同期发情技术在牛、羊生产中的应用研究进展

杨巧莓,舒 适,彭 巍,王国文,付长其,黄 荣,徐尚荣,张 君

(1.青海大学农牧学院,青海 西宁 810016;2.青海大学畜牧兽医科学院,青海 西宁 810016)

近年来,随着我国工业化、城镇化的加速发展以及人民生活水平的不断提高,肉类消费量也快速增多[1-3],对畜产品的需求呈现持续增长的趋势[4]。为解决畜产品需求量的问题,利用辅助生殖技术来提高家畜的繁殖率就显得尤为重要。同期发情和人工授精是使用最频繁的辅助生殖技术[5,6]。同期发情技术在畜牧业生产上有着重要意义。首先,可以迅速提高家畜品种的遗传水平,缩短世代周期,并在繁殖动物种群中传播遗传物质。其次,可以使母畜集中生产、集中育种、集中出售,有利于家畜的集约化生产,节省劳动力和管理成本。此外,还可以提高畜群繁殖率,同期发情技术不但可以用于周期性发情的家畜,也可以使乏情状态的家畜出现周期性发情。为了提高畜群的繁殖效率,科研人员研究设计了多种同期发情技术方案。本文对目前牛、羊生产上常用的同期发情技术方案进行了综述,为该技术在今后的生产应用上提供依据。

1 同期发情技术的概念及机理

同期发情技术就是通过使用黄体酮、前列腺素(Prostaglandin, PG)等外源生殖激素或者药物来人为控制空怀家畜的卵巢周期,从而使母畜群能在一个预先计划的时间段发情和排卵的方法[7,8]。1973年,我国科研工作者首次使用合成的PG类似物用于牛、羊,使其实现了同期发情,此后同期发情技术便进入研究热潮。

下丘脑—垂体—性腺轴各级激素调节的精确协调对正常的生殖功能和生育力至关重要。卵泡刺激素和黄体生成素呈现脉冲式分泌,并通过垂体促性腺细胞刺激卵泡刺激素和黄体生成素的合成和释放[9]。从卵巢的机能和形态变化看,母畜的发情周期要经过卵泡期和黄体期两个时期[10-12],母畜发情受黄体形成与退化的交替变化来控制[13]。黄体期结束后进入卵泡期,此时孕激素水平降低,促进卵泡的正常发育,诱导发情。卵泡期结束后,成熟的卵泡发育成黄体,进入黄体期,该期卵泡发育会受到孕激素的抑制,从而抑制发情。两期交替、反复出现就形成了发情周期。发情周期是哺乳动物繁殖和维持生殖机能的关键[14]。控制母畜黄体期是控制其发情周期的关健。控制黄体期的方法主要有两种,一是使用孕激素,利用孕酮及其类似物,使血液中的孕激素保持一定水平,抑制卵泡的生长发育,使家畜处在人为的黄体期,这样就延长了发情周期。另一种是用PG来打断家畜自然发情周期规律,利用前列腺素及其类似物溶解黄体降低孕酮水平,停止黄体期,促进脑下垂体促性腺激素的释放,使发情来临[15,16]。

2 同期发情技术的意义

牛、羊在自然繁殖季节能表现出自发的发情和排卵,但在非繁殖季节却没有,由于牛、羊的妊娠期长达数月,在不进行人工干预的情况下,其生产力非常低下。因此,同期发情技术的应用对于推动畜牧业的发展有着重要意义。对家畜实施同期发情技术可以使母畜发情同期化,提高繁殖率[17];最大限度的降低劳动力成本,提高养殖户的养殖效益[18];实现家畜有计划的集约化、批次化生产,有利于人工授精技术的推广。人工授精需要专业人员实施[19,20],但畜群分散会使人工授精技术的推广受到限制,如果母畜能在相对较短且集中的时间发情,就可以根据预先计划的时间进行人工授精,从而提高工作效率。同期发情技术还可以诱导超数排卵[21],从而提高母畜的繁殖率。同期发情技术能够为大规模的人工授精做好前期准备,超数排卵则为高妊娠率提供基础保障,三者紧密结合才能实现家畜的量化生产,缺一不可。

3 同期发情技术常用的方法及优缺点

目前,在生产中常见的同期发情方法有孕激素类法(阴道栓法、口服法、皮下埋植法和注射法等)、前列腺素法以及孕激素与前列腺素结合法[22,23]。

3.1 孕激素类法

孕激素,是由卵巢黄体细胞分泌的一种类固醇激素,包括孕酮、20α-羟孕酮、17α-羟孕酮,其中孕酮的生物活性最强。常用的孕激素给予方法就是阴道栓塞法,将人工合成的孕激素制剂通过海绵、硅胶等载体放置在阴道内,抑制垂体促黄体素的释放,当撤除载体时这种抑制作用被解除,就会启动母畜下一次卵泡波的发生。阴道内植入孕酮的方案已在世界范围内广泛使用,是提高商业家畜繁殖效率的重要方式[24],这些方案包括使用孕酮阴道栓或喂食醋酸美伦醇来促使母畜同期发情[25-27]。据报道,使用孕激素的短期治疗可以有效地诱导尚未进入发育期的母牛进入发情周期。常用的孕酮阴道栓分海绵(FGA)和硅胶(CIDR)2种,孕酮阴道栓或醋酸美伦醇处理发育期的家畜,使家畜发情期高度同步的机制已得到充分验证[28,29]。但海绵阴道栓极易造成母畜患阴道炎,故目前多采用硅胶阴道栓[30]。

