李俊杰 ,王 棟 ,劉 彥 ,翁士喬 ,田見(jiàn)暉
(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,河北 保定 071000;2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院,北京 100193;3.中國(guó)農(nóng)科院北京畜牧獸醫(yī)研究所,北京 100193;4.北京市農(nóng)林科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所,北京 100097;5.寧波三生生物科技有限公司,浙江 寧波315000)
母豬批次化生產(chǎn)是根據(jù)養(yǎng)豬場(chǎng)產(chǎn)房、配種妊娠欄舍、種源基礎(chǔ)及技術(shù)和人力等資源條件按批次進(jìn)行母豬分群,按計(jì)劃補(bǔ)充后備母豬,并利用生物技術(shù),實(shí)現(xiàn)同批母豬同期配種和同期分娩,是一種高效可控的管理體系。其突出優(yōu)勢(shì)是可實(shí)現(xiàn)豬場(chǎng)的全進(jìn)全出”,有效阻斷病源微生物在不同豬群間的傳播,最大化提高養(yǎng)豬生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益[1]。近年來(lái),我國(guó)在母豬定時(shí)輸精與同期分娩技術(shù)研發(fā)、外源激素降低子宮容受性機(jī)制研究、批次化生產(chǎn)關(guān)鍵藥物研發(fā)等方面取得了顯著進(jìn)展。同時(shí),批次化生產(chǎn)對(duì)防控非洲豬瘟疫情、促進(jìn)生豬產(chǎn)能快速恢復(fù)發(fā)揮了關(guān)鍵性作用?;诖耍恼聦?duì)母豬批次化生產(chǎn)研究歷史、技術(shù)優(yōu)勢(shì)、關(guān)鍵技術(shù)以及我國(guó)的研發(fā)進(jìn)展進(jìn)行了綜述。
豬場(chǎng)批次化生產(chǎn)模式源于工業(yè)批次化、標(biāo)準(zhǔn)化、模式化管理。20世紀(jì)40年代,隨著養(yǎng)豬場(chǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大,豬場(chǎng)生產(chǎn)效率提升日益引起歐美等國(guó)養(yǎng)豬從業(yè)者重視。1949年,美國(guó)威斯康星大學(xué)Tanabe等利用綿羊垂體提取物進(jìn)行母豬同期排卵和人工授精技術(shù)聯(lián)用探索,為定時(shí)輸精技術(shù)研究奠定了基礎(chǔ)[2]。隨著生殖生理與繁殖調(diào)控技術(shù)研究的深入,尤其是后備母豬繁殖生理同步化關(guān)鍵調(diào)控藥物烯丙孕素成功研發(fā),基于烯丙孕素、孕馬血清促性腺激素(PMSG)和促性腺激素釋放激素(GnRH)的母豬同期排卵定時(shí)輸精技術(shù)逐漸建立。接下來(lái),歐美等畜牧業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家利用前列腺素、縮宮素或卡貝縮宮素等藥物又建立了分娩控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)了母豬同步分娩。定時(shí)輸精與同期分娩技術(shù)的成功,使批次化生產(chǎn)得到了快速實(shí)施。因此,批次化生產(chǎn)不是新概念,20世紀(jì)80年代已在歐美開(kāi)始運(yùn)用,但一直面臨效率瓶頸[3]。隨著技術(shù)不斷完善與進(jìn)步,1990年,原東德110萬(wàn)頭母豬中,86%通過(guò)定時(shí)輸精實(shí)現(xiàn)了批次化生產(chǎn)[4],充分挖掘了母豬生產(chǎn)潛能和豬場(chǎng)生產(chǎn)資源,并實(shí)現(xiàn)了全年均衡生產(chǎn)[5]。目前,法國(guó)40%豬場(chǎng)采用三周批次生產(chǎn)模式[6]。批次化生產(chǎn)已逐漸成為發(fā)達(dá)國(guó)家豬場(chǎng)推廣應(yīng)用的重要生產(chǎn)管理方式。
