專題報導

同期化發情處理對於乳牛繁殖效率之影響

行政院農業委員會畜產試驗所 楊德威

一、同期化處理之原理

  乳牛發情同期化乃是使用外源性前列腺素(PGF2α)中止黃體發育,並使黃體解體,繼而引起母畜發情、排卵。應用此法,母畜發情的時間並非很準確,因為此處理方法並不是濾泡生長的同期化,而只是黃體壽命的規則化。

  排卵同期化處理則是施打外源性GnRH促使腦下垂體激性腺素的釋放,刺激濾泡排出及形成新發育的黃體,於動情週期第7天注射PGF2α使發育中的黃體解體,而開始另一個新的濾泡發育、生長,此一功能性優勢濾泡因48小時後第二劑GnRH的注射而促使濾泡成熟、誘發排卵。

二、常用於同期化處理之外源性內泌素

1. 前列腺素(PGF2α)之應用

  當牛隻於動情週期內之黃體期階段注射外源性前列腺素(PGF2α),將導致黃體解體,使血中助孕酮濃度降低,而促使激性腺素分泌增加,引起雌畜發情、排卵。應用此法處理,母畜發情的時間並非很準確,發情時間的變異乃是由於PGF2α注射後,排卵前濾泡發育階段有很大的變異,以及注射PGF2α後與助孕酮濃度下降到基礎濃度的速率是沒有關聯性的。PGF2α注射時間,如果處於動情週期最初5日之黃體初期,則無解黃體的功能,造成PGF2α在使用上無形的限制;如果處於濾泡期,則牛隻將照原動情週期進行而發情。在實際應用上,若採用間隔11至14天,分別施打各一劑PGF2α,則兩次發情觀察期間,合計將超過7天。

2. 激性腺素釋素(GnRH)

  採用GnRH-PGF2α-GnRH排卵同期化的處理模式,即動情週期任一時間注射第一劑GnRH後,促使原有的濾泡排出,重新啟動另一個新的濾泡波。7天後注射PGF2α解掉原有濾泡排出所形成的黃體,促使新的一濾泡波形成一個優勢濾泡,此一優勢濾泡因48小時後注射第二劑GnRH注射,提升雌二醇(動情素),增大濾泡而誘發排卵。第二劑GnRH注射後24-32小時之間排卵,將排卵集中在8個小時的範圍內。此準確的同期化,可足以不須觀察發情,於注射第二劑GnRH後18-24小時進行人工授精(圖1)。

圖 1:排卵同期化處理方法

3. 助孕酮(progesterone)

  優勢濾泡的盛衰,是由助孕酮經負迴饋造成LH分泌的作用方式來調節。母牛血液中低助孕酮濃度下,會升高17β-雌二醇(17β-estradiol, E2)的濃度。牛隻持續於高雌二醇濃度,會降低其懷孕率。利用controlled internal drug release (CIDR-B,為一種插入牛隻陰道的裝置,每個裝置含有1.9克的助孕酮) 進行發情同期化,一般有三種方式:(1) 插入CIDR-B於牛隻的陰道10-12天。(2)插入CIDR-B於牛隻的陰道7天,並於取出時,牛隻注射一劑前列腺素(PGF2α)。(3)插入CIDR-B於牛隻的陰道10天,於第6天注射一劑前列腺素(PGF2α)。三種方式皆於CIDR-B裝置取出後的36-96小時,牛隻會顯現出發情行為。利用CIDR-B處理的一些研究結果顯示,母牛或女牛使用CIDR-B的處理,其懷孕率與觀察到發情而進行人工授精的懷孕率並沒有顯著的差異。

三、同期化處理對於乳牛繁殖管理之影響

1. 發情同期化

  發情同期化處理的方法被應用在泌乳牛群的繁殖管理上,好處可減少第一次及其後人工授精時間上的變異,使人工授精的操作更具有效率。泌乳牛群以PGF2α進行發情同期化處理後觀察發情、配種相較於母牛自發性的發情、配種,兩者懷孕率相近。然而,藉由發情同期化的方法,母牛發情的時間並非很準確,如前所述,間隔11至14天所施打的兩劑PGF2α,於兩次發情的觀察,合計將超過7天的期間。

  當母牛施打第三劑的PGF2α之後的72-80小時,採用定時配種,其懷孕率較母牛觀察到發情後進行人工授精明顯偏低低。研究結果顯示,多數母牛和女牛在第一次或第二次PGF2α注射後接受人工授精,只有18%泌乳牛和23%女牛在第三次PGF2α注射後接受人工授精。泌乳牛第三次PGF2α注射後,大多數接受定時人工授精,而且此次的人工授精,其懷孕率非常低(4.3%),此顯示前兩次接受人工授精的母牛,具規則化動情週期,懷孕率亦高出許多;相反地,女牛在第三次PGF2α注射後,有超過半數的牛隻觀察到發情。母牛有觀察到發情而進行人工授精,其懷孕率高於母牛沒有觀察到發情而進行定時人工授精(4.3% vs. 0%),試驗牛群處理時程,如圖2。

