胚蛋注射的應(yīng)用及研究進(jìn)展

馮昊南，王柯蓉，喬冰珂，王梟鴻，綦 才，劉安芳，唐 雪

（西南大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，重慶 402460）

1 家禽胚胎發(fā)育后期的生理特點(diǎn)

胚胎發(fā)育后期是家禽生理變化最重要的時(shí)期，由于臨近出殼，胚胎的機(jī)體活動(dòng)頻繁，需要供給大量的能量，然而卵黃中營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)能力早已達(dá)到極限，能量物質(zhì)尤為缺乏，因此，胚胎在這一階段主要依靠糖代謝來進(jìn)行供能[1]。此時(shí)，肝臟的糖異生作用加強(qiáng)，大量動(dòng)員羊水和胸肌中的蛋白質(zhì)，為胚胎后期的活動(dòng)提供能量[2]。胸肌中的蛋白質(zhì)降解導(dǎo)致胸肌萎縮，影響家禽生長潛力的發(fā)揮及生產(chǎn)性能。由于代謝的程序化，胚胎發(fā)育后期營養(yǎng)物質(zhì)的缺乏可能對(duì)家禽造成長期且不可逆的影響[3]。胚蛋注射技術(shù)能夠?qū)⑼庠葱誀I養(yǎng)物質(zhì)注射到胚蛋中，使家禽胚胎發(fā)育后期營養(yǎng)物質(zhì)缺乏的情況得到改善，促進(jìn)家禽在胚胎期及出殼后的生長發(fā)育[4-9]。

2 胚蛋注射技術(shù)的應(yīng)用及研究進(jìn)展

胚蛋注射又名胚蛋給養(yǎng)，即向胚蛋中補(bǔ)充外源性的營養(yǎng)物質(zhì)，以此來促進(jìn)家禽在胚胎期及出殼后的生長發(fā)育。該技術(shù)來源于獸醫(yī)上的胚蛋接種技術(shù)，獸醫(yī)上主要利用此技術(shù)來進(jìn)行免疫。美國科學(xué)家Uni 借鑒胚蛋接種技術(shù)建立胚蛋注射技術(shù)[10]。也有報(bào)道稱胚蛋注射技術(shù)最早是由Al-Murrani 在其1982年的研究中首先應(yīng)用[11]。

2.1 注射部位與注射時(shí)間

胚蛋注射的部位有羊膜腔、卵白、卵黃囊、尿囊、尿囊血管和氣室，營養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)以上部位注射進(jìn)入胚蛋后，均可不同程度地被胚胎吸收和利用，促進(jìn)胚胎發(fā)育和生長[12]。不同的注射部位，不同的家禽種類，其最佳的注射時(shí)間也有所不同，注射液的性質(zhì)和生理作用可能同樣影響著最佳注射時(shí)間。以雞為例，卵白注射一般在卵白被尿囊絨毛膜覆蓋之前進(jìn)行，即2～9胚齡；卵黃囊注射應(yīng)在18 胚齡之前；尿囊注射應(yīng)在19 胚齡之前；尿囊血管注射多在10～17 胚齡；氣室注射在3～18 胚齡為宜；羊膜腔是離胚胎最近的腔室，注射到羊膜腔中的外源物質(zhì)，利用效率高，目前關(guān)于胚蛋注射的研究，大多使用羊膜腔注射，注射時(shí)間多為孵化后期（以孵化約第18 天進(jìn)行注射最為常見），因?yàn)樵诜趸笃?，家禽胚胎可通過口腔來吞食羊膜腔中的羊水，以此來吸收注射到羊膜腔的外源物質(zhì)，外源物質(zhì)通過口腔進(jìn)入消化道，進(jìn)而促進(jìn)家禽胚胎的生長發(fā)育及改善雛禽出殼后的生長發(fā)育效果，激發(fā)其生長潛力，但羊膜腔注射可能會(huì)使胚胎產(chǎn)生較大的應(yīng)激，在一定程度上影響其推廣和應(yīng)用[13-15]。

