動物發情鑒定技術的研究進展

韓志強,王海軍,趙家平,宋興超,邢秀梅,陳曉麗,趙全民,徐 超*

(1. 吉林農業大學，長春 130118； 2.中國農業科學院特產研究所，特種經濟動物遺傳育種與繁殖重點實驗室， 吉林省特種經濟動物分子生物學省部共建國家重點實驗室,長春 130112； 3.吉林省野生動物救護繁育中心，長春 130119； 4.中國農業科學院北京畜牧獸醫研究所，北京 100193)

隨著養殖業集約化、規模化發展，繁殖育種已成為現代畜牧養殖最重要的環節之一，動物品種的優劣、繁殖性能的高低將直接決定養殖場的經濟效益及發展前景。其中，動物的繁殖性能受發情檢出率、受孕率、妊娠率、開放天數和產犢間隔等多種因素的影響，而發情檢出率是其他因素的先決條件，發情鑒定的目的是為輸精提供最佳時機、提高繁殖效率、降低養殖成本。準確判斷發情時期能夠顯著降低配種失敗率及空懷率[1]，提高動物的受孕率、產犢率等。因此，建立科學準確的動物發情鑒定方法尤為重要。目前，對家畜的發情鑒定仍以傳統方法為主，這些方法主要憑借人的觀察和感覺能力，因而檢測結果受養殖人員經驗與母畜發情表現強度的限制，而現代生物學手段和多種自動化監測裝置將來可補充甚至替代傳統發情鑒定方法[2]。通過檢測動物發情期間的激素水平、活動變化、溫度變化、細胞變化、站立或俯臥時間以及反芻時間等參數[3]，根據長期追蹤式的動物發情記錄，建立模型進行量化分析后，可用來確定動物的發情進程。本文對傳統發情鑒定方法、現代生物學手段，多種自動化發情監測裝置進行概括和總結，并分析其優勢與不足，以期為動物發情鑒定提供選擇思路。

1 動物常規發情鑒定方法

1.1 行為觀察法

行為觀察法是鑒定動物發情最常用的方法，主要依據動物發情時的特殊行為表現進行綜合分析判斷。發情表現因動物種類不同而存在差異，如：牛和鹿發情時會表現出爬跨行為，母牛在發情期反芻時間減少、活動量增加等。豬發情時表現出拱圈、靜立反射等行為[4]。動物發情時行為表現雖然多樣化，且易于發現，但很難據此進行精確把控配種時機。

1.2 外陰觀察法

外陰觀察法是判斷動物發情相對準確的一種方法，主要根據動物發情期外陰的直觀表現進行判斷。動物發情主要表現為外陰部充血、腫脹，陰道內有黏液流出等[5]。經驗豐富的人員可通過動物發情時外陰部的不同表現形式及程度來判斷發情狀態。野生動物和散養動物很難通過該方法進行鑒定。

1.3 試情法

試情法主要是通過觀察雌性動物對雄性的行為反應來判斷發情的一種方法。發情時雌性動物愿意接近雄性動物，表現出求配動作。一般動物試情時，主要通過動物之間的爬跨反應來判定發情情況。牛、羊和鹿等動物試情多選用定時放牧方式[6]，貂、狐和貉也常采用試情放牧法。豬試情多采用壓背法。試情法簡單易行且最接近動物自然交配狀態，但工作量較大。

1.4 陰道檢查法

動物發情時子宮口開張、黏液較多、黏膜呈現潮紅色，檢查時用開膣器擴張母畜陰道，通過觀察陰道黏膜顏色、潤滑度及子宮頸腫脹程度和黏液分泌等變化情況判斷發情狀態[7]。該方法對操作人員要求較高，一般無法精確確定發情階段，應用時應防止交叉感染。

1.5 直腸檢查法

大型動物可通過直腸觸診檢查子宮角的變化及卵泡的發育狀態來判斷發情進程。López-Gatius等[8]發現，通過直腸檢查確診的牛發情檢出率高達96.2%，該方法優點在于可以準確地判斷母牛所處的不同生理階段。但該技術對操作人員的經驗與熟練度要求較高，體型較小的家畜無法采用。

2 動物發情的生物學檢測方法

2.1 顯微觀察法

2.1.1 陰道涂片法 雌激素在發情周期內呈規律性變化，在雌激素的作用下陰道上皮細胞形態與數量也會出現相應變化，因此可通過觀察陰道涂片中細胞的變化規律確定發情進程[9]。發情期無核角化細胞最多，且顯著高于發情前期、后期和間情期[10]，如操作人員經驗不足可利用巴氏染色后再行判斷。陰道涂片鑒定發情的準確率較高，對操作者經驗要求較少，能發現母畜的隱性發情。

