郭晓飞，张金龙，李义海，田见晖，李俊杰，翁士乔，张效生*

（1.天津市畜牧兽医研究所，天津 300381；2.中国农业大学动物科学技术学院，北京 100193；3.河北农业大学动物科技学院，河北保定 071001；4.宁波三生药业有限公司，浙江宁波 315100）

人工授精技术可以提高优秀公猪的利用效率，同期发情技术则可以提升母猪群的繁殖水平。1949 年，威斯康星大学的Tanabe 等[1]利用绵羊的垂体提取物对经产母猪和后备母猪进行注射后，报道了较早的母猪同期发情和人工授精技术联合运用的效果，即逐步产生了母猪定时输精技术。1990 年，拥有110 万头母猪群的东德将定时输精管理操作技术运用于其86%的母猪生产中，标志着该技术大规模化生产应用的成熟[2]。经过几十年的研发应用，定时输精技术已在欧美各国被广泛应用[3]。经过于2016 年成立的全国母猪定时输精技术研究和产业化应用协作组的推动，我国大型养猪场已开始逐步实现定时输精的实际生产应用[2]。

在养殖企业实际生产中，有10%～30%的后备母猪存在隐性发情，由于没有被观测到明显的发情表征而被耽误生产时间；有9%～21%的初产母猪在断奶后迟迟未显现发情特征而遭到淘汰；即便是经产母猪，在断奶7 d内的发情率也仅在75%～85%[2]。然而，以上隐性发情的母猪群体大部分均能照常排卵。通过定时输精技术可以促进母猪发情，增加母猪年产胎次数，减少母猪的非生产天数，从而提高母猪的生产利用效率[4]。因此，定时输精是未来规模化生猪养殖场实现母猪高效利用的重要繁殖生产技术。本研究主要对猪定时输精技术的发展历程、技术原理以及几种生殖激素的使用和输精方案的实施做一综述，为猪定时输精技术的生产应用提供参考。

1 猪定时输精技术原理

母猪的发情与排卵过程是由促性腺激素释放激素（Gonadotropin Releasing Hormone，GnRH）、促卵泡素（Follicle Stimulating Hormone，FSH）、促黄体素（Luteotropic Hormone，LH）、雌激素（Estrogenic Hormone，E2）、孕酮（Progesterone，P4）和催乳素（Prolactin，PRL）等激素的共同调节作用下完成。例如，经产母猪断奶后，由于失去仔猪对乳头和乳房的刺激，血液中PRL 水平迅速下降，导致下丘脑分泌GnRH 水平重新上升，进而刺激腺垂体释放FSH 和少量LH 以促进卵泡发育成熟；发育的卵泡产生E2促使母猪外部表现发情，当E2分泌至一定水平时，抑制FSH 分泌同时引发LH 峰，最终导致卵泡破裂排卵[5-6]。基于母猪的繁殖生理规律，定时输精技术是利用外源类似的生殖激素，人为调节并控制母猪群集中发情和排卵，从而实现在预定的时间内对繁殖母猪群进行人工授精。对于后备母猪，由于个体生理状态所处于的时期不同，卵泡发育处于不同阶段，通过持续饲喂孕酮类药物（烯丙孕素）可以调控后备母猪的情期阶段。对于经产母猪，一般通过统一断奶处理即可初步完成同期的目的；之后，再对2 种母猪群体应用卵泡和排卵同步化激素，选定特定时间完成人工输精操作。

1.1 调节母猪发情和卵泡发育的外源生殖激素 目前，用于刺激母猪卵泡发育的常用外源生殖激素为孕马血清促性腺激素（Pregnant Mare Serum Gonadotropin，PMSG）、马绒毛膜促性腺激素（Equine Chorionic Gonadotropin，eCG）和人绒毛膜促性腺激素（Human Chorionic Gonadotropin，hCG）或猪促黄体素（Porcine Luteotropic Hormone，pLH）联用等[7-9]。虽然eCG 通常做为FSH 的有效替代品，但其也具有LH 特性方面的批次性差异[10]。对于初产和后备母猪使用eCG 时，由于其内源性的LH 水平较低，需要将剂量增加至900～1 000 IU，或者选择具有LH 样活性的hCG与eCG 联用，优选200 IU 剂量的hCG 与400 IU 剂量的eCG 进行组合使用[10-11]。对于哺乳28 d 的母猪，断奶24 h 后，静脉注射500～750 IU eCG 可刺激其卵泡同步发育直至格拉夫卵泡阶段，这样可使母猪更早地结束哺乳期，并恢复卵巢的卵泡周期发育[12]。对于具有发情周期的空怀后备母猪，通过喂食孕酮类激素（丙烯孕素）14～18 d（15～20 mg/d）抑制内源性LH 分泌，在停药后5～7 d 内大约93% 的母猪可以进入发情期[13]。尽管eCG 和P4等激素可调控哺乳期或者发情间期至发情期的生理转换，但它还不能控制发情期至排卵期的时间间隔[14]。