圖 2:發情同期化處理時程

 

2. 排卵同期化

(1)空胎間隔

  熱季期間泌乳牛可能受到一些因子的影響,包括負能量平衡、尿素和氮的毒性濃度、熱緊迫或其他的緊迫及維生素或礦物質的缺乏,致使懷孕率偏低。這些因子對牛隻生理上的影響不容易評估,因為受到生理及管理條件上的差異,會影響發情觀察的準確度和每次人工授精之懷孕率。

  排卵同期化的方法不僅是發情同期化,而且是排卵時間的同期化。排卵同期化的方法主要的好處在於生產者可以決定產後第一次人工授精的日期,而不受限於產後預設等待期(voluntary waiting period, VWP)。多數的生產者對牛群的繁殖管理訂有產後預設等待期,例如設定產後預設等待期50天,由於這樣的限定,造成有些母牛無法如期的配種懷孕,或使母牛產後懷孕延遲。定時配種方法,允許生產者可以使相當比例的牛隻,在最適當的時間進行第一次人工授精,因母牛排卵同期化處理的時間可以在產後預設等待期內進行,使產後母牛得於產後預設等待期50天過後,開始進行人工授精。

  研究顯示觀察發情組和排卵同期化處理組兩種繁殖管理方法,第一、二及第三次人工授精的空胎間隔約40天。對於兩組而言,懷孕率大致相似,但是排卵同期化處理方法可減少空胎到懷孕的天數。因此,排卵同期化處理方法提供生產者較傳統配種方法對於繁殖的管理有較大的控制。

  由於泌乳牛群每次的配種,其懷孕率少於50%,使得確認未孕牛隻,使之儘可能及早懷孕,是很重要的工作。人工授精之後,有限的觀察發情或第18-25天檢測乳中助孕酮濃度,對於應用排卵同期化處理的一些牛群,有助於發現未孕母牛。在多數乳牛群,直腸觸診是檢查懷孕與否的主要方法,但是往往需在配種後超過32天的妊娠階段來執行孕檢的工作,而且準確度低於超音波的監測。因此,排卵同期化方法與超音波的監測的使用,也許是未來提供繁殖管理特殊的技術。

(2)懷孕率

  泌乳牛利用人工授精配種,懷孕率有逐年下降的趨勢。在美國,泌乳牛的懷孕率,1950年代懷孕率約60%,1970年代懷孕率約50%,1990年代懷孕率約40%。對酪農而言,母牛重複配種,將造成經濟上損失的問題。飼養於高環境溫度地區之荷蘭乳牛,因其低發情偵測率和低受胎率,導致母牛繁殖效率低落。母牛應用GnRH和PGF2α處理之排卵同期化方法,使母牛在第二劑GnRH施打後的24-32小時,此8個小時的期間內排卵。此準確的同期化,足以不需觀察發情,而能成功的進行定時人工授精,提供泌乳牛群繁殖管理一個有效的方法。

  報告指出,對於重複配種之母牛以GnRH之處理方法較觀察發情而授精,有較高的懷孕率之趨勢。在另一報告指出,排卵同期化的每次人工授精之懷孕率與應用PGF2α的發情同期化而人工授精之懷孕率相似。唯優點是排卵同期化的母牛,於泌乳階段的第一次人工授精時間較早,尤其是一般被認為低繁殖效率之母牛。

(3)排卵同期化方法適用對象

  經由試驗證明排卵同期化處理的方法使濾泡和黃體的發育同期化,適合應用於母牛,而非女牛。研究顯示,泌乳牛有85%的在動情週期的任一時間注射第一劑GnRH處理後排卵,女牛只有54%因第一劑GnRH的注射刺激濾泡排卵。約自第7天(注射GnRH後)使母牛開始另一個新的濾泡,此一功能性優勢濾泡因第二劑GnRH的注射而誘發排卵。

  排卵同期化處理的成功主要是依靠排卵濾泡和黃體的同期化,排卵同期化處理對女牛而言反應不好。在動情週期期間,泌乳牛主要有兩個濾泡波的生長,而於黃體末期階段會有一濾泡發育上來,並對LH有反應(排卵)。因此濾泡波數或濾泡波發育長度的差異對於排卵同期化的成功與否有決定性影響。濾泡生長速度在女牛似乎較母牛為快,換言之,母牛濾泡波的發育長度可能較長。因此,女牛於第一劑GnRH的注射後,新出現的濾泡並沒有排出,而失去優勢狀態。

  女牛對第一劑GnRH注射反應不佳,很可能的原因是於一個新濾泡波的前三天左右,注射GnRH對女牛濾泡排出無反應。7天之後注射PGF2α的時間,這些女牛處於濾泡波開始的第9或第10天,這個時間正是舊有濾泡失去優勢和新的一個濾泡波出現。因而新出現的優勢濾泡不夠成熟,而無法對第二劑GnRH反應。故在實際應用上,排卵同期化處理方法適合應用於母牛,而不考慮使用於女牛。

主要參考文獻:

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