Mark J. Estienne， Swine Research Physiologist， Department of Animal and Poultry Sciences， Tidewater Agricultural Research and Extension Center， and Allen F. Harper， Extension Specialist， Department of Animal and Poultry Sciences， Tidewater Agricultural Research and Extension Center

    在美国，母猪通过人工授精技术(AI)繁殖的比例，1991年不足8%，到2000年增加到近70%。AI技术相对于自然交配有很多的优势。公猪精液一旦收集，可以在扩充其中被稀释成多个授精剂量，可以用于几个繁殖母猪的受精。这使得优秀公猪的基因被更广泛的应用，增加了群体遗传性状的改良速度。在一个使用人工智能的猪场可以饲养更少的公猪，饲料、兽医和场房等成本因此会大大降低。通过AI技术，新基因可以在低健康风险的情况下被引入猪群。最后，使用AI技术可以节省繁育室的时间和劳力。
    人工授精程序可以分为以下主要流程：精液收集、评估、稀释；检测发情；和受精。本文的论述了检测发情同步以及恰当的授精技术。
母猪的生殖生理
    为了有效地检测发情(热)和成功地使用发情同步的方法，生产者必须对母猪的生殖生理学和解剖学有一个基本的了解。图1到3说明了内分泌系统和解剖学，影响发情。发情始于脑下垂体，位于下方的大脑和分泌一些激素进入血液，包括促黄体生成素(LH)和促卵泡激素(FSH)。LH和FSH被叫做促性腺激素。
    未达到性成熟的母猪，其促性腺激素的分泌水平很低，但是6-8月龄时，在性成熟（第一次发情期）前激素水平明显升高。在初次发情的前两三天的时间内，血液中的LH和FSH水平增加引起两边卵巢的滤泡迅速生长。成熟的滤泡会分泌雌激素到血液中，引起母猪与发情有关的生理与行为的变化。此外，每个滤泡包含一个卵细胞，当它从滤泡中释放出来，并且与精子结合，将发育为一个胚胎。
    血液中雌激素水平上升到一定值时，会引起脑垂体大量分泌LH，形成一个峰值，当达到这个峰值，预示着发情周期即将到来。LH峰可以促使卵细胞从滤泡中排放到输卵管中。排卵的时机因个体不同有很大差异，平均水平为发生在发情后40小时。精子与卵细胞受精发生在输卵管，输卵管位于卵巢与子宫之间，受精卵之后进入到子宫，并在附着在子宫壁上，进一步发育为胚胎。
    卵细胞排出后卵巢发育为黄体，黄体分泌孕酮到血液中。在发情周期的黄体期（大约4-16天）期间，孕酮抑制脑垂体分泌LH和FSH，抑制滤泡生长。
    如果卵细胞在发情期内没有受精，或者胚胎在子宫分泌PGF激素的16天内没有附着到子宫内，PGF促进黄体退化，孕酮的分泌水平下降。孕酮的水平下降导致LH和FSH的水平上升，滤泡开始生长，新的发情周期又开始。母猪的发情周期为18-22天，怀孕、哺乳、营养缺乏或疾病等会打断周期。
    如果卵细胞成功受精，并且附着到子宫中，PGF激素就不会释放到血液中，整个妊娠其黄体不会退化并分泌高水平的孕酮到血液中，孕酮维持机体妊娠状态，抑制滤泡生长和子宫收缩。
    经过114天的妊娠期，子宫会释放大量的PGF到血液中，引起黄体退化。最终导致孕酮水平降低，子宫开始收缩，胎儿出生。
    在哺乳期，LH和FSH的分泌水平被抑制，保持卵巢缺乏卵泡。消除哺乳刺激可以使促性腺激素的水平增加，滤泡迅速增长，雌激素水平迅速上升。母猪在4-7天内重返发情周期，雌二醇引导LH峰的出现及排卵的发生。

   

