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我国奶牛繁殖技术研究进展 ——我国奶牛繁殖60年回顾 桑润滋 河北农业大学动物科技学院，河北保定，071001； 河北省牛羊胚胎工程技术研究中心，河北保定； 不同生物技术成功、应用及产业化进程时间表 首次成功的动物及时间 牛上成功的时间 在牛上产业化时间 技术种类 国 外 国 内 国 外 国 内 国 外 国 内 人工授精 狗，1780 猪，1932 20世纪30年代 20世纪50年代 20世纪50年代 20世纪70年代 胚胎多植 兔，1890 兔，1966 1951年 1978年 20世纪80年代 20世纪90年代 体外授精 兔，1954 小鼠，1986 1982年 1989年 20世纪90年代 向产业化迈进 胚胎克隆 小鼠，1981 兔，1990 1987年 1996年 向产业化迈进 向产业化迈进 体细胞克隆 绵羊，1997 山羊，1999 1998年 2001年 向产业化迈进 向产业化迈进 我国奶牛繁殖技术研究进展 ——我国奶牛繁殖60年回顾 一、自然交配时期（1949年～1952年） 二、人工授精时期（1952年～至今） 三、胚胎移植时期（20世纪70年代至今） 四、胚胎工程时期（20世纪80年代至今） 自1949年新中国建立到2009年，我国 奶牛繁殖的研究与推广走过了60年的历程， 在各级政府、部门重视和支持下，在广大 奶牛科技工作者共同努力下，我国奶牛繁 殖工作取得了举世瞩目的成绩。 奶牛繁殖技术取得了突飞猛进的发展， 经历了由自然交配 人工授精 胚 胎移植 胎胎工程 发展的四个时期。 自然交配时期 一、自然交配时期（1949年～1952年） 自建国至1952年，由于受技术水平 的局限，我国奶牛繁殖主要靠传统的公、 母牛自然交配的方法，用此方法，1头公 牛每年仅可配种母牛几十头，不仅繁殖 率低，而且还得需要饲养大量公牛，繁 殖成本高、效率低。 人工授精时期 二、人工授精时期（1952年～至今） 我国奶牛人工授精始于20世纪50年 代，经历了新鲜精液 同期发情结合冷冻精液 四个阶段。 冷冻精液 冷冻性控精液 人工授精时期 （一）新鲜精液人工授精阶段（20世纪50年代 初～60年代末） 1、开膣器输精 我国奶牛在繁殖上应用工人授精技术始于 1952年，北京市双桥农场首先应用人工授精技 术给奶牛配种成功。1952年10月至1953年9月， 广西王丕建等用奶用种公牛新鲜精液改良黄牛 361头，受胎率达74.05%（234/361），此时采 用的是开膣器阴道输精法。 人工授精时期 2、直肠把握输精 1954年北京市双桥农场，最先用直肠 把握子宫颈深部输精法获得成功; 1963年在北京举办了直肠把握深部输 精法培训班;1966年后在全国推广，结果表 明此法比阴道输精法受胎率提高10%～15%， 促进了人工授精技术向深度、广度发展。 人工授精时期 （二）冷冻精液人工授精阶段（20世纪50年代末～至今） 20世纪50年代末60年代初，内蒙古畜牧科学院、 黑龙江省畜牧研究所研制成功用干冰（-78℃）作冷源、 用安瓿分装的牛冷冻精液，曾用于部分牧区改良本地 黄牛，但由于种种原因，未能推广。 1963年北京市北郊农场在原中央畜牧所（即现在 中国农科院北京畜牧兽医研究所）的协助下，用干冰 作冷源研制颗粒冻精成功。 1965年上海市成立种公站并开展以干冰作冷源的 冻精生产和人工授精。 人工授精时期 1965年原农垦部从荷兰引进第一台液氮发生器， 开展以液氮为冷源，颗粒冻精的研究，1966年研制 成功，用于人工授精取得了比较满意的效果。 1972年用液氮为冷源生产的颗粒冻精情期受胎 率达55.6%（145/261），与同期新鲜精液的情期受 胎率55.3%相当。 1973年12月在天津召开了“北方地区黑白花奶 牛育种组会议”，进一步布署牛冷冻精液推广工作， 并于1974年委托北京市牛奶公司举办了“家畜冷冻 精液培训班”。