1.2 调节母猪排卵的外源生殖激素 断奶母猪进行eCG处理后，一般还需要通过GnRH、hCG 或者pLH 等激素处理后，才能控制其排卵时间[15-16]。外源性GnRH 是通过作用于垂体组织水平来诱导母猪内源性LH 峰出现以控制最终排卵。因此，外源性的GnRH 效果往往取决于垂体内的 LH 储存水平[10]。例如，Driancourt 等[17]利用GnRH 的类似物Buserelin 处理断奶77 h 后的母猪，发现在处理后的32～44 h 期间100%的经产母猪被诱导排卵，而仅有50%的初产母猪在此期间排卵。Fries 等[18]利用GnRH 的另一类似物Lecirelin 处理发情期母猪40 h 时，可诱导70.9% 的母猪排卵（对照组48.2%），处理至48 h 时，可诱导92.7%的母猪排卵（对照组82.4%）；处理组的分娩率、仔猪出生总数、产活仔数、产死仔数和木乃伊胎儿与对照组间无显著差异，但可有效缩短发情持续期以及减少发情期和排卵期之间的时间间隔。hCG 作为LH 的类似物，其主要在卵巢组织水平上起作用，而不受垂体组织储存的内源性LH 的分泌影响。通常给母猪注射hCG 后，可诱导85%～90% 的母猪于处理后39～49 h 内排卵[10]。外源性p LH 也同样在卵巢组织水平上发挥作用，发情的后备母猪和经产母猪在注射pLH 35～40 h 后可诱发排卵[16]。建立在母猪个体事先经过eCG 等激素诱导发情同期化的基础上，GnRH、hCG或者p LH 均可调控母猪的排卵同步化，并且不会显著影响分娩率和窝产仔数等繁殖性状。

1.3 定时输精的时间确定 在20 世纪90 年代，研究者们就已发现母猪发情期间内的排卵时间变化多样，导致起始发情至排卵的时间间隔也会发生变化[19-21]。另外，母猪断奶后至起始发情的时间间隔（Wean-to-Estrus Intervals，WEI）也会存在个体差异。较短时间的WEI，无论是自然状态下还是在对外源促性腺激素的应答情况，都会表现为发情期的适当延长；相反，较长时间的WEI 会导致发情期有所缩短[14,22]。考虑到排卵往往发生于发情期约70% 的时间节点处，因此，其综合效应是WEI 较短的母猪其排卵时间较晚（起始发情至排卵时间间隔＞40 h），而WEI 较长的母猪其排卵时间较早（起始发情至排卵时间间隔＜24 h）。鉴于母猪排卵与发情、断奶的时间关联性，定时输精时间要么依赖于母猪断奶后的诱导发情时间，要么依赖于发情期内的诱导排卵时间[10]。

2 猪定时输精方案的研究进展

根据对激素处理母猪是否需要进行发情鉴定，可将猪的定时输精分为简式定时输精方案和精准定时输精方案。简式定时输精主要通过连续饲喂烯丙孕素一段时间，停喂数天后，是基于发情鉴定的定时输精技术。精准定时输精则是利用PMSG 调控母猪的发情和卵泡发育同期化，再凭借GnRH、hCG 或pLH 等生殖激素促进母猪排卵同步化，无需要对母猪进行发情鉴定，而在固定时间进行的定时输精方案。