图1.母猪中垂体对卵巢的控制

图2.母猪生殖器官解剖图

图3.未成年母猪卵巢黄体及滤泡展示。虚线表示黄体，A表示滤泡

发情期测定
    AI技术中最为关键的部分就是准确的测定发情期。发情期的持续时间是可变的，未性成熟的小猪为38小时成年母猪为53小时。最为对血液中高浓度的雌激素的应答，以下的一些或所有的信号可能表明一头母猪马上要进入到发情期：
a阴户红肿，阴蒂放大，
b 阴户有粘液分泌分泌出来，
c 精神紧张，焦虑不安，
d 沿着围栏前后移动，
e 频繁排尿，
f 尖叫
g 摄食减少
h 爬上其它母猪或以被其它母猪爬的姿势站立
I 竖起耳朵，屈膝、弓背
    静立反射是母猪发情最好的指标，应尽快准备授精。母猪发情期静立反射是对来自公猪的视觉、听觉、嗅觉、触觉刺激的综合反应。显然，最好的发情检测系统应采用所有的这些刺激因素进行检测。因此，无论什么情况下，生产者应该定期检查母猪发情周期，或者通过公猪直接刺激母猪来检测发情周期。
    母猪应该确保每天检测一到两次（尽可能间隔时间为12小时）发情周期。平均每天两次的发情检测，有利于比较准确的发现发情预兆，发情周期的检测时间最好发生喂食前，或者喂食后至少1小时。在发情检测期间，允许母猪与公猪直接亲密接触几分钟，观察是否存在之前提到的发情症状。
    维持静立反射状态需要消耗大量的能量。如果一个发情周期的母猪变得疲惫，她可能对公猪的出现反应迟钝，并且几个小时内不会重新表现出静立反射。因此，公猪的曝光仅限于检测发情的一小群母猪。不检测发情时，将公猪关到远离母猪的猪舍，极大的增加发情母猪在下一次发情检测表现出静立反射的可能性。
在许多猪场中，母猪被喂养在限位栏里，母猪无法直接接触公猪。因为母猪在限位栏中，让一头公猪在母猪面前缓慢经过，几个饲喂工人进行压背检测，可以有效的检测到发情母猪。在限位栏中发情的母猪会向前移动，并表现静立反射，当压倒发情母猪的背可以感觉到母猪向后顶。实质上，它们在准备公猪爬跨。如果要到未发情的母猪，它会移开试图躲避。
母猪同步发情
AI技术可以使同时发情的一大群母猪得到交配。因此，同步发情检测与AI技术的使用相得益彰。以下描述的是母猪发情同步检测技术，包括激素产品的使用技术，激素被美国食品与药物管理局允许应用在母猪生产。这些激素在图4中列出。

   
图4.应用于母猪发情同步检测的激素产品

 

断奶母猪。当群体平均哺乳两到四周母猪处于良好的身体状况时群体断奶有利于母猪同步发情，断奶后4到7天会表现出发情。
就像之前提到的，断奶后通常会一起脑垂体释放LH和FSH数量的升高，之后引起滤泡的生长，发情，排卵。然而，在一些母猪中，尤其是一些在夏季断奶或者身体条件较差和哺乳期食欲不振的母猪，内分泌系统会分泌失调，这些猪的引起滤泡发育的LH和FSH激素的分泌会延迟或停止，结果会导致，断奶后母猪不会重新发情或发情时间延迟。
P.G.600是一种促使断奶母猪发情的药物，其价格大约为4.50美元每剂量，包含400单位的孕马血清促性腺激素（PMSG）和200单位的人绒毛促性腺激（HCG），这些激素可以分别模仿FSH和LH的作用。因此，当P.G.600被适当的给予到母猪的体内，滤泡可以正常发育，之后母猪会进入发情期和正常排卵。
图5 描述了70头夏季断奶后28天仍然没有发情的约克夏猪的发情周期，这些母猪一半肌肉注射P.G. 600，另一半注射空白对照剂作为对照组。相比对照组，断奶到发情间隔以及断奶后未发情的状况在注射P.G. 600 7天或更多几天后显著改善。两组的窝产仔数相近。

   

图5 夏季断奶后28天仍然没有发情的约克夏猪的发情情况。35头母猪肌肉注射P.G. 600，另一半作为空白对照组。记录结果表明用P.G. 600治疗的母猪重新发情的时间比对照组的要少。未发情母猪的比例在注射P.G. 600 7天或更多几天后显著减少。两组的窝产仔数相近。

如果对所有断奶后母猪使用P.G. 600，考虑到全部用药会延迟某些母猪发情的风险，生产者应只对延迟发情的母猪用药。第一次和第二次生产以及身体状况较差的母猪易造成发情延迟。
另一种替代方法，取消所有断奶母猪注入P.G. 600，日常检查断奶母猪发情和繁殖母猪发情情况，使其回归自己的发情周期。给那些断奶7天没有进入发情期的母猪注射P.G.600。这些母猪应该在采取治疗措施后五天内回到发情起，并可以受精。因此，只有延迟回到发情期的母猪需要使用P.G.600治疗。
青春期前的后背母猪。运输和公猪的影响可以用来引起青春期前的后背母猪同步发情。用运输工具将猪运输到新设备或新位置，通常要将动物的混合，可引起15%到30%的接近正常的青春期年龄的母猪同步发情。有研究表明接近青春期的后备母猪与到一个成熟的公猪接触会引起30%至90%的母猪在三到七天内发情。许多种猪群经理在生产中将运输和公猪两种手段彼此结合。
P.G. 600，对年龄至少5.5个月和体重至少185英镑的后备母猪可有效地诱导同步发情。在萨福克郡潮水农业研究与推广中心(TAREC)的一个实验表明，42头长白猪x约克夏注射P.G. 600，每日在成熟的公猪前检查发情状况，结果显示，百分之八十三的后备母猪(35/42)在注射后不到七天发情。在这些后备母猪从注射到发情的平均间隔是4.3天。图6显示的是使用P.G.后发情同步的程度。