此时，全国已有14个省市开展牛冷 冻精液的试制和推广工作，建输精点139处。 人工授精时期 1975年四川机械设计院液氮罐试制成功，并 于1977年试用于生产。 1981年我国奶牛颗粒冻精的普及率已达85%， 大、中城市近100%。据当年对33万头奶牛的统计， 用颗粒冻精配种的母牛情期受胎率，南方为47.6%， 北方为54.2%。 我国于20世纪70年代中期开始细管冻精引进 与开发，直到1981年北京市种公牛站从法国引进 了细管冻精的全套设备，才得到广泛推广。 1982年全国约64万头奶牛，几乎全部实行了 人工授精。 人工授精时期 我国于1984年颁布了牛冷冻精液标准 GB4143-84，实施近20年来 ，使牛冷冻精液 的质量和人工授精的受胎率有了明显的提高， 但随着我国畜牧科技发展和国际上一些先进 技术的引进，以及生产实践表明，原“标准” 中一些技术指标要求和一些提法已不适合当 前生产技术的需要。 2008年国家颁布了经修改后的牛冷冻精 液新标准（GB4143-2008）。 人工授精时期 随着对冷冻方法的不断完善，我国冷冻精 液生产质量逐年提高。 1992年合格率为66%； 1997年提高到80%； 2008年提高到96%。 据2007年统计，我国拥有约50个种公牛站， 共饲养种公牛2624头。其中荷斯坦种公牛1418 头，年产冻精2900万个剂量，头均生产2.1万个 剂量。 人工授精时期 （三）同期发情与冷冻精液相结合的人工授精阶 段（20世纪70年代～至今） 我国在同期发情方面的研究始于1976年，原 北京农业大学畜牧系董伟教授等，开始研究进口 和国产激素控制母牛同期发情技术，此后各地的 畜牧科学工作者对同期发情的方法和效果进行了 大量的试验研究。 人工授精时期 目前主要形成以下三种方法： 1、缩短黄体期的前列腺素（PG）法 （1）1次PG法 因牛对5d以上的功能性黄体才有作用，故一次注射 法，理想的发情率最高只能达到70%。 （2）两次PG法 为克服一次处理中有部分牛不能发情的不足，通常 采用间隔11d后再做第二次处理，可获得较高的同期发 情率和受胎率。 人工授精时期 人工授精时期 2、延长黄体期的孕激素法 主要有孕激素埋植法和孕激素阴道栓法， 用上述两种方法处理奶牛48～96h后，大部分牛 发情。 3、孕激素+PG法 先用孕激素处理10d，处理结束时再注 射PG，这样可获得较高的发情率和受胎率。 人工授精时期 （四）性控冷冻精液人工授精阶段（21世纪初～至今） 我国奶牛性控精液的试验研究工作起步较晚， 2001年10月黑龙江省大庆市田丰生物工程公司，进 行奶牛精液分离研究。 2003年11月，我国第一头性控奶牛犊在该公司 诞生。 2004年内蒙古蒙牛繁育生物有限公司、xy种畜 （天津）有限公司，先后从美国引进精子分离设备 （流式细胞分离仪）和技术，进行奶牛性控精液的 试验研究和规模化生产。 人工授精时期 目前国内上述三家企业， 拥有26台流式细胞分离仪，年 生产性控精液的能力估计可达 50～100万个剂量（200万x精 子为一个剂量）。目前全国每 年用性控精液人工授精母牛10 万头以上。 X精子＋Y精子 XY精子荧光染色 性控精液人工授精情期受 胎率青年牛55%左右，与常规 精液相当，经产牛情期受胎率 比常规精液约低10%。母犊率 均在90%以上。 激光发生器 电荷耦合 X Y 人工授精时期 桑润滋等2006年对28头荷斯坦青年母牛 用PMSG诱导发情排双卵，发情时用x精液进行 人工授精，2007年产下我国首批荷斯坦双母犊 （3对6头，成活5头）。性控精液人工授精的 应用对奶牛的迅速扩繁正发挥着重要作用。 人工授精时期 总之，人工授精技术的推广应用，不仅大幅度提高优 秀公牛的利用率，使良种奶牛得到快速扩繁，而且使奶牛 产奶量也得到迅速提高。