陳 芳，郭日紅，梅 承，施振旦*

（1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 畜牧研究所，南京 210014；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部 種養(yǎng)結(jié)合重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210014；3.東營(yíng)澳亞現(xiàn)代牧場(chǎng)，山東 東營(yíng) 257345）

奶牛繁殖性能對(duì)奶牛養(yǎng)殖的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益有舉足輕重的影響。提高奶牛繁殖性能可以節(jié)約養(yǎng)殖成本，增加產(chǎn)奶量，提高牛場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益。以100頭奶牛群體為例，當(dāng)配種受胎率為60%時(shí)，理論上5次輸精可使全部奶牛受胎；當(dāng)配種受胎率下降到30%時(shí)，需12次配種才可使全部奶牛受胎，大幅增加生產(chǎn)成本。而實(shí)際生產(chǎn)中，奶牛受胎率降低、屢配不孕會(huì)增加奶牛的淘汰率，縮短使用年限，使養(yǎng)殖綜合成本居高不下。通過(guò)調(diào)控奶牛生殖內(nèi)分泌機(jī)能提高奶牛繁殖性能，一直是奶牛業(yè)的研究熱點(diǎn)。目前生產(chǎn)中常采用注射或口服外源激素以調(diào)整奶牛發(fā)情配種的時(shí)間或排卵數(shù)量，并形成了常規(guī)的超數(shù)排卵技術(shù)用于胚胎移植和同步排卵技術(shù)配合定時(shí)輸精技術(shù)。雖然胚胎移植和同步排卵技術(shù)已經(jīng)在生產(chǎn)中大規(guī)模推廣應(yīng)用，但無(wú)法從根本上改善母牛卵巢機(jī)能、提高卵泡和卵子發(fā)育質(zhì)量，且隨著超數(shù)排卵次數(shù)增加，一級(jí)胚胎的獲得率呈下降趨勢(shì)，因此對(duì)繁殖性能的影響仍然有限。

為從根本上解決卵巢機(jī)能下降的問(wèn)題，中和卵泡顆粒細(xì)胞分泌的內(nèi)源性抑制素成為新的調(diào)控方法。免疫中和抑制素生物活性，可以打破奶牛生殖內(nèi)分泌激素間的動(dòng)態(tài)平衡，解除對(duì)促卵泡素（FSH）分泌的負(fù)反饋抑制作用，促進(jìn)垂體分泌更多量的FSH，從而促進(jìn)卵泡的發(fā)育；同時(shí)中和抑制素生物活性，能解除抑制素對(duì)卵泡顆粒細(xì)胞的不良作用，調(diào)節(jié)卵泡微環(huán)境，提高卵子和胚胎質(zhì)量。因此，將抑制素免疫技術(shù)與現(xiàn)有的奶牛繁殖調(diào)控技術(shù)結(jié)合，能夠大幅提高奶牛的生產(chǎn)效率和繁殖性能。文章將在這一領(lǐng)域做一綜述，以促進(jìn)抑制素免疫技術(shù)在提高奶牛繁殖性能上的推廣應(yīng)用。

1 奶牛繁殖性能下降的原因

在過(guò)去幾十年來(lái)，對(duì)奶牛產(chǎn)奶性能的選育使奶牛年產(chǎn)奶量從20世紀(jì)50年代的4 000 kg上升到8 000 kg以上，發(fā)達(dá)國(guó)家的高產(chǎn)牛群甚至達(dá)到平均單產(chǎn)15 000 kg。產(chǎn)奶量大幅上升的副作用是奶牛繁殖性能的持續(xù)下降，如產(chǎn)后首次配種的受胎率從65%下降到35%左右。我國(guó)規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)的配種受胎率為30%～45%；但在夏季高溫季節(jié)，南方牧場(chǎng)的配種受胎率僅達(dá)10%左右。造成奶牛繁殖機(jī)能下降的原因主要包含以下幾個(gè)方面。