图6. 注射P.G. 600发情的母猪，长白猪x约克夏(n = 42)。百分之八十三的后备母猪(35/42)在注射后不到七天发情，并且大多数的后备母猪诱导发情后显示正常发情周期。但是请注意，这些母猪第二次和第三次发情周期发情同步性下降。

在这项研究中，后备母猪没有交配。值得注意的是，通常后备母猪用P.G. 600诱导后显示正常的发情周期。事实上，最初对P.G. 600有反应的后备母猪，第二次使用P.G. 600诱导有97.1%(34/35)同步发情，第三次有94.3%(33/35)同步发情。在许多猪群，后备母猪通常在第二或第三发情进行交配，以便母猪排较多的卵，从而增加窝产仔数。为后续育种P.G. 600有可能在后备母猪第二或第三次发情连续被用来提高同步发情率。然而，如图6所示，后备母猪同步发情率随P.G. 600的使用时间下降。
随机发情的后备母猪和母猪。首先，重要的是要注意P.G. 600刺激断奶母猪和青春期前的后备母猪发情，而不是成熟的后备母猪或处于发情周期母猪。因此，P.G. 600不能用于一群处于随机发情循环的母猪的同步。
2003年，美国食品和药物管理局批准使用的altrenogest用于有至少一个发情周期的成熟的后备母猪发情同步。Intervet销售公司将0.22%altrenogest的溶解液注册商标为Matrix用于猪的同步发情。根据标签，Matrix (6.8毫升含15毫克altrenogest /头)混在每个后备母猪的日常饲料，每天一次，连续服用14天。14日治疗费用大约每头22美元。后备母猪屠宰前21天不得使用Matrix治疗。
在世界范围内一系列的实验表明，altrenogest使用已成功使随机循环后备母猪同步发情。总结大量研究结果后备母猪连续进食altrenogest(12.5 - 15毫克/天)14到18天同步发情率大约在90%。有报告表明初次发情后，撤消altrenogest四到十天大多数后备母猪在五到七天开始发情。
在TAREC的一个研究显示，32头后备母猪两个正常的18到22天的发情周期至少18天日粮中包含15毫克的altrenogest。altrenogest撤消后，90.6%的后备母猪显示发情期在不到7天，平均撤退到发情间隔的时间为5.3天。图7显示了撤消altrenogest后同步发情的表现。还描述了日粮中没有altrenogest的预期的发情期(基于后备母猪的发情历史)。

   

图7. 撤消altrenogest后杂种的后备母猪(n = 32后备母猪)的发情情况。后备母猪连续每天配给含15毫克altrenogest的日粮 18天。超过90%的后备母猪在撤altrenogest不到七天之后显示发情期。还描述了日粮中没有altrenogest的预期的发情期(基于后备母猪的发情历史)