以北京市为例： 20世纪50年初， 60年代中期， 70年代， 90年代， 2008年， 自然交配 鲜精人工授精 冻精人工授精 冻精人工授精 冻精人工授精 年单产 年单产 年单产 年单产 年单产 4500公斤； 5000公斤； 5798公斤； 7000公斤； 8000公斤。 应用人工授精（AI）育种体系，育成了中国荷斯坦 牛、中国西门塔尔牛、延黄牛等 胚胎移植时期 三、胚胎移植时期（20世纪70年代至今） 我国牛的胚胎移植始于20世纪70年代，与 发达国家相比虽然起步较晚，但进展较快。30 年来，我国牛胚胎移植经过试验研究、发展提 高、推广应用三个阶段，取得了有目共睹的成 绩，缩小了与发达国家的差距，目前牛的胚胎 移植正向产业化迈进，向胚胎工程延伸。 胚胎移植时期 1978年首次牛胚胎移植成功 1978年首次牛胚胎移植成功 （一）试验研究阶段（20世纪70年代中～80年代中） 我国奶牛胚胎移植（奶牛移奶牛），首先由中 国科学院遗传所和上海市牛奶公司1978年获得成功。 1978年首次牛胚胎移植成功 胚胎移植时期 此后有十多个单位开展了牛胚胎移植的试验 研究工作，并先后获得成功。1983年、1985年 中国奶牛协会，在西安、南昌召开两次全国牛 胚胎移植技术研讨会。 此阶段的特点是：试验头数少、水平低， 以新鲜胚胎为主。其超排、移植妊娠情况如表1、 表2。 胚胎移植时期 表1 试验研究阶段我国供体牛超排情况统计表 超排头 （次） 377 329 头均获 胚胎 （枚） 2.3 2.9 头均 可用 胚胎 （枚） 1.0 1.5 每头超 排牛 获犊牛 （头） 资料来源 <0.5 1983年第一次全国牛 胚移研讨会（1975～ 1982）统计资料 <0.5 1985年第二次全国牛 胚移研讨会（1983～ 1984）统计资料 胚胎移植时期 表2 试验研究阶段我国受体牛移植妊娠情况统计表 鲜胚 冻胚 妊娠 移植 移植 移植 受体 妊娠率 受体 受体 （头） （%） （头） （头） 157 160 32 38 20.4 23.8 0 29 妊娠 受体 （头） 0 5 移植 妊娠率 （%） 资料来源 0 1983年第一次全国牛 胚移研讨会（1975～ 1982）统计资料 17.2 1985年第二次全国牛 胚移研讨会（1983～ 1984）统计资料 胚胎移植时期 （二）发展提高阶段（20世纪80年代中～90年代中） 在此期间，中国奶牛协会1986年在唐山、1988年在 北京又召开了两次全国奶牛胚胎移植技术研讨会。 自1983年以来中国奶牛协会繁殖专业委员会每年召 开一次奶牛繁殖学术研讨会。 中国畜牧兽医学会动物繁殖分会每两年召开一次包 括牛胚胎移植技术在内的“动物繁殖”学术研讨会。 就提高超排和采卵效果，提高冻胚成活率，提高胚 移妊娠率以及如何结合我国国情，尽快使牛胚胎移植技 术在生产中应用等问题进行了交流和研讨，对推动我国 牛胚胎移植技术的发展起到重要作用。 胚胎移植时期 在国内开展学术交流的基础上，积极开展国际间 学术交流，加拿大、美国、日本、澳大利亚、法国等国 家从事胚胎移植的同行、专家，多次来华讲学和进行学 术交流，我国也多次派团和派员赴国外考察学习和进行 合作研究；并分别于1990 (北京) 、1992 (南京) 、 1996 (乌鲁木齐) 、1997 (北京) 召开多次动物胚胎移 植及相关生物技术国际学术会议。 与此同时在北京、河 北、吉林、内蒙、新疆等 地举办多次全国性牛胚胎 移植培训班，培训技术人 员数百人次，上述活动对 提高我国胚胎移植技术水 平，发挥了重要作用，也 为胚胎移植的应用推广奠 定了基础。 胚胎移植时期 根据我国奶牛少，黄牛多的特点自20世纪80年代开始进行把奶牛 移植给黄牛，让黄牛借腹怀胎生产奶牛的研究工作。1985年7月～ 1986年12月，河北省芦台农场奶牛实验站桑润滋等，产下我国首批 15头奶牛移植黄牛所生奶牛犊。 胚胎移植时期 由桑润滋撰写的我国第一篇奶 牛胚胎移植黄牛论文——“黑白花 奶牛胚胎移植黄牛试验”刊于《中 国畜牧杂志》1987年第1期。 