母豬批次化生產(chǎn)及管理新技術(shù)

秦玉圣，龐明月，蔡家寶，白佳樺，劉 彥

（北京市農(nóng)林科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所，北京 100097）

豬場批次化生產(chǎn)具有工業(yè)化特征，母豬批次化生產(chǎn)由“批次分娩”發(fā)展而來，是指利用生物技術(shù)手段有計劃地實(shí)施母豬批次化繁殖生產(chǎn)，從而實(shí)現(xiàn)豬場生長豬的“全進(jìn)全出”批次化生產(chǎn)。

非洲豬瘟暴發(fā)后，隨著散養(yǎng)戶退出和規(guī)模豬場急劇擴(kuò)張，傳統(tǒng)的連續(xù)生產(chǎn)方式已經(jīng)無法適應(yīng)生豬產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，高效、安全、可控的“批次化生產(chǎn)”理念得到養(yǎng)豬人的認(rèn)可，并在生豬養(yǎng)殖企業(yè)大規(guī)模推廣應(yīng)用。批次化生產(chǎn)不是單一技術(shù)，而是一套完整、高效、可控的技術(shù)體系，涉及母豬發(fā)情周期同步化、同期發(fā)情、同步排卵、定時輸精及同步分娩等繁殖調(diào)控技術(shù)。目前，根據(jù)批次化生產(chǎn)所采用的繁殖調(diào)控技術(shù)種類和數(shù)量，形成以定時輸精技術(shù)為核心的“精準(zhǔn)式母豬批次化生產(chǎn)”和“簡約式母豬批次化生產(chǎn)”兩種類型。

1 批次化生產(chǎn)模式

基于批次生產(chǎn)時間間隔不同，批次化生產(chǎn)模式主要分為1 周批、2周批、3 周批、4 周批、5 周批等整周批次和9 d、11 d、18 d、36 d 等非整周批次。不同生產(chǎn)模式各具不同優(yōu)勢，但均可有效阻斷疫病在不同批次豬只間的交叉感染，提升豬場生物安全水平的同時提高豬只免疫水平、營養(yǎng)狀態(tài)和出欄的整齊度。

2 批次化生產(chǎn)新技術(shù)

批次化生產(chǎn)的核心是母豬定時輸精技術(shù)，隨著對批次化生產(chǎn)效率的要求提高，定時輸精精準(zhǔn)性隨之升高，文章總結(jié)盤點(diǎn)批次化生產(chǎn)定時輸精技術(shù)主要環(huán)節(jié)的新進(jìn)展，為高效精準(zhǔn)批次化生產(chǎn)提供理論和技術(shù)支持。

2.1 發(fā)情周期同步化

烯丙孕素是批次化生產(chǎn)的主要激素之一，飼喂烯丙孕素可抑制母豬卵泡發(fā)育從而抑制發(fā)情，停止飼喂后解除了對卵泡發(fā)育的抑制作用，卵泡啟動生長，該激素被廣泛地用于定時輸精母豬發(fā)情周期同步化。

目前，國內(nèi)外上市銷售的烯丙孕素獸藥產(chǎn)品均為內(nèi)服溶液劑型，此種劑型獸藥產(chǎn)品存在諸多不足之處：1）使用不方便。在溫度低于-10℃時烯丙孕素內(nèi)服液逐漸黏稠凝固，影響飼喂量的準(zhǔn)確性，造成冬天北方豬場母豬發(fā)情周期同步化失敗，擾亂批次化生產(chǎn)節(jié)律；2）成本高。烯丙孕素產(chǎn)品常見規(guī)格為450 mL 和1 000 mL 包裝，體積大、質(zhì)量重、倉儲及物流成本較高。3）現(xiàn)有劑型給藥方式不利于生物安全防控。為保證烯丙孕素的抑制發(fā)情效果，通常使用連續(xù)飼喂器將其直接放至母豬口中，同一批次母豬交叉飼喂極易導(dǎo)致非洲豬瘟等接觸性傳染病的蔓延。目前，現(xiàn)有烯丙孕素產(chǎn)品劑型在安全性、便利性等方面均不能滿足當(dāng)前生豬養(yǎng)殖環(huán)境下批次化生產(chǎn)的需求。2023 年，隨著烯丙孕素片劑上市以及膠囊、乳劑和栓劑等新劑型的快速研發(fā)，在保障同等藥效的前提下兼具生物安全防控作用，對“非洲豬瘟”環(huán)境下規(guī)模豬場批次化高效生產(chǎn)給予重要支撐。

