期发情处理中，PGF 处理是常用的方法，目的是确保在最适当的发情阶段实施第1 次GnRH 的注射，牛一般是在发情的第12 天内完成注射。针对Ovsynch 程序的应用导致母牛妊娠率低的问题，Martinez 等[22]于2002 年提出了Presynch-Ovsynch 程序，该程序是在第0 天和第14天对母牛分别进行PGF2α注射，目的是使发情周期能更加一致；第26 天GnRH 再次注射，使母牛达到同期发情；第33 天再次注射PGF2α使黄体溶解，此时处理母牛体内已经产生大量的优势卵泡；第35 天再次注射GnRH，确保处理母牛在24～32 h 内排卵，从而实现母牛排卵的同步和集中输精。

据Moreira 等[23]和El-Zarkouny 等[24]研究显示，在牛定时输精时，使用Presynch-Ovsynch 程序比单独使用Ovsynch 程序母牛妊娠率分别极显著增加12%和11%（49%vs37%，47%vs38%），但其成本较高。于是很多学者开展了Presynch-Ovsynch 程序的GnRH 第1 次注射与PGF2α的第2 次注射时间间隔对母牛受胎率影响的研究。如Galvāo[25]研究显示，如果2 次注射时间间隔从14 d 改为11 d，那么第1 次注射GnRH 后排卵母畜的比例将由61% 明显降至45%，同时妊娠率将由41%显著降至34%。Colazo 等[26]研究表明，如果把第1 次注射GnRH 与第2 次注射PGF2α间隔时间从12 d 降至9 d，处理牛的排卵比率约为62%左右，但发情同步比率由73% 降到61%，32 d 定时输精的妊娠率由44%降到34%，60 d 定时输精的妊娠率由43%降到32%。通过这些研究发现，如果把第1 次注射GnRH 与第2 次注射PGF2α间隔时间控制在12 d，那么处理牛的妊娠率将提高10%～12%[27]。但在实际生产中更愿意选择14 d 间隔，以便于在1 周内的同一天完成所有生产牛处理，便于批次化管理[28]。

2.1.4 PRID/CIDR-Ovsynch 程序 Folman[29]和Xu[30]对奶牛通过第2 次注射PGF2α的前8 d、前5 d 埋植孕酮海绵栓（PRID），奶牛的受胎率分别为66%和65%，可见，应用PRID/CIDR-Ovsynch 程序有望进一步提高母牛受胎率。Lucy 等[31]研究发现，在传统的Ovsynch的定时输精程序中第1 次注射GnRH 的同时，在母牛阴道中埋植PRID 或CIDR，待7 d 后撤出阴道栓，同时注射1 次PGF2α，48 h 过后大多数处理母牛均表现出发情症状，此时再注射GnRH 促进母牛排卵，24 h完成输精，该研究结果显示，在实施奶牛PRID/CIDROvsynch 程序时，埋植孕酮海绵栓可诱导经产母牛和育成母牛体内的促黄体生成素呈现周期脉冲性释放，促进黄体溶解，实现母牛发情。

Small 等[32]对肉牛的研究发现，低剂量的孕酮可以促进大卵泡的发育或增大直径，以及响应GnRH 的注射诱导其释放LH 和排卵等作用，在7 d 后撤栓的同时注射PGF，能使排卵母牛比例达77%，明显高于第1次注射GnRH 后排卵母牛比例55%，或在15 d 后撤栓注射PGF 排卵母牛比例达75%，显著高于第1 次注射GnRH 后排卵母牛比例49%，但该方法对肉牛定时输精的受胎率没有影响。因此，研究者一致认为针对乏情牛可以选择使用PRID/CIDR-Ovsynch 程序[33-35]。

另外，一些研究表明[18,36]，应用Double-Ovsynch程序的初产牛妊娠率为65%，显著高于Presynch-Ovsynch 程序（45%）；但是经产牛的妊娠率前者为38%，略低于后者（40%）。可见Double-Ovsynch 程序更适合对初产牛应用。

2.2 羊定时输精技术的应用 绵、山羊受季节或品种的影响多表现为季节发情或常年发情，如牧区和山区的羊群多为季节性发情，而湖羊则表现为常年发情。通常母羊只有1～2 d 持续发情时间，且发情后的30～40 h 开始排卵。在实际生产中，规模场户为提高母羊的受孕率，配种时间一般选在母羊发情后30 h 左右实施，通常进行2 次配种，第1 次配种和第2 次配种间隔12 h，这种二次配种的方式可有效提高羊群的受胎率。