1987年5月～7月吉林省农科院 金正泰等，又产下奶牛移植黄牛所 生奶牛犊93头。 胚胎移植时期 此阶段特点是：开展胚胎移植研究的单 位增多、群体规模增大、水平有所提高，冷 冻胚胎比例增大，但受胎率低，以奶牛做供 体，让黄牛做受体“借腹怀胎”生奶牛，是 我国胚胎移植的特色。此阶段其超排、移植 妊娠情况如表3、表4。 胚胎移植时期 表3 发展提高阶段我国供体牛超排情况统计表 超排供 头均 头均可用 体头 胚胎 胚胎 （只） （枚） （枚） 1501 5.6 3.6 每头（只） 超排供体 牛获犊牛数 （头） <1.0 资料来源 1986年和1988年 第三、四次全国 牛胚移研讨会资 料 胚胎移植时期 表4 发展提高阶段我国受体牛移植妊娠情况统计表 鲜胚 移植 受体 （头） 1687 （378） 妊娠 受体 （头） 移植 妊娠 率 （%） 666 39.4 （145） （38.4） 冻胚 妊娠 移植 移植 受体 妊娠率 受体 （头） （%） （头） 610 131 21.5 资料来源 1986年和1988 年第三、四次 全国牛胚移研 讨会资料 胚胎移植时期 （三）推广应用阶段（20世纪90年代中至今）， 目前正向产业化迈进，向胚胎工程延伸 随着我国养牛业的发展，纯种奶牛、肉牛紧缺，促 进了牛胚胎移植技术在生产中的应用推广。 农业部于2002年在北京、河北、内蒙古、黑龙江、 山西、陕西、宁夏、山东和新疆九个省（区、市）组织 实施了“万枚高产奶牛胚胎富民工程”项目，带动全国 完成胚胎移植25000枚，获得5000头左右的高产母牛。 胚胎移植时期 “十五”期间国家投资1.5亿元，在 河北、北京、上海、黑龙江和内蒙古等 省区市实施的“十五”国家重大科技攻 关专项--“奶业重大关键技术研究与产业 化技术集成示范”项目，利用胚胎移植 技术培育高产核心牛数万头。胚胎移植 技术在奶牛扩繁中发挥了重要作用。 胚胎移植时期 20世纪90年代我国开始应用MOET育种体系培育高 产奶牛，其间育成高产奶牛278头，头胎平均全期产 奶量7480kg，比同期头胎非ET牛高9%～18%，其中产 奶量超过8000kg的ET牛有46头，使用这批ET牛作为种 母牛，又培育了新一代优秀母牛后代120头，与此同 时培育公犊牛78头。1994年起选留37头青年公牛并转 入北京种公牛站，最终选留18头作种公牛。目前用 MOET选育并作为主配公牛在北京市乃至全国的奶牛育 种中，发挥了重要作用。 胚胎移植时期 此阶段的特点是：技术逐渐成熟，已达到实 际应用水平，规模不断扩大使用性控胚胎比例增 多，使牛胚胎移植技术走向市场，并在纯种扩繁、 育种、胚胎工程研究中发挥重要作用。 此阶段牛超排和移植妊娠情况见表5。 胚胎移植时期 表5 推广应用阶段我国牛超排、移植妊娠情况统计表 超排 头 （次） 头均 获胚 （枚） 鲜胚 移植 （头） 移植 妊娠率 （%） 冻胚 移植 （头） 移植 妊娠率 （%） 806 5.6～6.1 936 63.25 2870 50.11 郭志勤等 （2001） 859 5.9 2123 51.76 —— —— 罗应荣、 朱化彬等 （2001） 1332 5.8 —— —— 4295 53.88 李树静等 （2009） 资料来源 胚胎工程时期 四、胚胎工程时期（20世纪80年代至今） 从20世纪70年代，在动物胚胎移植技术迅速发展 的同时，人们把注意力又转到对胚胎进行加工改造， 以期进一步提高胚胎的利用价值，因而兴起了胚胎生 物技术——胚胎工程。主要包括胚胎冷冻、体外受精、 胚胎性别鉴定、核移植（克隆）、胚胎干细胞、转基 因技术等。 胚胎工程时期 （一）胚胎超低温冷冻保存 奶牛胚胎（常规）冷冻： 中国科学院遗传研究所和上海 市牛奶公司（1982）获得成功。 牛胚胎玻璃化冷冻：桑润 滋、朱士恩等（1998）获得成 功。 