利用烯丙孕素進(jìn)行發(fā)情周期同步化成本較高且需每天給藥，2023年巴西貝洛塔斯聯(lián)邦大學(xué)Camila 根據(jù)母豬發(fā)情周期不同階段激素分泌模式，利用促性腺激素和前列腺素初步建立了非甾體激素誘導(dǎo)母豬發(fā)情周期同步化新技術(shù)，技術(shù)路線如圖1 所示。

具有正常發(fā)情周期的后備母豬在其發(fā)情當(dāng)天定義為第0 天。eCG+HCG 程序：在第10 天、12 天分別注射400 IU eCG（馬屬動物絨毛膜促性腺激素）和500 IU HCG（人絨毛膜促性腺激素），HCG2 程序：于第12 天和15 天分別注射1 500 IU HCG；于第30 天間隔6 h對兩組未發(fā)情母豬分別注射前列腺素F（PGF）類似物。盡管HCG2方案對活產(chǎn)仔豬數(shù)和窩產(chǎn)仔數(shù)有不利影響，但兩種程序均能有效延長母豬黃體期，經(jīng)進(jìn)一步優(yōu)化有望作為批次化生產(chǎn)誘導(dǎo)母豬發(fā)情周期同步化技術(shù)之一。

2.2 卵泡發(fā)育及排卵同步化

PMSG（孕馬血清促性腺激素）廣泛應(yīng)用于批次化生產(chǎn)誘導(dǎo)定時輸精母豬卵泡同步發(fā)育，Magdalena對后備母豬采用750 IU PMSG 處理后，于配種第10、12、15 天屠宰配種母豬后收集子宮內(nèi)膜，實(shí)時熒光定量PCR 技術(shù)發(fā)現(xiàn)第10 天、12 天的黃體孕酮合成水平下降。由于著床期孕酮水平降低會影響母豬子宮內(nèi)膜和子宮肌層孕酮等受體的表達(dá)，影響胚胎附植。因此，為確保批次化生產(chǎn)的穩(wěn)定性，降低豬群的非生產(chǎn)天數(shù)，可在母豬配種后補(bǔ)充適量烯丙孕素，彌補(bǔ)因PMSG 造成的孕酮合成分泌障礙導(dǎo)致的體內(nèi)孕酮水平的降低，從而提高母豬受胎率。

同步排卵集中度越高，則批次化生產(chǎn)效率越高。排卵前0 ～24 h 授精可使母豬獲得最佳繁殖性能，該時段之外的授精則會降低母豬妊娠率或產(chǎn)仔數(shù)。因此，準(zhǔn)確鑒定母豬排卵時間是批次化生產(chǎn)的關(guān)鍵。目前，最新上市用于誘導(dǎo)批次化生產(chǎn)母豬同步排卵的激素是布舍瑞林。2023 年，周樂樂等探究布舍瑞林注射液誘導(dǎo)靶動物排卵的安全性，試驗(yàn)設(shè)置1 倍、3 倍、5 倍推薦劑量連續(xù)3 d 單次頸部肌內(nèi)給藥，發(fā)現(xiàn)3 倍及以下劑量布舍瑞林注射液對靶動物豬是安全的。王勤華等在母豬斷奶后 24 h 注射1 000 IU PMSG，第5 天注射布舍瑞林后，并于第6 天實(shí)施單次輸精，母豬受胎率、配種分娩率、窩均活仔等指標(biāo)均未降低，有助于建立母豬單次定時輸精批次化生產(chǎn)體系，從而降低精液成本和員工工作量，提升豬場的綜合效益。

哺乳動物的生殖功能受中樞神經(jīng)系統(tǒng)、下丘腦-垂體-性腺軸（HPG）的嚴(yán)格調(diào)控。KP 可通過調(diào)控GnRH 神經(jīng)元活性，促進(jìn)促性腺激素分泌與釋放，進(jìn)而調(diào)節(jié)卵泡成熟和排卵，2023 年，張?zhí)i研究發(fā)現(xiàn)采用KP-10 誘導(dǎo)定時輸精母豬同步排卵能夠達(dá)到常規(guī)定時輸精效果，在國內(nèi)首次建立了除了戈那瑞林類似物誘導(dǎo)批次生產(chǎn)母豬同步排卵之外的定時輸精程序。