早在1960 年开始，畜牧科研和生产工作者就尝试对母羊口服孕酮、皮下埋植孕酮等方式进行同期发情处理，但实验未达到预期效果。而孕酮阴道栓方法的提出对母羊发情效果具有良好改善，此后在母羊上大量推广同期发情技术[37]。Kusina 等[38]采用孕酮（P4）栓、诺孕酮（Norgesterone）耳埋植处理、氯前列烯醇两次肌注、P4栓+氯前列烯醇等4 种方法对60 只多产Mashona 山羊进行同期发情处理，4 种方法的同期发情率分别达80%、80%、64%、67%，同时出现双胎的几率分别为71.4%、62.5%、44.4%和50.0%。

在非繁殖季节，研究者利用埋植CIDR+PMSG 方法对绵羊进行同期发情处理，发现卵巢上出现卵泡或实现排卵的羊占处理羊总数的97.44%，且平均排卵数1.84 枚；该研究认为绵羊乏情期利用埋植CIDR+PMSG方法完全可以实现同期发情，且无需进行发情鉴定即可对处理母羊采用TAI 配种[39]。利用FGA、PGF2α、GnRH、eCG 等激素对母羊进行同期发情处理时，在注射GnRH 或eCG 后的52～60 h 实施人工输精，结果母羊受胎率分别达50%和40%[40]。王晶晶等[41]采用3 种同期发情处理研究定时输精技术对新疆细毛羊受胎率的影响，结果显示CIDR 栓+PGF2α方法的同期发情效果较好，青年母羊最佳定时输精技术是腹腔镜输精技术，最佳输精时间为发情后48 h。

综上可知，利用孕酮阴道栓、PMSG、GnRH 等激素法对母羊进行同期发情处理可取得较好的效果，在此基础上对处理母羊实施定时输精可有效提高母羊的受胎率。但与奶牛相比，羊的定时输精技术还需不断完善，如同期发情、排卵处理的外源激素选择及处理方法等均需进一步的深入研究。

2.3 猪定时输精技术的应用 母猪具有泌乳抑制性发情的特点，正常情况下，仔猪断奶1 周后90% 以上生殖机能健康的母猪启动发情。但在生产实践中，母猪生产管理不当导致母猪断奶1 周后发情率低于80%，甚至不足60%[42-43]。因此，定时输精技术在猪上的应用有望降低其他客观因素对母猪发情的影响。

Hunter 于1974 年实施母猪定时输精技术，最初利用eCG 和hCG 处理母猪，配合定时输精后母猪繁殖性能没有明显提高，但省去了母猪发情鉴定的过程及其繁重的体力劳动[44]。当前定时输精技术在欧洲各国母猪群生产管理中已不可或缺，基本程序是母猪断奶当天或断奶后24 h 首先用eCG/PMSG 进行预处理，依据泌乳期不同，在55～80 h 内注射hCG/GnRH 后，24～26 h 实施第1 次输精，40～42 h 完成第2 次输精，该程序中影响母猪妊娠率的关键环节在于应根据母猪的哺乳期长短来操控预处理与注射hCG/GnRH 的时间间隔[10]。

据报道，经产母猪通过eCG/PMSG 和hCG/GnRH处理的间隔在55～72 h 效果较好[45]。但随着浦乳期的延长，通过eCG 预处理后注射hCG/GnRH 的时间随泌乳期的增加间隔缩短[45]。对于后备母猪，先提前对母猪饲喂15～18 d 的四烯雌酮，24 h 后通过注射eCG/PMSG 进行预处理，78～80 h 后再注射hCG/GnRH，24～26 h 后实施第1 次输精，38～40 h 进行第2 次输精[17]。

有研究表明，对青年母猪通过eCG 和GnRH 处理间隔不超过78 h，会导致未成熟卵泡提前排卵，从而影响卵子的受精力和发育率。因此，对青年母猪eCG处理80 h 后再进行GnRH 处理[46]。另外，通过eCG处理的断奶母猪反应能力明显快于青年母猪，表现为血液中雌激素浓度上升提前，卵泡生长发育加快，因此经eCG 处理后青年母猪发情比经产母猪晚[47]。随着养猪业繁殖管理技术的发展，定时输精程序也将有新的改进和完善。

3 家畜定时输精技术的应用前景

当前，定时输精技术的利用对我国规模牛场品种改良和生产性能提高发挥了很大作用，已经建立了成熟的工厂化或批次化生产程序或技术体系，但针对猪和羊来说，同步化和可控性的发情排卵程序和技术仍需进一步完善，以期建立成熟的定时输精技术体系。鉴于定时输精技术省时省力、节本增效，能够更好地适应规模化、标准化的生产模式，未来将成为家畜高效生产的重要技术手段和研究热点，并将进一步加强研究者对家畜生殖生理相关学科理论的深入研究和探索。