朱化彬：中国实现奶牛体外胚胎生产和大规模市场应用指日可待
中国农业科学院北京畜牧兽医研究所研究员
自然繁殖状态下，奶牛一年一胎，一生就是以四胎计，后代一半公一半母，一生才能留下两个母牛后代；而通过体外胚胎移植技术，一头牛1周可采卵1～2次，1个月可采卵8次左右，按当下水平每次平均可以采集10～15个卵母细胞，平均每次采卵可获得移植胚胎2～3枚，一年可得到100～200枚胚胎，应用性控精液受精，以90%雌性率计算，一年就可产出30～50头母牛后代，从而大大提高了优秀母牛的扩繁速度。
——朱化彬
荷斯坦：牛体外胚胎移植技术是一项新技术吗？
朱化彬：牛胚胎移植技术按精子和卵子受精方式的不同，可分为体内胚胎生产与移植和体外胚胎生产与移植技术。
牛体外胚胎生产与移植技术也就是常说的 “试管牛”培育技术，亦或体外受精技术，是牛胚胎移植技术研究与应用的新发展，近年来OPU-IVF技术在生产中应用比较多，特别是在奶牛养殖中得到推广应用。牛体外胚胎移植技术并不是一项新技术，早在1959年科学家就获得了体外受精兔，1982年获得了体外受精胚胎移植的犊牛。
荷斯坦：：目前国内外体外胚胎移植技术发展现状如何？
朱化彬：随着OPU-IVF技术不断完善，牛体外胚胎生产和移植数量持续增加。根据世界胚胎移植协会统计，2018年全世界生产的牛体外胚胎数量突破100万枚，其中奶牛体外胚胎接近57万枚，超过了体内生产的胚胎数量。美国、巴西、阿根廷等国家是牛体外胚胎生产和应用的主要国家。
近年来，我国牛体外胚胎生产蓬勃发展，许多单位也相继开展牛体外胚胎生产与移植研究和应用，如中国农业大学、中国农业科学院北京畜牧兽医研究所、山东奥克斯种业有限公司、北京奶牛中心、石家庄天泉良种奶牛公司等，同时也相继成立了一些牛体外胚胎生产与移植公司或实验室如澳华公司。河北省政府在奶牛胚胎移植项目上持续开展了工作，并提供了一定的资金支持等。但目前国内牛体外受精胚胎具体应用数据还有待于进一步收集，国外的数据和技术水平并不能代表国内的生产水平。随着总体效率和效益不断提高，作为人工授精和体内胚胎移植的一种补充方式，牛体外胚胎生产在我国具有非常广阔的应用前景和发展潜力。
荷斯坦：：牛体外胚胎移植技术有哪些优势？
朱化彬：牛体外胚胎生产和移植相对于体内胚胎生产和移植的优点主要在于：快速扩繁优秀母牛，加快奶牛遗传进展。
牛体外胚胎移植技术优势主要体现在以下三方面：
第一，提高胚胎生产效率，这也是最大的优势。体外和体内胚胎生产主要是胚胎生产方式不同，但体外胚胎相比于超数排卵体内胚胎生产来说，胚胎生产效率可能更高。比如，供体牛一次超排可获得6～7个可用胚胎，需要间隔1个月或1个半月后再进行第二次超排；而活体采卵时供体牛1周可采卵（OPU）1～2次，1个月可采卵8次左右，按照当下水平每次平均可以采集10～15个卵母细胞，平均每次采卵可获得移植胚胎2～3枚，因此，生产胚胎效率是体内超数排卵生产胚胎效率的几倍甚至十几倍。
第二，充分发挥优良母牛的繁殖潜力。OPU-IVF技术可以利用优秀的初情期后配种前母牛或丧失繁殖能力的母牛繁殖后代，例如OPU可采集 8～10月龄后备牛的卵细胞，也可以采集因生殖道疾病等丧失繁殖能力的母牛，甚至妊娠早期母牛的卵母细胞生产体外胚胎，从而充分发挥优秀母牛的繁殖潜力。
第三，缩短母牛繁殖后代周期，加快品种改良速度。对于良种奶牛或肉牛来说，后备母牛早期采集卵母细胞生产体外胚胎，大大缩短了母牛繁殖后代的遗传进展周期，加快了牛的品种改良速度。
荷斯坦：：牛体外胚胎生产和移植的胚胎来源哪里？
朱化彬：过去，牛的体外胚胎生产和技术应用受到一定的局限性，主要是因为体外受精所需要的卵母细胞大部分来源于屠宰场卵巢，这样的话，母牛遗传背景很难保证，影响了其在奶牛中的应用。