2.2 注射物質(zhì)種類及其作用效果

目前已有的研究報(bào)道中，用于胚蛋注射的外源物質(zhì)主要可以分為5 大類：碳水化合物、氨基酸、維生素、生長激素和其他類型的注射物[19-20]。注射液的體積（mL）可按蛋重（g）的1.6%計(jì)算，注射液的滲透壓在400～600 mOsm 最佳，注射液的溫度盡可能與注入部位的溫度相近，一般要求注射前要將注射液預(yù)熱至孵化溫度[17]。

2.2.1 碳水化合物

目前已有多種碳水化合物應(yīng)用于胚蛋注射的技術(shù)，但注射效果存在著較大的爭議，爭議的焦點(diǎn)在于注射碳水化合物對(duì)孵化率的影響。有研究報(bào)道，胚蛋注射碳水化合物普遍會(huì)降低孵化率[16-18]。但也有研究認(rèn)為，胚蛋注射碳水化合物對(duì)孵化率并無顯著影響[19-20]。董信陽的研究則表明，胚蛋注射碳水化合物可顯著提升孵化率，也可能顯著降低孵化率，影響孵化率的關(guān)鍵則在于碳水化合物的濃度[21]。事實(shí)上，碳水化合物種類繁多，其理化性質(zhì)也存在一定的差異，同時(shí)，前人研究中所使用的注射液濃度、注射劑量、注射方法、注射時(shí)間、試驗(yàn)動(dòng)物等都存在著差異，因此并不能從較為單一的角度來判斷胚蛋注射碳水化合物對(duì)孵化率的影響。

雖然胚蛋注射碳水化合物可能會(huì)對(duì)孵化率產(chǎn)生不良影響，但其對(duì)于幼禽的有益作用仍不容忽視。目前的研究普遍認(rèn)為，胚蛋注射碳水化合物能夠提高家禽胚胎的能量儲(chǔ)備，提高出殼重，并減少胸肌蛋白質(zhì)的動(dòng)員；同時(shí)，碳水化合物能通過刺激腸上皮細(xì)胞增殖，增加絨毛表面積，提高相關(guān)酶的活性和上調(diào)消化吸收相關(guān)基因的表達(dá)量來促進(jìn)腸道的發(fā)育，改善出雛品質(zhì)。

2.2.2 氨基酸

胚蛋注射氨基酸的注射效果同樣存在爭議，有研究等認(rèn)為胚蛋注射氨基酸并未對(duì)家禽的發(fā)育產(chǎn)生有益作用，相反還可能大幅降低孵化率。但隨著研究的深入，已有越來越多的研究證明了胚蛋注射氨基酸的可靠性。李震洋等研究表明，胚蛋注射氨基酸對(duì)家禽有多方面益處，是一種能夠提高養(yǎng)殖效益的技術(shù)手段[22]。部分用于胚蛋注射的氨基酸類營養(yǎng)劑及注射效果見附表[2,13,17-18,20,23-28]。

2.2.3 維生素

維生素是人和動(dòng)物營養(yǎng)、生長所必需的某些少量化合物，在機(jī)體內(nèi)含量極微，對(duì)機(jī)體代謝和健康的作用極大。在家禽胚胎發(fā)育的早期和中期，卵內(nèi)的脂類被氧化用于供能。氧化過程伴隨著大量自由基的產(chǎn)生，導(dǎo)致細(xì)胞損傷，尤其是細(xì)胞膜中多不飽和脂肪酸的降解。維生素可抵消自由基的負(fù)面影響，從而保護(hù)胚胎免受損害[29]。維生素對(duì)胚胎發(fā)育有積極作用，已開始被應(yīng)用于胚蛋注射中。Kucharskagaca 等報(bào)道表明，外源維生素的攝入有助于禽類的生長，并且能調(diào)節(jié)肉雞的抵抗力[14]。Goel 等研究證明，胚蛋注射VB1、VB2、VE 可提高雛雞法氏囊的重量，注射VA、VB6、VE 可提高雛雞的胸腺重量，且能獲得更好的體液免疫[30]。胚蛋注射VB6可提高雛雞的孵化率，但注射VE和VB1會(huì)引起部分胚胎在孵化前死亡，但卻提高了雛雞14和28 日齡的體重[31]。Selim 等報(bào)道，胚蛋注射維生素A 和維生素C 能夠提高鴨的體重和飼料轉(zhuǎn)化率，并且這種對(duì)體重的提高并不是短期的或者是暫時(shí)的，其能提高鴨的最終體重[32]。Salary 等研究表明，胚蛋注射VE 30 mg 可提高雞對(duì)禽流感、傳染性支氣管炎和雞瘟等疾病的抵抗力[33]。Nowaczewski等研究表明，胚蛋注射維生素C 能提高鴨的孵化率，但不能改善雞的孵化率[34]。