我國(guó)豬場(chǎng)批次化生產(chǎn)尚處于起步階段,“十二五后期,陸續(xù)出現(xiàn)母豬定時(shí)輸精與批次化生產(chǎn)的報(bào)道,但由于技術(shù)不完善,早期定時(shí)輸精效果差異較大。有研究表明,定時(shí)輸精可提高母豬繁殖性能[7],但也有對(duì)母豬繁殖性能無(wú)顯著影響甚至可能會(huì)使其降低的報(bào)道[8-9]。2016年,中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)合國(guó)內(nèi)高等院校、科研院所、規(guī)模養(yǎng)豬企業(yè)和制藥企業(yè),成立了全國(guó)母豬定時(shí)輸精技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用與開(kāi)發(fā)協(xié)作組,并成功獲得十三五國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目資助,系統(tǒng)進(jìn)行了母豬定時(shí)輸精與批次化生產(chǎn)技術(shù)及關(guān)鍵藥物研發(fā),協(xié)作組先后組織5次研討會(huì),同時(shí),組織技術(shù)人員多次赴德國(guó)養(yǎng)豬企業(yè)考察,有效推動(dòng)了母豬批次化生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用。尤其是2018年我國(guó)暴發(fā)非洲豬瘟以來(lái),能繁母豬存欄急劇下降,大量三元育肥母豬被用作繁殖母豬,定時(shí)輸精與批次化生產(chǎn)技術(shù)對(duì)于提高母豬發(fā)情配種率和豬場(chǎng)生物安全意義重大,有效推動(dòng)了我國(guó)生豬復(fù)養(yǎng)和產(chǎn)能恢復(fù)。
批次化生產(chǎn)的核心技術(shù)是調(diào)控母豬性周期同步化、卵泡發(fā)育同步化、配種同步化與分娩同步化,對(duì)母豬發(fā)情、配種、分娩時(shí)機(jī)的相對(duì)精準(zhǔn)掌控是成功的關(guān)鍵,當(dāng)前,定時(shí)輸精、單次輸精、同期分娩技術(shù)有效解決了上述難題。
可通過(guò)定時(shí)輸精技術(shù)程序?qū)崿F(xiàn)。因后備母豬與經(jīng)產(chǎn)母豬繁殖生理狀態(tài)不同,定時(shí)輸精程序存在一定差異。
2.1.1 后備母豬
因后備母豬個(gè)體間發(fā)情時(shí)間隨機(jī)分布,因此需飼喂烯丙孕素(14~18 d)形成人為黃體期,以實(shí)現(xiàn)母豬性周期同步化,停喂烯丙孕素后42 h,注射PMSG 可促進(jìn)卵泡同步發(fā)育,80 h 后注射GnRH 促進(jìn)后備豬同步排卵[10]。
2.1.2 經(jīng)產(chǎn)母豬
經(jīng)產(chǎn)母豬哺乳期間高濃度催乳素(PRL)可抑制下丘腦分泌GnRH,從而抑制母豬發(fā)情。斷奶后,PRL抑制作用解除,下丘腦分泌GnRH并促使垂體分泌促卵泡素(FSH)和促黃體素(LH),促進(jìn)卵泡發(fā)育。因此,可通過(guò)同期斷奶實(shí)現(xiàn)性周期同步化,在母豬斷奶后24 h 注射PMSG促進(jìn)卵泡同步發(fā)育,56~72 h 后注射GnRH 促進(jìn)同步排卵[10]。
性周期與卵泡發(fā)育同步化處理可實(shí)現(xiàn)母豬配種同步化[4],同批母豬可實(shí)現(xiàn)同一天配種,對(duì)妊娠期長(zhǎng)的母豬進(jìn)行同期分娩誘導(dǎo),可使仔豬群整齊劃一。大量研究證實(shí),采用定時(shí)輸精技術(shù)實(shí)現(xiàn)配種同步化是可行的。此外,使用OvuGel(GnRH類似物的凝膠緩釋劑)后進(jìn)行單次定時(shí)輸精,可顯著縮短豬群分娩時(shí)間范圍,提高仔豬群整齊度[11]。并且,單次輸精與同期分娩技術(shù)相結(jié)合,可明顯提高同期分娩率[12]。隨著批次化生產(chǎn)的實(shí)施,單次定時(shí)輸精和集中分娩護(hù)理有助于提高斷奶仔豬成活率,可能成為未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)[13]。但如果母豬排卵時(shí)間與排卵集中度掌握不好,單次定時(shí)輸精很可能引起分娩率和產(chǎn)仔率降低,目前我國(guó)應(yīng)用尚有限。
可通過(guò)對(duì)妊娠期滿母豬進(jìn)行誘導(dǎo)分娩實(shí)現(xiàn),該技術(shù)基于分娩機(jī)理模擬分娩啟動(dòng)時(shí)激素變化,利用外源激素人為調(diào)控分娩進(jìn)程,使母豬在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)集中分娩[14]。一般來(lái)說(shuō),由于斷奶期、發(fā)情持續(xù)期和妊娠期的差異,同批母豬自然產(chǎn)仔時(shí)間范圍大約為10 d。通過(guò)同期分娩處理,可使批次化生產(chǎn)達(dá)到全進(jìn)全出效果。為獲得較高的仔豬存活率,同期分娩處理時(shí)須加強(qiáng)接產(chǎn)護(hù)理,以提高批次化生產(chǎn)效果。