近年来，随着活体采卵（OPU）技术的快速发展，技术环节日趋成熟，优秀供体母牛活体采集的卵母细胞成为牛体外胚胎生产的主要来源，生产的胚胎质量特别是遗传质量得到保障，这也是牛体外胚胎生产能在奶牛生产中得到推广应用的重要前提。
荷斯坦：：胚胎如何分级？
朱化彬：国际胚胎移植协会有专门的胚胎分级标准。我国也制定了牛胚胎国家标准，胚胎等级按照细胞形态、细胞完整性、细胞数量等，一般分成四类：A级、B级、C级、D级。作为商品用的胚胎一般是A级和B级，C级胚胎冷冻后活力显著降低。胚胎按照形态分辨质量时，不同的人判断结果可能会存在一定的差异。
荷斯坦：：什么样的母牛适合进行体外胚胎移植？
朱化彬：首先应选择优秀的供体牛进行活体采卵。活体采卵体外受精的优势在于可以选择优秀母牛快速扩繁，比如选择高产奶牛或者高产奶牛的后代作为供体牛。
如果结合基因组选择技术，也可较准确地选择优秀青年牛作为供体采卵生产体外胚胎。
供体与其10个体内胚胎移植后代（宁夏中地）
荷斯坦：：采集活体卵母细胞后奶牛是否能正常生产？
朱化彬：对奶牛进行活体采卵，一般可采集2～3个月甚至3个月以上，这对奶牛的正常繁殖影响不大。其中可能会有约1%～5%的牛在操作过程中，因生殖道感染、黏连或者卵巢问题而引起繁殖障碍，但比例在可接受范围。例如，100头优秀的供体牛，通过活体采卵胚胎移植，一年可以5～10倍的速度扩繁，其中3～5头牛丧失繁殖能力，对群体来说影响和损失也是可以接受的。
荷斯坦：：体外胚胎移植是否必须结合基因组检测实现？
朱化彬：体外胚胎生产首先必须保证供体牛是优秀的。如果选择经产牛做供体，可以不用基因组测序，因为奶牛本身已有生产性能。
如果选择青年牛做供体，由于它本身尚没有生产性能，单纯依靠系谱选择，准确率相对较低（低于50%）；而通过基因组检测选择青年牛，一是能确保所选择供体的准确性，准确率达到80%，二是可以尽早利用供体，10个月便可进行活体采卵。
荷斯坦：：国内奶牛体外胚胎移植技术存在哪些瓶颈？如何解决？
朱化彬：任何技术在生产上应用，都面临三个问题：成本、效率和简易可行。只有这三个问题都解决好了，技术才可能在生产中得到广泛应用。
目前牛体外胚胎生产和移植技术在生产应用，还需要解决两个问题：效率和成本。其中最大的问题还是总体效率有待提高，特别是最终产活犊的效率。体外受精胚胎移植后期流产率、早产率、弱犊率可能比人工授精的高，因此大规模应用前需要从以下四个方面提高效率：
第一，活体采卵效率（OPU效率）。要提高采卵技术水平，提高卵母细胞回收率。比如从卵巢上100个卵泡采集得到50还是85个卵母细胞，效率当然不同，这就需要培养熟练的采卵人员。
第二，体外受精效率（IVF效率）。包括卵母细胞体外成熟、体外受精和体外培养效率都需要提高，从而提高体外受精囊胚率，特别是性控胚胎的囊胚率，这当然也需要培养熟练的实验室人员。
第三，体外胚胎的保存效率。不管是冷冻保存还是其他方式保存，都要提高保存胚胎复苏率和移植的效率，特别是在生产中简单易行的方法。体外受精胚胎相对不耐冻，冻了后移植受胎率显著降低。
第四，体外胚胎移植受胎率。应提高体外胚胎移植以及产活犊效率，包括受体选择、受体牛饲养管理、妊娠受体后期管理和产犊管理，从而提高最终产活犊牛的比率。目前国内牛体外胚胎移植妊娠率可达50%左右，但是由于数据有限，体外胚胎移植最终产活犊率尚不清楚，估计可能不会超过30%（按移植胚胎数量算）。
只有保证以上四个效率都达到一定的水平才能在生产上应用。
牛体内胚胎移植可以5～10倍的速度繁殖优秀母牛，因此可在3～5年内提高母牛群的遗传水平。因此，最近我国奶牛胚胎移植火爆。在生产中，胚胎移植技术，无论是体内还是体外胚胎，应根据自己牧场的实际情况和发展需求，选择适合自己的胚胎生产和移植方式。