2.2.4 生長激素

由于激素的廣泛有效性，其已經(jīng)開始被應(yīng)用于胚蛋注射技術(shù)。目前運(yùn)用于胚蛋注射的激素并不多，胰島素樣生長因子-Ⅰ（IGF-Ⅰ）是目前研究的重點(diǎn)。IGF-Ⅰ是一個(gè)70 個(gè)氨基酸的多肽，能夠影響動(dòng)物機(jī)體內(nèi)細(xì)胞的分化與組織的存活等。這種激素負(fù)責(zé)刺激來自內(nèi)胚層、外胚層和中胚層20 多種細(xì)胞的DNA 合成，同時(shí)還能刺激家禽孵化期肌肉細(xì)胞的增殖和分化。研究表明，在孵化第3天向種雞蛋內(nèi)注射人源IGF-Ⅰ，可顯著提高公雞的體重、胸肌重和心臟重，但這種提高并未體現(xiàn)在母雞上。劉賀賀研究表明，胚蛋注射IGF-Ⅰ能促進(jìn)鴨體重的增長與肌肉發(fā)育[35]。IGF-Ⅰ的作用還體現(xiàn)在對(duì)骨骼發(fā)育的影響上，研究表明，胚蛋注射IGF-Ⅰ能夠提高公雞的脛骨和股骨長度，并且能提高股骨的骨骼強(qiáng)度，此外，骨骼中的羥脯氨酸水平能夠得到提高[36]。

附表 胚蛋注射氨基酸類營養(yǎng)劑的部分研究

2.2.5 其他類型注射液

目前的研究中，還有一些其他的物質(zhì)也被應(yīng)用到了胚蛋注射。這些物質(zhì)普遍能夠?qū)ε咛ズ陀浊莸陌l(fā)育產(chǎn)生積極影響。Hajati 等曾將葡萄籽提取物（GSE）應(yīng)用于胚蛋注射技術(shù)，在孵化第18 天向種蛋中注射該物質(zhì)，并顯著提高孵化率[37]。但該物質(zhì)對(duì)雛雞的出殼重并無提高，但提高了雛雞的平均日增重和采食量。此外，該物質(zhì)的注射降低回腸中大腸桿菌群中的菌數(shù)量。

L-肉堿曾被應(yīng)用于胚蛋注射中，該物質(zhì)在胚胎發(fā)育中起重要作用，能夠促進(jìn)脂肪酸的?；鶑穆腰S轉(zhuǎn)移到胚胎組織中，但雞胚在孵化時(shí)合成L-肉堿的能力有限，因此該物質(zhì)被應(yīng)用于胚蛋注射中。但目前尚未觀察到胚蛋注射L-肉堿對(duì)胚胎和畜禽發(fā)育的促進(jìn)作用，相反，其對(duì)胚胎的發(fā)育存在一些負(fù)面影響，如造成胚胎死亡、延長孵化時(shí)間、降低孵化率，但造成這些負(fù)面影響的原因尚不明確[38]。

β-羥基-β-甲基丁酸（HMB）是亮氨酸代謝的一種中間產(chǎn)物，屬于丁酸鹽類物質(zhì)。HMB 在肌肉蛋白質(zhì)代謝中發(fā)揮著重要作用，能增大肌肉體積減少體脂。馬友彪等曾將該物質(zhì)運(yùn)用于胚蛋注射中，并發(fā)現(xiàn)其能提高肉仔雞出殼重，增加衛(wèi)星細(xì)胞有絲分裂活性，促進(jìn)肉仔雞肌肉發(fā)育，加快肉仔雞生長[39]。