2.1.2 唾液結晶法 動物發情時唾液內會出現羊齒狀結晶，結晶達到頂峰時也伴隨著陰道細胞角質化達到峰值。唾液結晶的變化與雌性動物體中雌二醇含量變化有關，動物發情期內唾液結晶從出現不典型結晶到漸漸演化成典型的羊齒結晶，最后結晶減少消失。Pardo-Carmona等[11]、Kubátová等[12]分別在犬、猩猩上進行驗證，運用唾液羊齒狀結晶鑒定發情損傷性低，但其準確率、適用范圍需要進一步研究。

2.2 溫度監測法

2.2.1 陰道溫度監測 發情時陰道溫度的變化與促黃體生成素(LH)、孕酮波動[13]和排卵有關。陰道溫度的監測可以判斷發情進程，奶牛發情時，陰道溫度可升高0.4 ℃以上。Suthar等[14]發現黃體期陰道溫度略有升高((38.7±0.2)℃)，排卵后陰道溫度降低((38.6±0.2)℃)。Fisher等[15]采用環形電導率傳感器監測成年非哺乳荷斯坦奶牛發情期陰道溫度發現平均升高0.48 ℃。Redden等[16]運用無線電測法監測泌乳牛發情時陰道溫度上升0.6 ℃。陰道溫度檢測法優點在于受季節等外界環境影響較小，結果均一穩定[13]，但該方法對儀器精確度、靈敏度要求較高，操作不當可能引起炎癥。

2.2.2 尾基部表面溫度監測 動物發情時其尾基部表面溫度隨季節和晝夜變化而變化，可通過無線傳感設備監測腹側尾基部溫度及變化進行發情檢測。Miura等[17]研究發現，牛尾基部表面溫度在發情時具有顯著變化，其發情時尾基部表面溫度與前3 d相同時間平均尾基部表面平均溫度相比顯著升高。Williams等[18]研究發現，小鼠發情前夜尾基部表面溫度接近環境溫度，發情當天夜晚尾基部表面溫度降低。尾基部表面溫度檢測發情優點在于節省人力，操作方便，可以在整個發情周期內進行監測，并能觀察到發情周期內動物行為的顯著變化，但其易受機器靈敏度和環境影響。

2.2.3 瘤胃溫度檢測 奶牛的瘤胃溫度在發情期間和分娩前均會發生變化[19]，在發情時，瘤胃溫度會有所增加，并且不受外界環境的影響[20]，可很好的用于預測排卵和人工授精時機，以此提高繁殖效率。Wright等[21]通過瘤胃丸技術發現發情當天與發情前一天的同時間相比奶牛瘤胃溫度值升高超過0.3 ℃。瘤胃溫度檢測發情雖技術水平較高，檢測效率較高，但現階段成本相對較高，并且其僅適用于反芻動物。

2.3 pH與電阻值法

動物發情時激素大量分泌并作用于陰道，使陰道內各種離子的濃度發生變化，從而改變陰道內的pH和電阻值[22]。母畜的陰道黏液pH在不同生理時期酸堿性不同，在哺乳-發情-懷孕的生理時期呈現由偏酸性-偏堿性-偏酸性的循環變化趨勢。馮賓等[23]研究表明，雌鼠發情前6 h母體陰道pH偏酸性,發情6 h后偏堿性。陰道的不同深度所測的電阻值不同，陰道中部由于測量結果準確并且使用的測量儀長度適中而廣泛采用[24]。Ko等[25]研究表明，斷奶后母豬陰道電阻值開始降低，在發情期間達到最低點，發情時電阻值最高。諸多研究表明，運用陰道電阻值變化來預測發情比檢測(pH)波動更可靠[26]。

陰道pH與電阻值法均是依據于發情時陰道內離子濃度的改變來進行發情鑒定，相對簡便、準確，對經驗要求較少，適用于經驗較少的養殖人員，常用于牛及狐貉等動物發情鑒定。缺點在于需要多次重復測量，工作較大，并且操作不當易造成交叉感染。