3.2 前列腺素法(PGF2α)

肌内注射前列腺素(PGF2α)及类似物是最简便的同期发情方法[31]。使用PGF2α及其合成类似物可使育龄母牛的发情同步化[32]。早在20世纪70年代中叶就有多项试验表明,PGF2α在母马体内可以溶解黄体[33]。PGF2α主要是通过溶解母畜的黄体,使母畜群进入下一个黄体期的时间趋于一致,降低其孕激素水平,终止黄体期,从而实现母畜发情排卵,PGF2α肌内给药与皮下给药同样有效,诱导黄体溶解的最低剂量为1～25 mg[34]。此种方法适用于有规律黄体周期的动物,试验动物需有正常的发情周期。前列腺素法又分一次前列腺素法和两次前列腺素法。研究发现,对有正常黄体周期的母羊单次肌内注射合成的PGF2α类似物能有效地使黄体溶解[35]。据报道给水牛肌肉注射30 mg PGF2α,卵巢中有黄体者在注射后31～55 h开始表现出发情迹象[36]。陈平等[37]采用单次注射PGF2α对夏河牦牛进行同期发情处理,其发情率达到了74.4%。但是,单次注射PGF2α发生黄体溶解的比例较低[38]。甚至有研究发现,在妊娠中期(此时预计CL对外源性PGF2α有反应)单次注射PGF2α治疗奶牛,未能诱导所有试验奶牛发生黄体溶解[39]。两次前列腺素法,即注射两次PGF2α对黄体进行溶解,以达到控制发情周期的目的。在20世纪80年代,有报道称,采用两次注射PGF2α方案对山羊进行同期发情,第一次和第二次注射PGF2α的发情率分别为64%和84%。第二次注射诱导的妊娠率为90%,可见两次注射PGF2α对山羊同期发情的效果优于一次注射[40]。与接受单次PGF2α处理的母牛相比,接受两次注射的母牛发生黄体溶解的比例更大[41]。然而,外源性PGF2α诱导黄体溶解的有效性受到一些因素的限制,如发情周期的阶段,CL对PGF2α的反应性降低,以及多重CL的存在[42, 43]。

3.3 孕激素与前列腺素结合法

同期发情技术可以改善牛、羊繁殖率低的问题[44-46]。大多数同期发情方案都是联合使用孕酮阴道栓以及马绒毛膜促性腺激素(Equine chorionic gonadotropin,eCG)来实现家畜的同期发情[47-49]。研究表明,使用eCG或孕马血清促性腺激素(Pregnant mare serum gonadotropin,PMSG)可通过诱导超数排卵和高妊娠率来提高家畜的繁殖性能[47, 50],使用孕酮海绵阴道栓+400 IU eCG以及两次肌肉注射0.24 mg氯前列醇乙酸酯诱导家畜产生的发情率和妊娠率最高[51]。对藏羊采用孕酮阴道栓+500 IU PMSG进行同期发情处理,其受胎率达到了88%以上[52]。赵寿宝等[53]使用孕酮阴道栓+500 IU PMSG+PG对牦牛进行同期发情处理,其发情率达到了82.35%。使用PGF2α及其类似物的方案是同期发情的理想替代方案,因其具有高效性、经济性和可行性,同时不会有组织残留,避免了发生阴道炎的可能[54-56]。

3.4 不同同期发情方法的优缺点

表1 不同同期发情方法的优缺点

4 影响同期发情技术的主要因素

4.1 母畜的生理状态及生活环境

补饲情况、生活地理环境、母畜品种、胎次、年龄以及个体差异,对于同期发情技术处理效果的影响程度都是不同的[57]。在湿热雨季实施同期发情,母畜发情反应和妊娠率较高[58]。母体的选择对于同期发情技术的结果尤为重要,被选母畜个体应健康、无产科疾病、发情周期正常[59],好的同期发情结果是后续人工授精的基础。

4.2 同期发情方案及药物种类

使用不同的同期发情方案及激素种类,家畜的发情率和妊娠率是不同的。此外,药物注射的时间间隔,不同厂家、不同批次生产的药物因其效价的不同,对母体的同期发情也会产生或多或少的影响[60]。但是,随着生产技术的不断完善,这个因素对于同期发情效果的影响也越来越小。

5 结语

目前,同期发情技术在家畜生产上已得到广泛应用,使用单一的孕激素处理牛、羊产生的发情率及妊娠率都不及孕激素联合前列腺素法处理的效果,而且孕激素联合前列腺素法在繁殖季节和非繁殖季节都能促使母畜发情,也不易引发产科疾病。