母豬批次化生產(chǎn)研發(fā)進(jìn)展

李俊杰 ，王 棟 ，劉 彥 ，翁士喬 ，田見暉

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，河北 保定 071000；2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，北京 100193；3.中國農(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，按計劃補(bǔ)充后備母豬，并利用生物技術(shù)，實現(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)勢是可實現(xiàn)豬場的全進(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，我國在母豬定時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，批次化生產(chǎn)對防控非洲豬瘟疫情、促進(jìn)生豬產(chǎn)能快速恢復(fù)發(fā)揮了關(guān)鍵性作用?；诖?，文章對母豬批次化生產(chǎn)研究歷史、技術(shù)優(yōu)勢、關(guān)鍵技術(shù)以及我國的研發(fā)進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

1 母豬批次化生產(chǎn)研究歷史

豬場批次化生產(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)豬場規(guī)模日益擴(kuò)大，豬場生產(chǎn)效率提升日益引起歐美等國養(yǎng)豬從業(yè)者重視。1949年，美國威斯康星大學(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輸精技術(shù)逐漸建立。接下來，歐美等畜牧業(yè)發(fā)達(dá)國家利用前列腺素、縮宮素或卡貝縮宮素等藥物又建立了分娩控制技術(shù)，實現(xiàn)了母豬同步分娩。定時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110萬頭母豬中，86%通過定時輸精實現(xiàn)了批次化生產(chǎn)[4]，充分挖掘了母豬生產(chǎn)潛能和豬場生產(chǎn)資源，并實現(xiàn)了全年均衡生產(chǎn)[5]。目前，法國40%豬場采用三周批次生產(chǎn)模式[6]。批次化生產(chǎn)已逐漸成為發(fā)達(dá)國家豬場推廣應(yīng)用的重要生產(chǎn)管理方式。

我國豬場批次化生產(chǎn)尚處于起步階段，“十二五后期，陸續(xù)出現(xiàn)母豬定時輸精與批次化生產(chǎn)的報道，但由于技術(shù)不完善，早期定時輸精效果差異較大。有研究表明，定時輸精可提高母豬繁殖性能[7]，但也有對母豬繁殖性能無顯著影響甚至可能會使其降低的報道[8-9]。2016年，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)合國內(nèi)高等院校、科研院所、規(guī)模養(yǎng)豬企業(yè)和制藥企業(yè)，成立了全國母豬定時輸精技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用與開發(fā)協(xié)作組，并成功獲得十三五國家重點研發(fā)計劃項目資助，系統(tǒng)進(jìn)行了母豬定時輸精與批次化生產(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，同時，組織技術(shù)人員多次赴德國養(yǎng)豬企業(yè)考察，有效推動了母豬批次化生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用。尤其是2018年我國暴發(fā)非洲豬瘟以來，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，定時輸精與批次化生產(chǎn)技術(shù)對于提高母豬發(fā)情配種率和豬場生物安全意義重大，有效推動了我國生豬復(fù)養(yǎng)和產(chǎn)能恢復(fù)。

2 批次化生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)

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，對母豬發(fā)情、配種、分娩時機(jī)的相對精準(zhǔn)掌控是成功的關(guān)鍵，當(dāng)前，定時輸精、單次輸精、同期分娩技術(shù)有效解決了上述難題。

2.1 性周期與卵泡發(fā)育同步化

可通過定時輸精技術(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，定時輸精程序存在一定差異。

2.1.1 后備母豬

因后備母豬個體間發(fā)情時間隨機(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，可通過同期斷奶實現(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]。

2.2 配種同步化

性周期與卵泡發(fā)育同步化處理可實現(xiàn)母豬配種同步化[4]，同批母豬可實現(xiàn)同一天配種，對妊娠期長的母豬進(jìn)行同期分娩誘導(dǎo)，可使仔豬群整齊劃一。大量研究證實，采用定時輸精技術(shù)實現(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)行單次定時輸精，可顯著縮短豬群分娩時間范圍，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)的實施，單次定時輸精和集中分娩護(hù)理有助于提高斷奶仔豬成活率，可能成為未來發(fā)展趨勢[13]。但如果母豬排卵時間與排卵集中度掌握不好，單次定時輸精很可能引起分娩率和產(chǎn)仔率降低，目前我國應(yīng)用尚有限。

2.3 分娩同步化

可通過對妊娠期滿母豬進(jìn)行誘導(dǎo)分娩實現(xiàn)，該技術(shù)基于分娩機(jī)理模擬分娩啟動時激素變化，利用外源激素人為調(diào)控分娩進(jìn)程，使母豬在預(yù)定時間段內(nèi)集中分娩[14]。一般來說，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)仔時間范圍大約為10 d。通過同期分娩處理，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及其類似物注射時間不應(yīng)早于預(yù)產(chǎn)期前2 d，過早注射常常會導(dǎo)致仔豬出生重低、分娩時間延長、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，可迅速啟動分娩，增加工作時間出現(xiàn)分娩的比例[12]。但另有研究表明，使用縮宮素會增加母豬難產(chǎn)比例[16-17]，這很可能與注射縮宮素時母豬子宮頸尚未完全開張有關(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)第一頭仔豬的時間，但會造成母豬難產(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 我國在母豬批次化生產(chǎn)領(lǐng)域取得的重要進(jìn)展