排卵實(shí)時檢測方法能夠確定母豬配種的最佳時間。目前，除了通過B 超對母豬排卵實(shí)時監(jiān)測之外，也可以基于排卵前后子宮黏液阻力變化采用排卵測定儀進(jìn)行排卵鑒定，但這些技術(shù)在排卵監(jiān)測的同時增加了不同豬只之間交叉感染疫病的風(fēng)險，而且耗時嚴(yán)重，尤其是待配母豬數(shù)量較多時，通過上述方法進(jìn)行排卵鑒定極有可能錯過母豬的最佳配種時間，降低母豬批次妊娠率，干擾批次生產(chǎn)的穩(wěn)定性。研究發(fā)現(xiàn)母豬外陰溫度的變化可以預(yù)測排卵時間，Lu?o 等結(jié)合超聲觀察排卵前后外陰皮膚平均溫度的變化，發(fā)現(xiàn)排卵前24 ～12 h 外陰皮膚溫度明顯下降。目前，已有研究通過紅外熱像儀等監(jiān)測母豬外陰皮膚溫度變化，初步驗(yàn)證了溫度作為發(fā)情預(yù)測和排卵的可行性，從而確認(rèn)配種時間，但是，目前外陰皮膚溫度提取的效率、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性仍有待提高。

2.3 配種同步化

配種同步化效果直接決定批次生產(chǎn)的穩(wěn)定性。規(guī)模豬場批次化生產(chǎn)單次配種母豬數(shù)量多、常規(guī)輸精耗時長，極易導(dǎo)致排卵母豬卵子失去受精能力。深部輸精可將精子直接快速輸送到子宮體，極大縮短配種時間，對提升配種受胎率具有關(guān)鍵作用，在規(guī)模豬場批次化生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。此外，配種精液質(zhì)量對批次母豬配種受胎率同樣至關(guān)重要。當(dāng)前，規(guī)模豬場配種所用精液多為混精，雖然有些公豬精液質(zhì)檢指標(biāo)尚可，但生育力較低，采用混精配種無形中掩蓋了生育力低的公豬，造成公豬培育成本增加。開發(fā)高效和實(shí)用的預(yù)測、追蹤公豬個體生育力的機(jī)器人通過深度學(xué)習(xí)，建立高靈敏、高精準(zhǔn)度的優(yōu)質(zhì)公豬智能識別追蹤系統(tǒng)，快速識別、追蹤對精液儲存更有抵抗力的公豬，鑒定出產(chǎn)仔數(shù)高的優(yōu)質(zhì)公豬，那么在批次化生產(chǎn)時，通過降低單次輸精劑量或輸精次數(shù)，高效利用優(yōu)質(zhì)公豬的遺傳性能。

專業(yè)化公豬站的發(fā)展使得精液經(jīng)高鐵、飛機(jī)等交通工具進(jìn)行遠(yuǎn)距離或超遠(yuǎn)距離運(yùn)輸成為生產(chǎn)常態(tài)，改變運(yùn)輸包裝及精液瓶的結(jié)構(gòu)、開發(fā)遠(yuǎn)距離精液保存系統(tǒng)等以吸收運(yùn)輸過程中機(jī)械振動，降低震動對精子的不利影響，保持精子活力，是確保批次生產(chǎn)同步配種效果亟需考慮的要點(diǎn)。

2.4 分娩同步化

為保證批次化生產(chǎn)母豬安全分娩，減少工作人員夜間勞動強(qiáng)度，防止仔豬因難產(chǎn)、擠壓等引起的機(jī)械性死亡，對預(yù)產(chǎn)期母豬注射高效PGF 類似物，誘導(dǎo)母豬實(shí)現(xiàn)日間同期分娩，提高仔豬成活率。此外，同步分娩有助于仔豬在后續(xù)生長性能、體況的同步性，研究發(fā)現(xiàn)10%的母豬在妊娠113 d 之前分娩，這種早產(chǎn)與仔豬初生重低、死胎和哺乳期高死亡率密切相關(guān)。在妊娠后期飼喂低劑量的烯丙孕素，通過提高子宮妊娠的穩(wěn)定性，可避免早產(chǎn)的發(fā)生。