例如，大规模牧场牛群数量大，质量好，技术人员和水平也较高，可根据自身生产需要，建立牧场自己的胚移植实验室和技术队伍，生产的体内或体外胚胎可以自己直接使用（移植），也可以对外销售，这样相对成本较低；小规模牧场，建议可以购买胚胎移植。相对于体内胚胎生产和移植，牛体外胚胎生产需要较高的实验室条件如洁净的环境，较多的设备如培养箱、显微镜、活体采卵仪等等。因此，牛胚胎移植最终的效益体现在市场端，只有成本和效率提高了，才能在生产中得到推广应用。
荷斯坦：：奶牛体外胚胎移植技术在国内大规模推广存在哪些难题？
朱化彬：第一，体外胚胎生产技术有待熟化和提高，熟练的技术人员有待培养。体外胚胎生产和移植相对于体内胚胎生产和移植技术环节较多，从活体采卵到体外受精、胚胎保存、移植等整个环节需要的技术含量相对较高，对技术人员素质和水平的要求也比较高。
第二，体外胚胎生产与移植的组织工作难度较大，特别是受体牛的组织工作难度比较大。如果是一家一户或者小规模牛场移植，效率较低，牧场很难操作整个过程；如果在集团牧场或者大规模牧场组织受体牛，效率会提高很多，例如一个万头牧场，每年的后备牛应该在3000头左右，如果能选择1000头或1500头作为受体牛，则胚胎移植效率可大大提高。
第三，在提高效率和解决问题过程中，需要国家、部门和地方政府在经费和政策上给予大力支持。
荷斯坦：：您对国内奶牛体外胚胎移植技术应用有哪些可行性建议？
朱化彬：按照目前发展速度，我国对优秀奶牛的需求还会持续一段时间。因此，目前很多牧场都想购买奶牛以扩大生产或新建牧场，但是优质牛源并不充足。因此，胚胎移植可提高优秀母牛扩繁速度，可以作为替代部分进口牛的有效补充方法。
国内规模牧场应用奶牛体外胚胎移植技术时，可借鉴国外，特别是美国和巴西等国家的一些先进做法。牧场可采用以下方式：
1.牧场提供供体牛和受体牛，专业技术公司完成OPU-IVF整个技术环节，生产的胚胎移植给牧场受体牛。
2.牧场建立胚胎实验室和技术队伍，完成OPU-IVF技术环节和胚胎移植。当然生产的胚胎也可以销售。
3.牧场购买胚胎，完成胚胎受体移植。
荷斯坦：：您认为国内外奶牛体外胚胎移植技术发展前景如何？
朱化彬：目前我国规模牧场硬件条件很好，饲养和管理水平不断提高，奶牛产奶量水平得到了很大的提高，但是，如果再依靠饲料营养水平和饲养管理水平来大幅度提高奶牛产奶量，已经越来越困难了。因此，需要提高我国奶牛群体遗传品质，才能继续提高奶牛产奶量。
对奶牛来说，过去特别注重培育种公牛，因为种公牛对群体遗传改良影响最大。对于牧场来说，除了选择优秀种公牛精液外，也要注重培养和提高自己牧场的母牛遗传品质。不同的牧场可根据实际情况，选择自己牧场牛群培育和选择目标，这种选育和培育具有持续性和连续性，当然可根据不同阶段，选择重点性状，比如某个阶段提高产奶量或改变乳脂，到一定水平后改变体型、改良乳房形状等，育种就是慢慢实现改良这些性状。
优秀种公牛的冷冻精液人工授精不管在现在还是将来，对提高整个牛群群体遗传水平的影响都是最大的。体外胚胎生产作为一种繁殖手段，发展趋势是：多单位技术合作，优化OPU和体外胚胎生产技术环节；在奶牛和肉牛上扩大应用，特别是规模奶牛场；应用全基因组检测，早期利用优秀供体母牛。
国内发展奶牛体外胚胎移植技术前途光明。这主要是因为：（1）奶业的快速发展需要良种奶牛，特别是规模牛场的快速发展，更需要优质高产奶牛，因此，利用胚胎移植技术可以快速扩繁良种母牛。（2）产奶量的继续提高，需要提高奶牛遗传品质。
虽然奶牛胚胎移植技术已经很成熟，在中国实现奶牛体外胚胎生产和大规模市场应用指日可待，但牛体外胚胎生产在生产中应用发展道路不会一帆风顺，，还有一些问题需要解决，包括：（1）整体技术效率亟待提高，成本有待降低。（2）熟练的技术人员亟待培养。
未来奶牛体外胚胎生产移植技术在我国具有巨大的应用前景，当然这也取决于两个大环境：第一，奶业发展的大环境；第二，整个胚胎移植的效率和成本。
供体与其6个体内胚胎移植后代（贺兰中地）