3.1 母豬批次化生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)不斷優(yōu)化

3.1.1 初步探明外源促性腺激素引起子宮容受性相對降低的機(jī)制

針對外源促性腺激素處理后母豬排卵數(shù)增加，但產(chǎn)仔數(shù)增加不明顯的問題，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)對其機(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 通路過度激活，子宮腔上皮細(xì)胞過度增殖，子宮內(nèi)膜容受性下降，從而影響了胚胎附植。

3.1.2 優(yōu)化建立了多種定時輸精技術(shù)程序

在十三五國家重點研發(fā)計劃資助下，建立了母豬卵泡發(fā)育B超檢測平臺[21]，實現(xiàn)了定時輸精程序處理后卵泡發(fā)育過程的可視化動態(tài)監(jiān)測，并以此為基礎(chǔ)，開發(fā)建立了兩點式查情定時輸精、誘導(dǎo)發(fā)情促排實時輸精、誘導(dǎo)發(fā)情實時輸精等技術(shù)程序。

3.1.3 證實卵巢初始狀態(tài)對定時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，對其進(jìn)行定時輸精（FTAI）程序處理，效果最優(yōu)，而當(dāng)其靜立發(fā)情時進(jìn)行FTAI程序處理，對卵泡發(fā)育和排卵同步性及繁殖性能均產(chǎn)生負(fù)面影響，因此，豬場在實施FTAI 程序時，應(yīng)避開母豬發(fā)情期。PMSG預(yù)處理可調(diào)整群體后備母豬卵巢狀態(tài)，對于優(yōu)化后備母豬FTAI程序是可行的，有利于提高豬場批次化生產(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)在我國規(guī)模豬場應(yīng)用越來越廣泛，并根據(jù)豬場生產(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周批對應(yīng)的哺乳期為21 d，繁殖生產(chǎn)周期為140 d；3周批對應(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)其哺乳期長短分為兩種模式，當(dāng)哺乳期為21 d時，其繁殖生產(chǎn)周期為140 d，當(dāng)哺乳期為28 d時，其繁殖生產(chǎn)周期為147 d。12 d、16 d、18 d批對應(yīng)的哺乳期為25 d，繁殖周期為144 d。

3.2 批次化生產(chǎn)相關(guān)藥品研發(fā)取得重要突破

3.2.1 烯丙孕素

烯丙孕素對于調(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家二類新獸藥證書。接下來，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農(nóng)業(yè)大學(xué)合作，獲得卡貝縮宮素國家二類新獸藥證書。

3.2.3 PMSG質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提升

我國PMSG原料藥標(biāo)準(zhǔn)中，PMSG效價僅為≥100單位/mg[22]，而歐洲藥典和日本藥典規(guī)定，其效價分別為≥1 000單位/mg和≥2 000單位/mg，比我國的標(biāo)準(zhǔn)分別高10倍和20倍。而低效價PMSG會導(dǎo)致母豬卵泡囊腫，并影響受胎率[23]。因此，提高PMSG效價對于母豬批次化生產(chǎn)具有重要意義。近年來，國內(nèi)制藥企業(yè)經(jīng)工藝創(chuàng)新，大幅提高了PMSG效價，改善了藥品效果。曾昭成等（2020）報道，同低效價PMSG（220單位/mg）相比，高效價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，使用高效價PMSG產(chǎn)品母豬受胎率較低效價PMSG 高出了11.77%[24]。

3.3 低劑量深部輸精技術(shù)應(yīng)用日趨廣泛

實施批次化生產(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。2012年，中國農(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，并與全國畜牧總站合作，凝聚國內(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)程已通過國家標(biāo)委會組織的技術(shù)評審。

3.4 批次化生產(chǎn)評價體系不斷完善

實施批次化生產(chǎn)后，豬場繁殖性狀評價指標(biāo)也應(yīng)有所變動，否則難以科學(xué)評價批次化生產(chǎn)的優(yōu)勢與配種工人的業(yè)績[25]。如當(dāng)前豬場采用的配種分娩率指標(biāo)，其計算公式為（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，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)勢和潛力，全國母豬定時輸精技術(shù)開發(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%

3.5 批次化生產(chǎn)對促進(jìn)我國生豬產(chǎn)能恢復(fù)發(fā)揮了關(guān)鍵作用

非洲豬瘟在我國的暴發(fā)，二元母豬數(shù)量驟減，遠(yuǎn)不能滿足市場需求。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，定時輸精技術(shù)對于解決上述問題發(fā)揮了關(guān)鍵作用。生豬復(fù)養(yǎng)過程中，批次化生產(chǎn)能夠為豬場留出充足空欄消毒時間、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特優(yōu)勢，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)。

4 結(jié)語

近年來，隨著養(yǎng)豬業(yè)快速發(fā)展，批次化生產(chǎn)模式應(yīng)用越來越廣泛，特別是受到非洲豬瘟疫情威脅后，整個養(yǎng)豬產(chǎn)業(yè)對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，使豬場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)勢和生產(chǎn)潛能，降低了綜合成本[26]。相對于傳統(tǒng)的連續(xù)生產(chǎn)模式，批次化生產(chǎn)能真正實現(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，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。總之，批次化生產(chǎn)將極大地促進(jìn)豬場轉(zhuǎn)型升級，提升養(yǎng)豬綜合效益。