2.1 简式定时输精方案

2.1.1 后备母猪的简式定时输精方案 在后备母猪上，简式定时输精方案仅需连续饲喂烯丙孕素即可实现。后备母猪一般可连续饲喂烯丙孕素14～18 d，停喂后5～7 d内查情，待出现静立反应时，可立即输精1 次，16 h 进行第2 次输精。Spencer 等[23]对青年后备母猪先进行400 IU 的eCG 和200 IU 的hCG 联用处理，10 d 后开始饲喂烯丙孕素持续14 d；停止饲喂后每天2 次查情，依据起始发情后24 h 或者24 h 和32 h 的时间节点进行定时输精，测得其试验母猪的排卵时间约为起始发情后33 h，并且得出授精和排卵时间间隔越长，后备母猪的妊娠率和胚胎存活率越低。

2.1.2 经产母猪简式定时输精方案 Driancourt 等[17]则通过给断奶后77 h 的母猪分别注射6、10、16 μg 的GnRH 类似物Buserelin 实施诱导排卵，发现分别有73%、73%和83%的试验母猪在注射后32～44 h 内排卵，但组间差异不显著；而3 组中的经产母猪在注射后的32～44 h 内100%排卵，初产母猪在此时间窗口内分别只有50%、50% 和67% 成功排卵。出现上述明显差异现象，即GnRH 在诱导初产母猪断奶后的排卵效果较差，可能因为如前所述的GnRH 诱导排卵很大程度上依赖于垂体内的 LH 储存水平。Zak 等[24]在检测到母猪起始发情后，立即注射5 mg pLH 进行诱导排卵，在发情出现后24～42 h 内进行2 次输精，发现pLH 有促进产仔数增加的趋势。Fontana 等[25]采用Zak 等[24]类似的pLH 处理方案，比较了定时输精时间（发情后24 h 单次输精，0 h 和24 h 2 次输精）对分娩率和排卵时间等指标的影响，结果发现差异不显著，指出经过pLH 处理的发情母猪，给予单次输精不比2 次输精效果差。结合现有的报道，针对经产母猪的简式定时输精方案：经产母猪断奶处理72 h 后，注射GnRH 诱导排卵，之后在32～44 h查情，待出现静立反应时，立即输精1 次，16 h 后再进行第2 次输精。

上述输精时间在一定程度上都依赖于发情鉴定。然而，除了查情次数和观测人员的评判经验会对发情鉴定有所影响以外[20,26]，查情工作本身在实际生产中也属于耗时耗力的劳动密集型项目[27-28]。因此，通过外源生殖激素对母猪发情和排卵的时间调控，严格意义上的程序化精准定时输精（Fixed-Timed Artificial Insemination，FTAI）更具有大规模商业应用前景。

2.2 精准定时输精方案

2.2.1 后备母猪精准定时输精方案 对于后备母猪实施FTAI，基本是通过饲喂烯丙孕素结合eCG 注射来调控卵泡生长，并选择适当时间注射GnRH、hCG 或p LH控制排卵时间，最终通过一两次固定精准时间进行人工授精。20 世纪80 年代，Davis 等[29]研究发现，连续饲喂烯丙孕素18 d 后第5、6、7 天进行的定时输精与发情鉴定后进行人工授精的后备母猪发情、分娩仔猪数和产活仔数差异不显著，并由此提出无需查情的精准定时输精有助于母猪育种群体的管理。Martinat-Botté 等[30]指出后备母猪在18 d 烯丙孕素饲喂预处理后24 h 给予eCG 注射，预处理后104 h 再给予GnRH类似物Buserelin 注射，在预处理后的128 h 和144 h进行2 次定时输精，结果相比于仅在预处理后104 h 进行Buserelin 注射的母猪，其排卵数还有所增加；并得出在预处理后更晚的120 h 进行Buserelin 注射时排卵的同步性较差。Degenstein 等[16]通过对后备母猪喂食14～18 d 的烯丙孕素，最后一次饲喂24 h 后注射eCG，在eCG 处理后的80 h 比较了hCG、pLH 和生理盐水处理对此后第32 小时进行定时输精的影响，发现pLH 处理组的排卵时间更加集中，即p LH 处理后定时输精的效果更佳。

在国内，由于pLH 的紧缺和国家的相关规定，pLH 并没有得到较为广泛的应用；一般都是通过注射GnRH 的类似 物Buserelin 和Triptorelin 来 间 接 促进pLH 的释放[31]。基于国内生殖激素公司所生产激素品类，后备母猪一般采用精准定时输精方案，即通过18 d 连续不断地对后备母猪饲喂烯丙孕素，并在停喂42 h 后注射1 000 IU 的PMSG 可保证卵泡发育同步化，80 h 后注射100 μg GnRH 以促进同时排卵，在此后的第24 小时和第40 小时进行2 次人工输精（精液中添加10 μg缩宫素效果更佳）[2,32]。