2.5 發(fā)情鑒定新方法

基于母豬卵泡同步發(fā)育，對母豬進(jìn)行發(fā)情鑒定成為確保定時輸精批次化生產(chǎn)的關(guān)鍵。目前，批次化生產(chǎn)定時輸精主要包括簡式定時輸精和精準(zhǔn)定時輸精，其中后者又分為“兩點(diǎn)式查情”和“發(fā)情促排”定時輸精技術(shù)，就目前定時輸精技術(shù)而言，準(zhǔn)確的發(fā)情鑒定依然處于重要地位。常見發(fā)情鑒定方法有公豬試情、公豬氣味劑等，這些方法不僅耗時長，而且對豬場生物安全造成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，深入地了解母豬發(fā)情生理過程，借助人工智能可有助于提高發(fā)情鑒定的便捷性和安全性。

2023 年，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)Liu 等為了探究哺乳動物多組織中控制發(fā)情的機(jī)制，對發(fā)情母豬與乏情母豬的下丘腦、垂體、子宮、陰道、外陰等不同組織進(jìn)行LincRNAs 測序，發(fā)現(xiàn)發(fā)情差異表達(dá)的基因主要富集在“凋亡”“自噬”和“缺氧”等通路，為研究發(fā)情和排卵提供了全面的信息。廣東省農(nóng)科院Xin 等采用無標(biāo)記獲取質(zhì)譜法對豬發(fā)情前3 d、發(fā)情當(dāng)天、發(fā)情后第3 天、第8 天唾液蛋白質(zhì)組譜進(jìn)行研究，鑒定出115 個差異表達(dá)蛋白，功能注釋顯示差異表達(dá)蛋白主要富集在鈣離子結(jié)合、肌動蛋白細(xì)胞骨架和裂解酶活性上。唾液的比較蛋白質(zhì)組學(xué)分析不僅增加了對母豬發(fā)情周期唾液成分變化的認(rèn)識，而且也為通過對豬發(fā)情期特異性蛋白進(jìn)行分析建立發(fā)情快檢技術(shù)提供了可能。密蘇里大學(xué)Xu 在2023 年開發(fā)了一種利用遙感和人工智能技術(shù)的機(jī)器人成像系統(tǒng)，通過激光雷達(dá)成像客觀評估和量化母豬外陰大小的圖像處理技術(shù)，開發(fā)機(jī)器人成像系統(tǒng)，如圖2 所示。利用人工智能來監(jiān)測母豬發(fā)情行為，在進(jìn)一步降低批次化生產(chǎn)勞動成本、提高生產(chǎn)效率方面具有較大的潛力。

圖2 人工智能監(jiān)測母豬發(fā)情原理（Xu et al., 2023）

Zheng 研究開發(fā)了一種用于母豬發(fā)情檢測的溫度自動提取方法，首次將深度學(xué)習(xí)與熱圖像相結(jié)合的方法用于母豬發(fā)情檢測，如圖3 所示。該方法直接檢測和提取母豬外陰的溫度，可解決人工發(fā)情鑒定耗時、具有主觀性的缺陷。

圖3 母豬熱紅外采集方法示意圖 （Zheng et al.,2023）

隨著養(yǎng)豬業(yè)智能化、智慧化的快速發(fā)展，針對豬發(fā)情生理機(jī)能及表型變化，開發(fā)即時快檢發(fā)情或其他自動、便捷、準(zhǔn)確發(fā)情鑒定相關(guān)的電子識別技術(shù)，為客觀、準(zhǔn)確、及時發(fā)情鑒定提供潛在高效的檢測方法。

3 批次化生產(chǎn)管理應(yīng)用軟件

豬場在選擇批次化生產(chǎn)模式時，計算參數(shù)多并且較為復(fù)雜。2023 年5 月，由北京市農(nóng)林科學(xué)院與中國農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的“母豬批次化生產(chǎn)管理e 軟件”（圖4）在“科創(chuàng)中國北方豬業(yè)論壇”首次發(fā)布，目前已在微信小程序試運(yùn)行。此外，國內(nèi)也有一些相關(guān)企業(yè)發(fā)布了批次生產(chǎn)導(dǎo)入工具，這些批次生產(chǎn)計算程序?yàn)樨i場在批次化生產(chǎn)模式制定時提供了及時、快速、高效的參考。

圖4 母豬批次化生產(chǎn)管理e 軟件