現在拜科技技術之賜,要生公牛或是要生母牛可以隨心所意讓你選,而且成功率可高達百分之九十以上。因為「繁殖」是維持乳牛場的命脈,所以飼主特別期盼要繁殖出「母」的乳牛,因為只有母牛才能生產出「白色黃金」-「牛乳」,為酪農帶來財富。因此,每位酪農都非常重視乳牛之繁殖,更希望能生到母牛。
乳牛之繁殖是一門非常重要的學問與技術,涵蓋範圍很大包括:畜舍環境、營養平衡、母牛生殖生理與內泌素、冷凍精液之選用、發情偵測與授精技術等等,足見其複雜之關連性,往往好不容易讓母牛懷孕了,最後臨門一腳時,卻生出小「公」牛,充滿無耐的感嘆!雖然酪農們都知道母牛生下的小牛,公母各半(機率各佔50%)。如果接二連三都生母的時,酪農們可會眉開眼笑!可見如果能包生母牛,必能帶來可觀的經濟效益。
包生母牛的秘密武器---選性精液
選性精液的研發並不是一蹴可及的,它是經由科學家漫長的研究才得到的成果。美國農業部(United States Department of Agriculture, USDA)在1980年早、中時期就開始著力於精子公母分離之研究,研發出可精確測定精子DNA含量的技術,因為在精子內的X-和Y-染色體,兩者之質量不同,藉由這種特性來鑑別與分離X-和Y-精子,但是在區分X-和Y-精子之操作過程中會造成精子大量的死亡,所以必須克服此一瓶頸。隨著科學家的不斷努力突破,加上製造技術的進步,終能成功地分離出X-和Y-精子,並大幅降低分離過程中對精子所造成的傷害,致能分離出足夠的精子製成選性精液,再以人工授精的方式繁衍出特定性別之子代。於80年後期至90年代早期:開始將選性精液進行商品化與田間測試,在1989時第一頭使用選性精液配種的仔女牛誕生了。2003年時Sexing Technologies (ST) 公司獲美國授權生產販售乳牛選性精液。所以,隨著選性精液的取得容易及具有良好的商業效益,促使在技術、費用、速度、選性效率上進步快速,也成功地以極少量的精子數達成商業化之授精劑量。也很幸運地,選性精液之人工授精可達 91%之女牛出生率,這證明了使用選性精液可幾乎包生母牛之成果。
選性精液如何製作呢
將優良種公牛進行採精,並進行一般冷凍精液製作之標準作業程序,包括精液的採集與標記、精子濃度檢測、精子活力評估,檢測合格後再將此新鮮精液送達選性精液實驗室,實驗人員再次檢測精液品質、配製化學藥品與培養液,使用精液細胞分選儀及電腦群組將精子之X和Y染色體染色處理,在乳牛,X染色體(母)比Y染色體(公)含有較多之DNA (3.85%),利用鐳射激發X與Y染色體所產生之螢光差異,來分離X與Y精子,如圖1所示。
收集X精子,Y精子和未確定精子則廢棄,再將收集到之X精液進行精液品質分析,選性後之X精液其精子存活力要達70%以上,而且X精子的純度要達90%以上。每一麥管劑量之體積為0.25 ml,內含2.1x106 精子數,經完成冷凍步驟後保存於-196℃的液態氮桶內。(圖2)
選性精液的使用
建議只供經驗豐富之授精師使用,授精師穿戴手套並使用長夾將選性精液麥管從液態氮桶內取出,迅速置入35-37 °C中溫水中解凍,為時30-45秒,解凍完成後,需在5分鐘內注入牛體子宮角內。如天氣屬寒冷時,要注意授精槍之預暖及精液解凍完成尚未植入母牛體內時之保溫措施,這是非常重要之細節!
成功使用選性精液之關鍵因素
1. 主要使用於有確實穩定發情之女牛進行第一次或第二次配種。在美國使用選性精液之乳牛牧場資料分析,結果顯示出,選性精液用在第一和第二次人工授精之女牛優於經產母牛。
2. 選性精液解凍與操作的地方必需保持溫暖與不通風,以確保解凍後之精液受到最低之溫差傷害。
3. 所有會與解凍後之精液麥管接觸之設備皆需預暖,如授精槍、授精管、紙巾等,特別是在低溫季節或者是極端低溫氣候時。
4. 建議只供經驗豐富之人工授精師使用。因為選性精液之每一麥管劑量為0.25 ml,內含2.1x106 精子數,較傳統冷凍精液低,因此選性精液注入母牛體的位置就顯得非常重要,一般傳統冷凍精液注入於子宮體部位(穿過子宮頸),而選性精液則注入於有成熟濾泡之子宮角部位,故需由經驗豐富之人工授精師先判定左右卵巢那一側有成熟之大濾泡,例如:觸診判定左側卵巢有成熟之大濾泡,預估會先排卵,故授精師將選性精液穿過子宮頸後再往左側之子宮角注入,此動作要非常謹慎小心,因為子宮角管壁較薄較脆弱易人為操作不當時發生刺傷子宮角的意外事件。
5. 不要將選性精液施用於低繁殖力之牛群(受胎率低於60%)。
6. 繁殖管理是最重的因子。如果牛群之繁殖管理不彰,那麼使用選性精液是不會成功的!所以基本工要做得紮實,管理者要有很好的專業知識,如明瞭乳牛生殖週期(特別是濾泡階段的動情前期及發情期,黃體階段之動情後期與動情間期)、仔細確實之乳牛發情觀察及授精技術、完善之營養、畜舍及紀錄等等。
參考文獻
DeJarnette J. M, Nebel R, L, and Marshall C.E. Evaluating the success of sex-sorted semen in US dairy herds from on farm records. Theriogenology (71) 2009; 49-58.
Hutchison, J.L. and Norman, H.D. Characterization and usage of sexed semen from US field data. Theriogenology (71) 2009; 48.
註:本篇報告之圖片由耕欣農業公司提供,特以誌謝。
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