重要的是要注意，altrenogest不会有效地刺激青春期前的后备母猪的发情。Altrenogest的作用与一种口服抗孕酮和黄体酮相似。当用altrenogest饲喂一群处于发情周期的后备母猪，促性腺激素的分泌受抑制，因此，卵泡生长受阻。卵泡发展而言，altrenogest治疗的时间(通常是14到18天)内卵巢留在一个是静止状态。当停止altrenogest治疗，促性腺激素的分泌增加和卵泡生长随之而来。最终，后备母猪显示同步发情。
有一个问题是为什么必须接种altrenogest至少14天。这是因为成熟的后备母猪可能会随机循环，一个部分的后备母猪开始喂养altrenogest时可能正处在发情周期的黄体期，而黄体积极分泌孕酮。正如上面提到的，孕酮抑制促性腺激素的分泌和卵泡发展。这些特定的后备母猪必须给与充分的时间回归自然。否则，他们不会显示一个同步发情即使altrenogest喂养可能已经停止了。
混合的青春期前的和随机循环后备母猪。在育种操作中，有组织的后备母猪是不常见的，通常是一个混合着青春期前的和成熟的猪群。此外，有时一群后备母猪的循环状态是未知的。P.G.600刺激青春期前的后备母猪发情，但母猪处在不同的发情周期。另一方面，独自使用altrenogest有利于成熟的随机循环后备母猪高效同步，但对青春期前的后备母猪发情期效果有限。因此，结合altrenogest(15毫克/天为14天)和P.G. 600 （撤销altrenogest治疗后24小时）对于混合的青春期前和成熟的后备母猪的发情期同步是一个有效手段。P.G.600的使用会刺激青春期前的后备母猪进入发情期，终止altrenogest治疗将导致后备母猪处于发情期前期。此外， TAREC的工作一再表明，撤消altrenogest后24小时使用P.G.600，将增加成熟随机循环后备母猪的排卵率。
授精
确实有很多商用授精导管。然而，很少有比较使用不同类型的导管对母猪饲养繁殖性能影响的研究。声称一个导管比另一个导管好是纯粹的投机。通常决定什么样的导管用于猪农场是经济水平和个人偏好。为了保护牲畜健康，不要重复使用授精设备，使用一次性AI设备，进行人工受精。
受精前，用纸巾清洗外阴，用非杀精子的润滑剂涂抹导管尖端的外套。舒展阴户唇，插入繁殖导管。角导管略向上移动，通过生殖道，有助于防止进入尿道，通向膀胱。将导管轻轻穿过阴道，直到你感到阻力，表明已达到宫颈导管(图8)。使用spirette-type导管，把仪器逆时针方向旋转直到它锁进子宫颈，删除spirette，把它顺时针而轻轻向外拉。使用foam-tipped导管，提供前进的压力直到球状提示被锁到子宫颈，消除球鼻导管尖，轻轻地向外拉。

   

图8.雌性生殖系统解剖。揭露了宫颈和阴道的里面的构造。一个spirette-type育种导管锁在子宫颈。

温和地混合精液和稀释剂。分发的精液：在三到五分钟的时间内小心的轻轻挤压容器，以避免精液过度回流的而流出阴道。偶尔，导管的尖端可能被锁定，导致宫颈组织阻塞精液的流动，如果发生这种情况，通过旋转导管把它复位。
虽然静立反应对人工授精的成功而言不是必要的，但一般在受精过程静立反应会使雌性授精更容易。因此，拥有一个公猪在附近有利于人工授精的进行。然而，要记住的静立反应需要相当的能量消耗，母猪可能会变得疲劳。如果有大量的母猪需要授精，在人工授精之前一些母猪与公猪之间可以用帘子隔开。
已经报道：在受精时公猪的存在会引起母猪的脑下垂体释放催产素进入血液。催产素是一种蛋白质激素，在它的作用是刺激子宫和输卵管的肌肉收缩。在人工授精过程中，这些收缩会有助于精液被卷入生殖道(自我受精)。自我受精也可以通过在受精时背压揉乳房等手段达到。
北卡州立大学研究已经证明了，在技术人员的缺乏经验或使用的精液超过72小时情况下，受精前两到三分钟注入5 IU的催产素可改善产仔率和窝产仔数。在这两种情况下，不到可行的最优数量的精子细胞被输入雌性的生殖道，催产素注射可能引起肌肉收缩，帮助精子移动而受精。受孕剂量中包含的精子细胞数目减少和催产素治疗可能是合理的。
研究还显示了技术员做人工授精可以显著影响产仔率和窝产仔数。AI过程最好是由耐心，细致的人来操作。其他研究已经表明，技术人员执行超过十次人工授精，才能够休息，产仔率会降低8%至9%。
授精时机
人工授精的成功高度依赖于准确的发情检测。授精时间通常依据首次发现发情时间。因为农场母猪发情时间长短、排卵开始时间、排卵持续时间、以及卵子和精子存活时间存在许多变数，因此很难描述一个准确的操作适用于所有授精过程(授精的数量和时间)。
一般来说，最佳授精时间为雌性排卵前(在母猪排卵之前0至24小时和在后备母猪0到12小时)。因为生产者不能准确地确定母猪确切的排卵时间，为了成功授精，可在发情周期是至少执行两次人工授精。如果猪发情三天，可能会有一些额外的好处，可进行第三交配。这是非常重要的，然而，母猪已经不再发情则无需进行人工授精，因为这样做将影响繁殖性能。
总结
相比自然交配，AI制造商提供许多便利。受益于这种技术，但是，需要一个高水平的管理和承诺执行必要的程序正确。如果人工授精操作正常，繁殖性能大于或等于通过自然交配。人工授精能够成功的关键是能够准确地检测发情。最有效的发情检测系统是一种采用成熟的发情检测或压力检测。AI允许大量的雌性同时交配，有许多使猪同步发情的方法。放置精液进入雌性生殖道是一个相对简单的过程，可以经过短暂的培训学会。最后，在发情期进行两次授精可增加授精成功几率。
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责任编辑：张育静