1.1 產(chǎn)奶高峰期的能量負(fù)平衡

奶牛產(chǎn)后進(jìn)入泌乳高峰，而干物質(zhì)攝入量減少，難以滿足泌乳的高能量需求，造成奶牛自身的營(yíng)養(yǎng)代謝發(fā)生改變，動(dòng)用身體貯備營(yíng)養(yǎng)用于泌乳，最終導(dǎo)致奶牛發(fā)生能量負(fù)平衡（NEB）。產(chǎn)后NEB會(huì)導(dǎo)致雌激素和孕酮分泌減少，類(lèi)胰島素生長(zhǎng)因子-1（IGF-1）、丙氨酸、谷氨酰胺等激素和代謝產(chǎn)物發(fā)生改變，會(huì)直接影響卵泡生長(zhǎng)。此外在大量機(jī)體脂肪被消耗的同時(shí)，脂肪組織分泌的瘦素含量大幅降低，會(huì)降低促性腺激素釋放激素（GnRH）和促黃體生成素（LH）的分泌，降低對(duì)卵泡發(fā)育的促進(jìn)作用，使卵泡生長(zhǎng)停滯，表現(xiàn)為不發(fā)情。

1.2 炎癥及細(xì)菌內(nèi)毒素

脂多糖（LPS）是革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁成分，在菌體自溶或裂解后被釋放出來(lái)。高精低粗的飼糧往往會(huì)在瘤胃內(nèi)產(chǎn)生大量乳酸，造成瘤胃內(nèi)革蘭氏陰性菌死亡，繼而釋放LPS。發(fā)生乳房炎和子宮內(nèi)膜炎時(shí)，病灶內(nèi)生成大量革蘭氏陰性菌，所產(chǎn)生的LPS進(jìn)入血液循環(huán)，作用于下丘腦，改變促性腺激素的產(chǎn)生和釋放，抑制或降低垂體分泌LH；LPS也直接作用于卵泡顆粒細(xì)胞，降低雌二醇（E2）分泌水平，推遲排卵E高峰，從而推遲發(fā)情甚至抑制排卵。在發(fā)生炎癥及LPS作用下，很多組織細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生炎性因子（如白細(xì)胞介素-1、白細(xì)胞介素-6和腫瘤壞死因子等），誘發(fā)卵子凋亡，降低胚胎發(fā)育質(zhì)量和配種受胎率，并對(duì)生殖系統(tǒng)造成廣泛性損傷。

1.3 熱應(yīng)激

夏季高溫會(huì)對(duì)奶牛造成嚴(yán)重?zé)釕?yīng)激，可以直接或通過(guò)影響生殖內(nèi)分泌系統(tǒng)抑制卵泡的發(fā)育、成熟和排卵，降低卵子和早期胚胎的發(fā)育質(zhì)量，從而降低配種受胎率。此外熱應(yīng)激時(shí)腸道通透性增加，消化道內(nèi)大量的LPS通過(guò)腸黏膜屏障進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，血液中LPS水平急劇上升，進(jìn)一步降低奶牛的繁殖機(jī)能。

2 常用的繁殖調(diào)控技術(shù)

生產(chǎn)上為了提高奶牛生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，需縮短產(chǎn)犢間隔，控制在12～13個(gè)月，為此，需在母牛產(chǎn)后60～70 d對(duì)奶牛進(jìn)行首次配種。母牛產(chǎn)后卵巢機(jī)能恢復(fù)良好并盡早開(kāi)始繁殖活動(dòng)，對(duì)提高受胎率和縮短產(chǎn)犢間隔至關(guān)重要。目前常用調(diào)控技術(shù)有同步排卵（以及衍生的預(yù)同步、雙同步排卵）-定時(shí)輸精技術(shù)，以及配種后注射激素以促進(jìn)黃體發(fā)育的技術(shù)等。

2.1 同步排卵定時(shí)輸精技術(shù)