同期分娩常用藥物為前列腺素2α(PGF2α)、PGF2α類似物或縮宮素[15],研究表明,注射PGF2α后可使92%的母豬在工作日產(chǎn)仔[13],有利于對(duì)仔豬精細(xì)護(hù)理和拯救弱仔,便于仔豬交叉寄養(yǎng),降低了仔豬死亡率。盡管也有同期分娩的不利影響報(bào)道,這主要與同期分娩藥物使用不當(dāng)有關(guān),一般PGF2α及其類似物注射時(shí)間不應(yīng)早于預(yù)產(chǎn)期前2 d,過(guò)早注射常常會(huì)導(dǎo)致仔豬出生重低、分娩時(shí)間延長(zhǎng)、死胎增加[13]。
利用前列腺素誘導(dǎo)黃體溶解和縮宮素加強(qiáng)子宮收縮的作用,將二者聯(lián)用,可增加同期分娩效果[15],Kirkden等(2013)在注射前列腺素20~24 h后注射縮宮素,可迅速啟動(dòng)分娩,增加工作時(shí)間出現(xiàn)分娩的比例[12]。但另有研究表明,使用縮宮素會(huì)增加母豬難產(chǎn)比例[16-17],這很可能與注射縮宮素時(shí)母豬子宮頸尚未完全開(kāi)張有關(guān)[18]。Kirkwood等(1995)研究表明,與僅使用前列腺素相比,前列腺素與縮宮素聯(lián)用雖縮短了產(chǎn)第一頭仔豬的時(shí)間,但會(huì)造成母豬難產(chǎn)而增加平均產(chǎn)仔間隔。因此,母豬同期分娩應(yīng)慎重選擇縮宮素[19]。
近年來(lái)研究表明,卡貝縮宮素較縮宮素作用更持久,可作為安全、高效的縮宮素替代品。注射前列腺素后24 h注射卡貝縮宮素,可快速啟動(dòng)分娩并減少產(chǎn)仔間隔[20],因此,卡貝縮宮素很可能是一種有前景的縮宮素替代品。
3.1.1 初步探明外源促性腺激素引起子宮容受性相對(duì)降低的機(jī)制
針對(duì)外源促性腺激素處理后母豬排卵數(shù)增加,但產(chǎn)仔數(shù)增加不明顯的問(wèn)題,中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)對(duì)其機(jī)制進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)外源促性腺激素處理可導(dǎo)致母豬卵泡大量發(fā)育,排卵前雌激素水平顯著升高,引起胚胎附植期間ERα-FGF-ERK 通路過(guò)度激活,子宮腔上皮細(xì)胞過(guò)度增殖,子宮內(nèi)膜容受性下降,從而影響了胚胎附植。
3.1.2 優(yōu)化建立了多種定時(shí)輸精技術(shù)程序
在十三五國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助下,建立了母豬卵泡發(fā)育B超檢測(cè)平臺(tái)[21],實(shí)現(xiàn)了定時(shí)輸精程序處理后卵泡發(fā)育過(guò)程的可視化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),并以此為基礎(chǔ),開(kāi)發(fā)建立了兩點(diǎn)式查情定時(shí)輸精、誘導(dǎo)發(fā)情促排實(shí)時(shí)輸精、誘導(dǎo)發(fā)情實(shí)時(shí)輸精等技術(shù)程序。
3.1.3 證實(shí)卵巢初始狀態(tài)對(duì)定時(shí)輸精程序處理效果具有重要影響
當(dāng)后備母豬卵巢初始狀態(tài)是黃體期時(shí),對(duì)其進(jìn)行定時(shí)輸精(FTAI)程序處理,效果最優(yōu),而當(dāng)其靜立發(fā)情時(shí)進(jìn)行FTAI程序處理,對(duì)卵泡發(fā)育和排卵同步性及繁殖性能均產(chǎn)生負(fù)面影響,因此,豬場(chǎng)在實(shí)施FTAI 程序時(shí),應(yīng)避開(kāi)母豬發(fā)情期。PMSG預(yù)處理可調(diào)整群體后備母豬卵巢狀態(tài),對(duì)于優(yōu)化后備母豬FTAI程序是可行的,有利于提高豬場(chǎng)批次化生產(chǎn)效果。
3.1.4 建立多種類型批次化生產(chǎn)工藝