2.4 激素、分子水平與發情

發情這一復雜過程受促卵泡激素(FSH)、LH、孕激素、雌激素等激素聯合作用的影響[27]。發情期間血漿FSH、LH、雌二醇激素濃度升高，但黃體酮濃度變化不顯著[28]。近幾年，人們發現抗苗勒氏管激素(AMH)與動物發情也具有十分重要的關系，其屬于轉化生長因子β家族140 ku糖蛋白。AMH是由卵巢的初級卵泡、竇前卵泡和小竇卵泡顆粒細胞分泌,其可以抑制FSH對竇前卵泡和小竇卵泡的刺激作用,抑制優勢卵泡的發育[29]。動物發情排卵期間，血漿中AMH濃度明顯增加，排卵前2～3 d LH和FSH釋放在逐漸降低。Aziz等[30]研究牛發情時血液中AMH、胰島素樣生長因子1(IGF1)和鎘(Cd)之間的相關性。發現血液中AMH與IGF1濃度呈正相關，與Cd濃度呈負相關。發情受下丘腦-垂體-卵巢系統的調控，且與生殖激素具有十分重要的關系[31]。除了激素方面，人們還發現許多蛋白也可作為發情鑒定的指標。Lee等[32]研究牛頸部黏液和子宮內膜組織中乳鐵蛋白(LF)和谷氨酸受體相互作用蛋白1(GRIP1)在發情時的表達模式，發現發情期間LF和GRIP1的表達水平比非發情期的水平高兩倍。激素與蛋白等分子水平的檢測對于發情鑒定具有超高的檢測率，但其耗材、耗時的缺點也是無法完全規避的。

3 自動化監測設備對動物發情的檢測

3.1 反芻時間

反芻時間是衡量反芻動物健康狀況的重要指標，也是監測反芻動物發情的新指標。Dolecheck等[33]通過麥克風系統技術測量發現，奶牛在發情時反芻時間會發生改變，在非發情期間平均反芻時間為6.48 min·h-1，發情期的平均反芻時間為2.66 min·h-1，在受精前一天和受精當天的反芻時間均減少。奶牛發情當天反芻時間減少17%[34]。初產和經產奶牛的發情期反芻時間下降參考值不同，但在受精當天反芻時間均減少到相似程度[35-36]。反芻時間研究雖然對于反芻動物發情與健康檢測具有重要意義,但現階段反芻時間的準確度、誤差率、下降值等因素有待深入研究。

3.2 計步器檢測

計步器檢測是通過測量動物活動、躺臥時間和體表溫度3種參數的變化來確定發情時間。L?vendahl等[37]通過電子計步器監測奶牛發情期活動發現，奶牛發情平均持續時間為10.33 h。Johnson等[38]利用計步器監測母豬發情發現，發情當天母豬活動量與發情前3 d和發情前2 d相比增加了37.8%，但與發情前一天相比差異不顯著。Roelofs等[39]研究表明，初產母牛與經產母牛相比發情期間行走步數增多，并且多數動物同時發情，不僅刺激發情行為，而且還增加了發情期間的活動頻率，同時發情檢出率提高到95%左右。寇紅祥等[40]研究表明，奶牛發情排卵時計步器的檢出率高達90%，活動量與陰道黏液電阻值的綜合發情檢出率可高達100%。計步器檢測系統與其他檢測方法配合，可以顯著提高動物的發情檢出率。

3.3 Alpha檢測器

Alpha檢測器是以記錄雌性動物接受爬跨為標記的檢測系統，當動物出現爬跨行為時會觸發壓力傳感器，通過轉發器傳輸每次記錄的日期和時間等數據，并將數據存儲至Alpha-Receptor裝置[41]。Alhamada等[41]通過使用Alpha檢測器檢測母羊發情情況，發現可以檢測發情中100%母羊，在站立發情中能檢測出94%的母羊，并且能夠精確地測量公母性行為。Alpha檢測器通過對連續錄像動物的行為記錄，可根據不同的試驗條件自動監測發情開始、持續時間、強度，使發情行為量化，從而讓人們充分地了解反芻動物的生殖生理學[42]，但現階段該檢測器成本較高，對于中小型養殖場其成本較難承受。

3.4 紅外熱像儀

紅外熱像儀就是通過監測和記錄動物外陰溫度輻射熱量來預測排卵狀況的一種儀器[43]。根據外陰部的溫度在發情前期降低，在發情期和排卵期溫度則開始升高的現象[44-45]， Hellebrand等[45]運用紅外熱像儀檢測發現排卵前24 h的溫度升高與發情的時間正好吻合。Scolari等[46]運用數字紅外熱像儀測量母豬的外陰皮膚溫度在發情期間的變化，發現發情期母豬外陰皮膚溫度在排卵前32 h達到(35.6±1.6) ℃的峰值，排卵前8 h下降至(33.9±1.7) ℃。使用紅外熱成像技術不僅可以監測動物的基本信息，而且還可以與其他方法結合，降低發情檢測的成本，提高檢測效率和準確性[47]。

4 展 望

隨著Alpha檢測器、紅外熱像儀等檢測設備的發展，跟蹤檢測不同種類的動物發情期間在生理、行為等方面的變化規律，建立針對不同畜種的綜合判斷技術標準，對于提高發情鑒定準確率、提高情期受胎率具有重要意義。隨著物聯網等信息技術的發展，為這些技術推廣應用奠定了堅實的基礎，將對提高繁殖效率發揮重要作用并帶來顯著的經濟效益。