同步排卵-定時(shí)輸精（Oysynch-TAI）技術(shù)是在1995年由美國(guó)威斯康星大學(xué)的學(xué)者研發(fā)，目的是使母牛在產(chǎn)后60～70 d表現(xiàn)出正常的卵巢活動(dòng)和排卵，能夠及時(shí)輸精配種。該技術(shù)已經(jīng)在全世界被大范圍推廣應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)被簡(jiǎn)稱(chēng)為“079”程序，即在第0天注射100μg GnRH；第7天注射0.5 mg前列腺素（PGF2α）；第9天注射100μg GnRH，16～18 h后進(jìn)行人工輸精。

使用Ovsynch-TAI技術(shù)能使母牛產(chǎn)后及時(shí)恢復(fù)卵巢活動(dòng)和排卵，從而及時(shí)或較早參配，能夠較好提高繁殖工作成效、縮短產(chǎn)犢周期。但同步排卵-定時(shí)輸精程序處理牛的妊娠率僅35%左右，夏季奶牛情期受胎率甚至低于30%。這是由于該技術(shù)只能調(diào)控卵泡發(fā)育和排卵時(shí)間，無(wú)法提升卵泡質(zhì)量和卵子質(zhì)量。鑒于此，根據(jù)孕酮具有提高卵子發(fā)育和早期胚胎發(fā)育質(zhì)量的原理，研究人員對(duì)“079”程序進(jìn)行修改，一是在第0～7 d埋植孕酮緩釋陰道栓（CIDR）。該處理程序能夠在優(yōu)勢(shì)卵泡發(fā)育階段，使血液中孕酮維持一定濃度（1.0～1.5 ng／mL），作用于發(fā)育中的卵泡和卵子，提高卵子和后續(xù)早期胚胎的質(zhì)量，從而提高奶牛繁殖性能，一般實(shí)施以上程序后可使奶牛配種受胎率達(dá)40%～50%。二是將“079”程序重復(fù)兩次，形成雙同步排卵程序（double ovsynch，DO）。其第2，3針GnRH都會(huì)促進(jìn)卵巢排卵，并形成兩個(gè)黃體，從而分泌孕酮，以促進(jìn)定時(shí)輸精后的排卵質(zhì)量，通過(guò)此舉可將配種受胎率提高10百分點(diǎn)左右。與雙同步類(lèi)似的技術(shù)還有預(yù)同步程序（presynch-ovsynch），處理后母牛的受胎率與“079”方案相比并無(wú)顯著提高。

2.2 配種后激素處理

早期胚胎的發(fā)育和在子宮中的著床受胎受到卵巢黃體發(fā)育及孕酮分泌的影響。因此需在配種后第5天或第12天注射人絨毛膜促性腺激素（hCG）或GnRH，以促進(jìn)卵巢上的后續(xù)卵泡排卵形成副黃體，提高血液孕酮濃度，形成一個(gè)有利于早期胚胎發(fā)育和胚胎著床的激素環(huán)境，此舉理論上能夠提高母牛的受胎率，但不同的研究結(jié)論并不一致。

3 提高繁殖性能新方案——抑制素免疫技術(shù)

不斷提高母牛繁殖效率是奶牛養(yǎng)殖業(yè)持續(xù)追求的目標(biāo)，特別是期待著將配種受胎率從目前的30%～45%提高至20世紀(jì)50年代的60%水平甚至更高。目前的技術(shù)只能調(diào)控卵泡發(fā)育周期及排卵時(shí)間，不能提高卵泡和卵子發(fā)育質(zhì)量，難以把配種受胎率提高到50%以上。另外，預(yù)同步和雙同步技術(shù)存在需時(shí)較長(zhǎng)（如25 d）、頻繁注射激素（6次）、所需人工成本大的缺點(diǎn)，且不利于母牛福利。需要研發(fā)高效繁殖調(diào)控新技術(shù)，通過(guò)進(jìn)一步提高卵泡發(fā)育質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)高效繁殖。將抑制素免疫技術(shù)與同步排卵技術(shù)相結(jié)合，是目前提高奶牛繁殖性能的新方案。