胚胎工程时期 （二）体外受精 旭日干等（1989） 卵巢卵细胞产犊； 我国首例试管牛 桑润滋、朱士恩等 （1999）牛体外受精胚胎经 玻璃化冷冻保存移植产下 “试管”牛犊。 我国首例玻璃化冷冻试管牛 胚胎工程时期 （三）胚胎性别鉴定及性控胚胎生产 曾溢滔、胡明信等（1992），通过PCR直接扩增 牛胚胎的SRY特异DNA序列，对牛胚胎性别进行鉴定后 移植产犊，准确率达100%； 20世纪初，我国利用奶牛性控冻精对超排母牛 进行人工授精平均每头次获性控可用胚胎4枚左右， 用性控胚胎移植后母犊率在90%左右。 胚胎工程时期 （四）克隆 1、牛新鲜胚胎（1/2）分割 谭丽玲、廖和 模等（1987）分割奶 牛胚胎产同卵双犊。 谭丽玲、桑润滋等 （1989）奶牛半胚移植 于黄牛产同卵双犊。 奶牛受体所生同卵孪生二分胚犊牛（ 1987年 ） 黄牛受体所生同卵孪生二分胚犊牛（ 1989 年） 胚胎工程时期 2、牛冷冻胚胎（1/2）分割 奶牛：郭志勤等（1989）产同卵双犊；柏 学进等（1996）半胚裸露冷冻保存产犊；桑 润滋、朱士恩、吴德国等（1999）分割玻璃 化冷冻牛胚胎产犊。 1999年产玻璃化冷冻分割牛犊 胚胎工程时期 3、牛新鲜胚胎（1/4）分割 奶牛：谭丽玲、李乐义等（1992）四分胚产 犊；窦忠英等（1992）四分胚产同卵三犊。 4、胚胎细胞核移植 李雪峰、谭丽玲等与原广西农业大学合作 （1996）获得体外培养发育至8～32细胞核移植 的1头克隆牛。 胚胎工程时期 5、体细胞核移植 陈永福等（2000）获我国首例体细胞克隆牛; 董雅娟、柏学进等（2001）获得2头体细胞克隆牛； 陈大元等2002年成活5头体细胞克隆牛。 2001年11月我国获得的 2头健康体细胞克隆牛 2002年2月我国成活的5头体细胞克隆牛 胚胎工程时期 新疆金牛生物科学院 2003年存活12头克隆牛； 2003年我国成活的12头克隆牛 中国农业大学获得世界 首例冷冻卵母细胞为胞质供 体的体细胞克隆牛 胚胎工程时期 李宁等截止2003年已获得27头克隆牛；2004年李宁等 对由加拿大政府赠送给中国人民的世界顶尖种公牛—— “龙”，进行体细胞克隆成功，产下“大隆”和“二隆”。 胚胎工程时期 （五）胚胎干细胞 窦忠英等（1995）分离克隆出牛类胚胎 干细胞；窦忠英等（1999）将源于牛早期胚 胎内细胞团的牛类胚胎干细胞最高传至6代； 2000年将源于牛原始生殖细胞的类胚胎干细 胞最高传至15代。 分化得到的胎儿心脏跳动样细胞团 胚胎工程时期 （六）转基因 郭志勤等(1992) 利用精子载体法 获得的转基因牛。 李宁等截止2004年已获得14头 转基因牛 。其中一头为世界 首次转入有人岩藻糖转移酶基 因，也是世界首例同时转有3 个基因的转基因牛。 利用精子载体法获得的转基因牛（1992年） 人岩藻糖转移酶基因牛犊（2004年） 胚胎工程时期 李宁等（2008）产下高表达人乳铁蛋白的转基因奶牛； 曾溢滔等（2009）产下携带人血清蛋白基因的转基因试管牛； 李光鹏等（2009）产下世界首例奥米伽-3脂肪酸转基因克隆牛。 张涌等（2009）首例转人防御素基因克隆奶牛。 综上所述，建国60年来我国奶牛繁殖技术取 得突飞猛进的发展，奶牛繁殖工作取得举世瞩目 的成绩，这是有目共睹的。但与国外先进水平相 比仍存在一定差距。 国际上，一头良种公牛每年产冻精平均为 3～5万个剂量，高产个体可达10万个剂量以上， 而我国平均为2.1万个剂量。 国际上，牛人工授精情期受胎率在60～70%， 我国在60%以下。 在体外受精、克隆、胚胎干细胞、转基因等 胚胎工程的研究方面，整体水平还落后于国外， 这些都有待于我们改进和提高。 我们坚信经广大奶牛科技工作者的不懈努 力，我国奶牛繁殖技术在不远的将来一定能达 到国际先进水平。 我们相信在各级政府、部门的重视和支持 下，奶牛繁殖技术在我国奶牛良种扩繁和质量 的提高上将发挥更大的作用。