2.2.2 经产母猪精准定时输精方案 Christenson 等[33]针对哺乳3 周或6 周的母猪进行断奶24 h 后注射1 000 IU的PMSG，注射 后72 h 或56 h 给予500 IU 的hCG 处理，处理24 h 后进行单次人工授精的处理组产仔数极显著高于通过发情鉴定后进行人工授精的对照组。Brüssow 等[15]对初产和经产母猪断奶24 h 后注射1 000 IU的eCG， 注 射 后 在55～58 h 给 予25 μg 和50 μg 的GnRH-A 处理，在处理后的24 h 和42 h 进行2 次人工授精处理组的妊娠率、产活仔数与阳性对照组相差无几。Stewart 等[34]则通过在断奶96 h 后的母猪阴道内给予100 μg GnRH 类似物Triptorelin 诱导排卵，之后8 h 和32 h 进行2 次精准定时输精，发现实验母猪与自然发情后依据查情后多次授精的母猪的繁殖性能无明显差异。在国内，针对断奶母猪一般采用精准定时输精方案，即对哺乳3 周以上的母猪统一实施断奶，24 h 后注射1 000 IU 的PMSG 可保证卵泡发育同步化，72 h 后注射100 μg 的GnRH 以促进同时排卵，在此后的第24、40 小时进行2 次人工输精（精液中添加10 μg 缩宫素效果更佳）[32,35]。

3 猪定时输精手段及存在的问题

目前，猪生产中的定时输精技术在实际操作过程中一般采用子宫颈输精。子宫颈输精操作方便、简单，但需要较大剂量的精液以确保足够数量的精子到达子宫输卵管连接处，以便在输卵管的峡部建立可使所有排卵的卵母细胞受精的健康精子储存库。在进行子宫颈输精时，通常利用80～100 mL 稀释后的精液，携带25 亿～30 亿个精子，沉积至子宫颈后部的褶皱中来保证输精精子数量[36]。然而，有30%～40%的精子在输精后的1 h 内会通过生殖道回流的方式损失掉[37-38]，其余精子则必须要穿越生殖道内各种屏障才能到达子宫输卵管连接处，例如要继续克服子宫颈后的各种褶皱，逃避子宫内的免疫系统攻击等；最终，能到达子宫输卵管连接处的精子仅有1 万个，到达输卵管峡部的精子则仅有1 000 个[39]。绝大多数的精子并未参与受精，造成了精子的巨大浪费。为提高对公猪的精液利用率，未来可能需要借助一些其他输精手段来实现较少精液的输精，如子宫内输精、子宫角深部输精和利用内窥镜的子宫输卵管连接处输精和输卵管中部输精[40-43]。Rath[43]曾指出在子宫输卵管连接处输精时，只需输精体积0.5 mL、精子数量大于1×106个，则可以使发情母猪顺利受孕并产仔。

在输精过程中，精液一般来源于稀释后的低温保存精液，需要临时采精稀释或者短距离调运。逐渐发展起来的冻精技术可以实现较长时间的保存和运输，但在精子成活率、受精率和产仔数方面表现较低[44]。同时，随着技术进步和研究需求，未来经过荧光分选的性控精液和精子介导的转基因精液，这些新技术中的可供受精的精子数量少是一大瓶颈难题[36,45]。一方面需要选择更为合适的输精手段，保证更少的精子损失与正确的生殖道输精部位；另一方面需要借助更为精准的定时输精技术，确保在正确的受精时间段内提供充足的健康精子，最终寻找出完美的时空节点，完成必要的受精操作。

4 结 论

猪定时输精技术可大幅提高母猪利用效率，是养猪生产中简单有效的繁殖管理方法，方便规模化养猪企业高效地组织人员生产。不仅降低了配种员在查情和适时配种中的日常工作量，同时还可以解决一些母猪产后不发情的繁殖问题。鉴于猪定时输精技术的操作优势和对企业经济效益的贡献，在国内该技术将逐渐普及并进一步推动养猪业的集约化和批次化生产。另外，猪定时输精技术的生殖激素使用搭配或者输精时间点的选择仍有待改进研究；同时，定时输精与各种输精操作手段的组合搭配及其输精效果可能会成为未来的研究新热点。