抑制素是卵泡顆粒細(xì)胞分泌的一種糖蛋白激素，主要作用是抑制垂體FSH的分泌，使中樞對(duì)卵泡發(fā)育的促進(jìn)作用維持在恰當(dāng)?shù)纳矸€(wěn)態(tài)范圍之內(nèi)，最終使母牛發(fā)情時(shí)只排一個(gè)卵。另外，優(yōu)勢(shì)卵泡分泌的抑制素還可以通過(guò)旁分泌／自分泌方式作用于卵泡自身或其他小卵泡的顆粒細(xì)胞，從而抑制劣勢(shì)或后續(xù)小卵泡的發(fā)育并使之閉鎖淘汰。抑制素免疫可使母牛體內(nèi)產(chǎn)生特異性抗體，中和抑制卵泡分泌的內(nèi)源性抑制素的生物活性，促進(jìn)垂體分泌更多FSH，從而緩解能量負(fù)平衡、熱應(yīng)激、LPS等對(duì)卵泡發(fā)育的不利影響，提高卵泡發(fā)育質(zhì)量并促進(jìn)排卵。此外，中和抑制素的生物活性也能夠解除抑制素對(duì)卵子發(fā)育的不良影響，提高排出卵子的質(zhì)量和受精后早期胚胎的發(fā)育質(zhì)量。在過(guò)去十幾年來(lái)，研究人員將抑制素免疫技術(shù)應(yīng)用于提高奶牛繁殖性能，分別研發(fā)了大幅提高胚胎產(chǎn)量和質(zhì)量的高效超排技術(shù)，以及大幅提高母牛配種受胎率的同步排卵-定時(shí)輸精新技術(shù)。

3.1 抑制素免疫提高超排效率

將抑制素免疫技術(shù)與超排處理程序相結(jié)合，能夠促使更多卵泡對(duì)注射的外源FSH起反應(yīng)并發(fā)育和排卵。因此，經(jīng)抑制素免疫、超排后的胚胎產(chǎn)量提高50%左右，而且胚胎質(zhì)量大幅提高，如一級(jí)胚百分率從常規(guī)超排的20%左右提高到近60%。此外在利用常規(guī)精液、性控精液、長(zhǎng)期持續(xù)超排的胚胎生產(chǎn)中，抑制素免疫均可顯著提高胚胎的產(chǎn)量和質(zhì)量。這些結(jié)果說(shuō)明抑制素免疫可以促進(jìn)卵子發(fā)育成熟，從而提高超數(shù)排卵處理產(chǎn)生的胚胎的質(zhì)量。

3.2 提高同期發(fā)情-定時(shí)輸精牛的受胎率

抑制素免疫可提高母牛卵巢機(jī)能、卵子及早期胚胎發(fā)育質(zhì)量，在提高母牛繁殖性能方面表現(xiàn)出巨大潛能，因此最近10年以來(lái)，研究人員將主動(dòng)抑制素免疫技術(shù)與同步排卵-定時(shí)輸精技術(shù)相結(jié)合，以研發(fā)提高奶牛繁殖性能的新技術(shù)，特別是要提高夏季熱應(yīng)激狀態(tài)下奶牛的配種受胎率。在前期工作中，在夏季于“079”程序的首天，對(duì)母牛注射1 mg抑制素抗原，并在免疫后第6天開(kāi)始連續(xù)監(jiān)測(cè)血液指標(biāo)。結(jié)果顯示，抑制素免疫能夠顯著提高母牛血液FSH、E2和活化素的濃度，也能夠提高配種后15天妊娠識(shí)別時(shí)期的血液干擾素-τ濃度，并將配種受胎率從25%提高至45%。但是研究也發(fā)現(xiàn)，經(jīng)抑制素免疫的母牛配種后血液孕酮濃度上升較慢，說(shuō)明抑制素免疫可能不利于黃體發(fā)育和孕酮分泌。由此推測(cè)，抑制素免疫對(duì)奶牛受胎率的提高主要?dú)w因于免疫母牛卵子和早期胚胎質(zhì)量的提高。