孫效名將鋅、錳運(yùn)用于胚蛋注射，不僅探究胚蛋注射對(duì)肉雞生長發(fā)育的影響，還進(jìn)一步探究胚蛋注射對(duì)子代造成的影響，該研究指出，胚蛋注射鋅提高了肉雞脛骨鋅含量和20 胚齡肝臟MT mRNA 表達(dá)水平，并能提高子代后期生長性能和全凈膛率；低鋅肉種雞胚蛋注射鋅提高了種蛋的孵化率；向胚蛋同時(shí)注射鋅和錳提高血漿T3含量和腿肌系水力[40]。

2.3 胚蛋注射方法的發(fā)展

胚蛋注射在10 多年前就已取得技術(shù)專利，但至今未在養(yǎng)禽業(yè)上廣泛應(yīng)用。注射方法的不成熟是阻礙其應(yīng)用于生產(chǎn)的主要因素之一。目前，對(duì)于胚蛋注射并沒有一套規(guī)范化的操作流程，大多數(shù)研究者的注射方法都是根據(jù)Uni 等的專利內(nèi)容并結(jié)合實(shí)際情況稍加改動(dòng)[10]。張曉昀運(yùn)用墨水示蹤法，明確在孵化后期向鴿胚羊膜腔胚蛋注射的注射時(shí)間和進(jìn)針深度，這是對(duì)胚蛋注射方法的一次重大優(yōu)化[41]。

目前國內(nèi)的胚蛋注射主要依靠人工操作，而國外已大量使用專用機(jī)器來代替人工操作。相較于人工操作，采用專用機(jī)器進(jìn)行胚蛋注射能夠提高工作效率。國內(nèi)目前已成功研發(fā)出全自動(dòng)胚蛋接種機(jī)并已投入商用，但并未廣泛應(yīng)用于國內(nèi)有關(guān)胚蛋注射的研究當(dāng)中。

3 展 望

在養(yǎng)禽業(yè)中，獲得優(yōu)質(zhì)幼禽是實(shí)現(xiàn)效益最大化的關(guān)鍵因素，胚蛋注射技術(shù)具有成為獲得優(yōu)質(zhì)幼禽新途徑的潛力。然而胚蛋注射技術(shù)由來已久，目前仍未被普遍應(yīng)用于養(yǎng)禽業(yè)中，究其原因，主要在于3個(gè)方面：注射液配方、注射方法和注射效果。雖然國內(nèi)外進(jìn)行了大量的胚蛋注射方面的研究，但仍未制定出一種普遍認(rèn)可且廣泛應(yīng)用的注射液配方；就注射方法而言，目前缺少一套統(tǒng)一的、規(guī)范的操作流程和操作標(biāo)準(zhǔn)，并且國內(nèi)目前采用的胚蛋注射方法相對(duì)落后，主要依靠人工操作，而國外已經(jīng)能夠使用機(jī)器代替人工操作；目前對(duì)胚蛋注射的效果還存在較大的爭議，其關(guān)鍵在于胚蛋注射是否能夠?qū)仪莸纳L發(fā)育產(chǎn)生長期或較大的促進(jìn)作用，同時(shí)，這種促進(jìn)作用能否提高養(yǎng)禽業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)此，未來胚蛋注射技術(shù)的發(fā)展應(yīng)當(dāng)以緊密結(jié)合養(yǎng)禽業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際，從注射技術(shù)的改進(jìn)和注射配方的研究入手。對(duì)于注射技術(shù)，應(yīng)盡快建立一套標(biāo)準(zhǔn)化的操作方案，同時(shí)普及機(jī)械化操作，提高工作效率，提高注射精度，并且，明確合適的注射部位和注射時(shí)間。與此同時(shí)，不僅要加快對(duì)新型注射液的發(fā)掘，還應(yīng)大力發(fā)展復(fù)合營養(yǎng)液的研發(fā)工作，制定出一種能夠有效促進(jìn)家禽生長發(fā)育，并且保證孵化率的受到養(yǎng)禽業(yè)認(rèn)可的注射液配方。在此基礎(chǔ)上，估算經(jīng)濟(jì)效益，判斷該技術(shù)是否具有應(yīng)用于生產(chǎn)的潛力和價(jià)值。