隨著定時(shí)輸精和同期分娩技術(shù)的不斷完善和提高,批次化生產(chǎn)在我國(guó)規(guī)模豬場(chǎng)應(yīng)用越來(lái)越廣泛,并根據(jù)豬場(chǎng)生產(chǎn)目標(biāo)、硬件設(shè)施配置、養(yǎng)豬規(guī)模大小等建立了多種類型的批次化生產(chǎn)工藝。目前,常用的有1周批、2周批、3周批、4周批和5周批等周批次模式,也有12 d批、16 d批和18 d批等特殊批次模式。每一種模式對(duì)應(yīng)的繁殖生產(chǎn)周期(妊娠期+哺乳期+斷配間隔)和哺乳期略有不同,如2、4、5周批對(duì)應(yīng)的哺乳期為21 d,繁殖生產(chǎn)周期為140 d;3周批對(duì)應(yīng)的哺乳期為28 d,繁殖生產(chǎn)周期為147 d;而1周批可根據(jù)其哺乳期長(zhǎng)短分為兩種模式,當(dāng)哺乳期為21 d時(shí),其繁殖生產(chǎn)周期為140 d,當(dāng)哺乳期為28 d時(shí),其繁殖生產(chǎn)周期為147 d。12 d、16 d、18 d批對(duì)應(yīng)的哺乳期為25 d,繁殖周期為144 d。
3.2.1 烯丙孕素
烯丙孕素對(duì)于調(diào)控后備母豬性周期同步化具有重要作用,是母豬批次化生產(chǎn)關(guān)鍵藥物之一。烯丙孕素最初由英特威公司開(kāi)發(fā),用于母豬和母馬的同期發(fā)情調(diào)控,此外還可提高母豬分娩率,防止母豬早產(chǎn)、斷奶后背膘過(guò)厚,增加仔豬初生體重、仔豬數(shù)量,減少木乃伊胎等。寧波三生生物科技有限公司與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)合作研發(fā),于2018年2月首次獲得烯丙孕素國(guó)家二類新獸藥證書。接下來(lái),寧波第二激素廠、北京市科益豐生物技術(shù)發(fā)展有限公司、杭州裕美生物科技有限公司等多家單位的產(chǎn)品相繼獲得國(guó)家二類新獸藥證書。
3.2.2 卡貝縮宮素
批次化生產(chǎn)需保證母豬分娩相對(duì)集中,以便為全進(jìn)全出奠定基礎(chǔ)??ㄘ惪s宮素作為縮宮素的合成類似物,通過(guò)選擇性結(jié)合到子宮平滑肌纖維上的特異性受體,引起子宮節(jié)律性收縮,增加其頻率和張力,作用較縮宮素更強(qiáng)。該藥物有助于縮短母豬產(chǎn)程和產(chǎn)仔間隔,為母豬批次化生產(chǎn)中非常有前景的同期分娩關(guān)鍵藥物。2020年9月,寧波三生生物科技有限公司與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)合作,獲得卡貝縮宮素國(guó)家二類新獸藥證書。
3.2.3 PMSG質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提升
我國(guó)PMSG原料藥標(biāo)準(zhǔn)中,PMSG效價(jià)僅為≥100單位/mg[22],而歐洲藥典和日本藥典規(guī)定,其效價(jià)分別為≥1 000單位/mg和≥2 000單位/mg,比我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)分別高10倍和20倍。而低效價(jià)PMSG會(huì)導(dǎo)致母豬卵泡囊腫,并影響受胎率[23]。因此,提高PMSG效價(jià)對(duì)于母豬批次化生產(chǎn)具有重要意義。近年來(lái),國(guó)內(nèi)制藥企業(yè)經(jīng)工藝創(chuàng)新,大幅提高了PMSG效價(jià),改善了藥品效果。曾昭成等(2020)報(bào)道,同低效價(jià)PMSG(220單位/mg)相比,高效價(jià)PMSG(2 580單位/mg)產(chǎn)品顯著提高了后備母豬排卵數(shù)、分娩率、窩產(chǎn)總仔數(shù)和窩產(chǎn)活仔數(shù)[22];吳俊輝等(2020)也證實(shí),使用高效價(jià)PMSG產(chǎn)品母豬受胎率較低效價(jià)PMSG 高出了11.77%[24]。
實(shí)施批次化生產(chǎn),使母豬由隨機(jī)發(fā)情配種轉(zhuǎn)變?yōu)榧邪l(fā)情配種,單位時(shí)間精液需求量大幅上升。如何保障合格精液的充足供應(yīng),是批次化生產(chǎn)面臨的難題之一。采用子宮體低劑量深部輸精技術(shù),可節(jié)省一半甚至2/3的精液用量,成為產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)焦點(diǎn)。2012年,中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)率先獲得低劑量深部輸精器專利技術(shù),推動(dòng)了低劑量深部輸精技術(shù)的推廣應(yīng)用,一定程度上緩解了批次化生產(chǎn)精液需求不均衡導(dǎo)致的優(yōu)質(zhì)精液供應(yīng)不足矛盾,并與全國(guó)畜牧總站合作,凝聚國(guó)內(nèi)相關(guān)專家修訂了《豬人工授精技術(shù)規(guī)程》,將低劑量深部輸精技術(shù)列為規(guī)程重要內(nèi)容。目前,該規(guī)程已通過(guò)國(guó)家標(biāo)委會(huì)組織的技術(shù)評(píng)審。