為進(jìn)一步提高奶牛配種受胎率，結(jié)合前人所述“一定濃度孕酮有利于卵子和早期胚胎發(fā)育質(zhì)量”的基礎(chǔ)，最新的研究將抑制素免疫、CIDR陰道栓和“079”程序聯(lián)合應(yīng)用，即在“079”程序的首天，對(duì)母牛進(jìn)行抑制素免疫，同時(shí)埋植CIDR陰道栓至第7天撤栓（見(jiàn)圖1）。這種組合處理在提高奶牛繁殖性能方面取得了新的突破：經(jīng)上述處理后奶牛配種后9～15 d血液干擾素-τ濃度比對(duì)照組奶牛高一倍，說(shuō)明抑制素免疫大幅提高了早期胚胎的發(fā)育質(zhì)量。同時(shí)，新技術(shù)將南方亞熱帶地區(qū)的夏季配種受胎率從8.0%提高到44.0%，北方地區(qū)夏季從26.7%提高到64.7%、春季從45.0%提高至70.0%。這充分說(shuō)明，將抑制素免疫和CIDR處理結(jié)合，應(yīng)用到同步排卵-定時(shí)輸精技術(shù)中，形成了大幅提高奶牛繁殖性能的新技術(shù)，能夠?qū)⒛膛Ｅ浞N受胎率從目前的30%～45%提高到60%以上。

圖1 抑制素免疫-同期發(fā)情技術(shù)流程示意圖Fig.1 The process of combining inhibin immunitysimultaneous estrus technology

此外，對(duì)目前一系列研究數(shù)據(jù)的分析顯示，如果將熱應(yīng)激對(duì)奶牛受胎率的不良影響定為-1.00，則孕酮的改善效果為0.72，抑制素免疫的改善效果為1.68。此結(jié)果表明，使用CIDR和抑制素免疫均有克服熱應(yīng)激、提高受胎率的效果，但抑制素免疫的作用效果是CIDR的2倍以上。將抑制素免疫和CIDR兩種處理結(jié)合應(yīng)用，產(chǎn)生了提高母牛繁殖性能的理想效果。

4 小結(jié)與展望

結(jié)合了抑制素免疫和CIDR的同步排卵-定時(shí)輸精技術(shù)，能夠緩解熱應(yīng)激對(duì)奶牛繁殖造成的不良影響，加強(qiáng)卵巢機(jī)能，大幅提高奶牛配種受胎率，縮短產(chǎn)犢間隔，增加奶牛養(yǎng)殖綜合經(jīng)濟(jì)效益，適合在大型現(xiàn)代化牛場(chǎng)中推廣應(yīng)用。

對(duì)于北方牛場(chǎng)，抑制素免疫不利于黃體發(fā)育和孕酮分泌的問(wèn)題可能會(huì)在冬季寒冷時(shí)更為明顯。可結(jié)合配種后強(qiáng)化黃體功能的處理方法，在配種后第5天給牛注射hCG或GnRH以形成副黃體，提高孕酮的合成和分泌，從而進(jìn)一步提高冬季免疫母牛的配種受胎率。

在抑制素免疫的基礎(chǔ)上，也可以進(jìn)一步研發(fā)“新型雙同期”技術(shù)。在前期研究中發(fā)現(xiàn)，注射抑制素抗原后，抗體能夠在血液中持續(xù)存在45 d。如果在“079”處理第10天首次配種受胎率為60%，則40%的牛在將第30天返情，再次配種的受胎率也達(dá)到60%。因此在免疫后的30 d內(nèi)對(duì)奶牛進(jìn)行兩次配種，理論總受胎率可能達(dá)到70%以上，即能在很短時(shí)間內(nèi)取得接近全年的累計(jì)繁殖業(yè)績(jī)，突顯了該技術(shù)巨大的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。