實(shí)施批次化生產(chǎn)后,豬場(chǎng)繁殖性狀評(píng)價(jià)指標(biāo)也應(yīng)有所變動(dòng),否則難以科學(xué)評(píng)價(jià)批次化生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)與配種工人的業(yè)績(jī)[25]。如當(dāng)前豬場(chǎng)采用的配種分娩率指標(biāo),其計(jì)算公式為(分娩母豬數(shù)r配種母豬數(shù)),而批次化生產(chǎn)條件下母豬全部配種,這樣,由于分母增大,即使批次化生產(chǎn)取得優(yōu)秀的成績(jī),也很難從配種分娩率反映。為避免因考核指標(biāo)設(shè)定不合理而否定批次化生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)和潛力,全國(guó)母豬定時(shí)輸精技術(shù)開(kāi)發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用協(xié)作組率先提出了參繁母豬的概念,即所有準(zhǔn)備參加配種的母豬(選種后發(fā)生疾病和淘汰的母豬除外)。進(jìn)而提出了參繁母豬妊娠率和參繁母豬分娩率等指標(biāo),而這些指標(biāo)與當(dāng)前豬場(chǎng)常用的配種妊娠率配種分娩率相比,具有明顯的合理性和科學(xué)性。其具體公式如下:
參繁母豬妊娠率=妊娠母豬數(shù)/參繁母豬數(shù)h 100%
參繁母豬分娩率=分娩母豬數(shù)/參繁母豬數(shù)h 100%
配種妊娠率=妊娠母豬數(shù)/配種母豬數(shù)h 100%
配種分娩率=分娩母豬數(shù)/配種母豬數(shù)h 100%
非洲豬瘟在我國(guó)的暴發(fā),二元母豬數(shù)量驟減,遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)需求。為此,大量三元母豬被留作繁殖母豬,以緩解母豬不足的產(chǎn)業(yè)之急。但突出問(wèn)題是三元母豬發(fā)情率低、發(fā)情癥狀不明顯、繁殖性能較差,定時(shí)輸精技術(shù)對(duì)于解決上述問(wèn)題發(fā)揮了關(guān)鍵作用。生豬復(fù)養(yǎng)過(guò)程中,批次化生產(chǎn)能夠?yàn)樨i場(chǎng)留出充足空欄消毒時(shí)間、減少轉(zhuǎn)群;此外,批次化生產(chǎn)的仔豬日齡接近,疫苗免疫后抗體水平整齊,在消滅病原體、切斷傳播途經(jīng)、提高群體免疫力等方面也將形成獨(dú)特優(yōu)勢(shì),為有效防控非洲豬瘟等傳染病發(fā)揮重要作用,有力促進(jìn)生豬產(chǎn)能恢復(fù)。
近年來(lái),隨著養(yǎng)豬業(yè)快速發(fā)展,批次化生產(chǎn)模式應(yīng)用越來(lái)越廣泛,特別是受到非洲豬瘟疫情威脅后,整個(gè)養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)對(duì)生物安全防控措施高度重視,而批次化生產(chǎn)正是順應(yīng)了疫病防控和產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢(shì),使豬場(chǎng)提升了生物安全水平和管理水平,充分挖掘了企業(yè)資源優(yōu)勢(shì)和生產(chǎn)潛能,降低了綜合成本[26]。相對(duì)于傳統(tǒng)的連續(xù)生產(chǎn)模式,批次化生產(chǎn)能真正實(shí)現(xiàn)全進(jìn)全出,更好地阻斷疾病在不同批次豬群間的傳播,提高豬群健康水平;提高飼料轉(zhuǎn)化效率,減少欄舍、獸藥及疫苗等浪費(fèi),降低生產(chǎn)成本;優(yōu)化母豬利用率和周轉(zhuǎn)率,提升生產(chǎn)成績(jī)??傊?,批次化生產(chǎn)將極大地促進(jìn)豬場(chǎng)轉(zhuǎn)型升級(jí),提升養(yǎng)豬綜合效益。