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        美系杜洛克種豬體尺性狀遺傳參數(shù)估計及其與生長性狀的關系研究

        2018-09-05 03:45:18莊站偉付帝生丁榮榮李紹云吳珍芳鄭恩琴
        廣東農業(yè)科學 2018年7期
        關鍵詞:杜洛克遺傳力體尺

        莊站偉,付帝生,丁榮榮 ,楊 明 ,李紹云 ,吳珍芳 ,,楊 杰,鄭恩琴

        (1.華南農業(yè)大學動物科學學院/國家生豬種業(yè)工程技術研究中心,廣東 廣州 510642;2.廣東溫氏食品集團股份有限公司/國家生豬種業(yè)工程技術研究中心,廣東 新興 527400)

        豬的外部性狀是一類重要的表型性狀,在豬的育種中,育種人員往往很重視豬的外部評價。對豬外部性狀的遺傳參數(shù)已有諸多研究[1-2],這些研究加快了相關性狀的遺傳改良進展。體尺性狀(主要包括體長、體高和管圍)是豬外部性狀中較為重要的性狀,雖然其測定記錄不容易獲得,但相對于外表外部特征描述,體尺性狀在反映豬應對環(huán)境等方面的表現(xiàn)更為客觀[3]。豬的生長性狀是重要的經濟性狀,是影響?zhàn)B殖企業(yè)經濟效益的重要因素之一。全國生豬遺傳改良計劃實施方案中關于種豬選種,主要考慮豬的生長性狀,包括達100 kg體重日齡、100 kg活體背膘厚。在育種實踐中,體尺性狀也常被作為重要的輔助性狀進行測定,并評估其與生長性狀之間的相關性。有關對杜洛克豬[4]、長白豬[5]和漢普夏豬[6]體長性狀的遺傳力評估研究表明,體長性狀與生長性能有關,且為中等以上遺傳力。而其他體尺性狀的相關研究報道不多,與生長性狀的相關性仍不明晰。

        隨著高密度分子標記的開發(fā)利用,基因組選擇技術在動植物育種中發(fā)揮著重要作用[7-8],而目標性狀遺傳參數(shù)的準確估計能提高選種準確性。美系杜洛克種豬作為終端父本,在我國豬的育種和商業(yè)化養(yǎng)殖中應用非常廣泛,如能加快杜洛克種豬生長性狀的遺傳改良,則會帶來巨大的經濟效益。因此,充分研究體尺性狀與生長性狀的遺傳參數(shù)顯得尤為重要。由于遺傳參數(shù)具有群體特異性,因此有必要對某一特定豬群進行遺傳參數(shù)的估計[9]。本研究通過對美系杜洛克種豬的體尺性狀進行遺傳參數(shù)估計,并評估其與生長性狀的遺傳相關性,旨在為該群體的遺傳改良和評估奠定基礎。

        1 材料與方法

        1.1 數(shù)據(jù)來源及測定方法

        選取2011—2016年廣東溫氏食品集團股份有限公司種豬分公司5個核心育種場的美系杜洛克種豬體尺和生長性狀測定記錄。體尺性狀中的體長(BL)、體高(BH)和管圍(CC)在終測(100 kg)時測定,生長性狀包括達100 kg體重日齡(AGE)、100 kg體重背膘(BF)和體重在30~100 kg時的料重比(FCR)。其中,BL、BH和CC的具體測定方法參照文獻[10],AGE、BF根據(jù)《全國生豬遺傳改良計劃》中的校正公式[11]進行校正。

        1.2 數(shù)據(jù)處理和分析

        采用Excel軟件剔除系譜和表型錯誤的個體,選定平均數(shù)±3倍標準差(即μ±3SD)作為正常值范圍。采用SAS9.3軟件對體尺性狀進行固定效應分析,固定效應包括測定場(Farm)、測定年季(YS)和性別(Sex)。采用DMU軟件[12]進行加性遺傳方差組分估計。DMU軟件可以用來分析非正態(tài)分布和正態(tài)分布的數(shù)據(jù),配合多種模型計算方差組分和遺傳參數(shù)。本試驗采用約束最大擬然(restricted maximum likelihood,REML)法估計方差組分,其由期望最大化(expectation maximization,EM)和平均信息(average information,AI)算法相結合而得。

        1.3 固定效應水平劃分

        體尺測定場劃分為5個水平(測定場1至場5);測定年份劃分為6個水平(2011—2016年,每年為1個水平);結合廣東省的氣候特點,將測定季節(jié)劃分為4個水平,分別為春季(3~5月)、夏季(6~8月)、秋季(9~11月)和冬季(12~2月)[13];性別劃分為2個水平(公、母)。

        1.4 統(tǒng)計模型

        1.4.1 固定效應模型 不同效應對體尺性狀的影響不一,本研究分析了1.3中劃分的固定效應對各性狀表型的影響,并利用SAS9.3 GLM進行分析,模型如下:

        式中,yijk為性狀表型值(體尺性狀),ysi為測定場、年季,sexj為測定個體的性別,eijk為隨機殘差。

        1.4.2 方差組分模型 方差組分模型如下:

        式中,y為個體觀測值;b為固定效應向量,包括場、年季效應和性別效應;a為動物個體加性效應;l為個體出生時所在的窩效應;e為殘差效應;X、V1、V2分別為b、a、l的結構矩陣。利用DMU軟件計算各性狀間遺傳相關,遺傳力的標準誤采用Klei等[14]的方法估計。

        2 結果與分析

        2.1 體尺性狀的表型值統(tǒng)計數(shù)據(jù)

        分別對各性狀的測定記錄進行篩選,得到有效數(shù)據(jù),并統(tǒng)計體尺性狀的基本統(tǒng)計量。從表1可知,BL、BH和CC性狀的記錄數(shù)都在14000條以上,其平均值分別為115.75、61.30、18.46 cm。另外,本研究群體中體尺性狀的變異系數(shù)均在5%以下,反映出個體間表型值差異不大,表明前期育種時對體尺性狀的初步選擇具有一定效果。

        2.2 影響體尺性狀的固定效應分析

        從體尺性狀的固定效應分析結果(表2)可知,年季效應和性別效應對各個性狀的影響均達到極顯著水平,場效應對CC性狀的影響達顯著水平,對其余各性狀的影響達極顯著水平,可用于選擇的遺傳方差統(tǒng)計模型。

        表1 體尺性狀的表型基本統(tǒng)計量

        表2 體尺性狀的固定效應分析

        2.3 體尺性狀的遺傳參數(shù)估計

        本研究中杜洛克豬體尺性狀的遺傳力變化范圍為0.160~0.352(表3),其中BL、BH為中等遺傳力性狀,CC為低遺傳力性狀。各性狀的窩效應值變化范圍為0.184~0.221,說明杜洛克豬體尺性狀存在明顯的窩效應,可能是由生存環(huán)境及進食情況的差異引起的。

        表3 體尺性狀的方差組分和遺傳參數(shù)

        2.4 體尺和生長性狀的遺傳相關和表型相關

        從表4可知,體尺性狀和生長性狀之間的遺傳相關變化范圍在-0.411~0.083之間,變化范圍跨度較大,其中,CC與AGE呈現(xiàn)強負相關(-0.411),BH與BF呈弱正相關(0.083)。體尺性狀和生長性狀間的表型相關變化范圍在-0.333~0.039之間,除BH與BF為正相關外,其余各性狀呈現(xiàn)不同程度的負相關。其中,BL與AGE呈現(xiàn)較強負相關(-0.333)。體尺性狀間遺傳和表型相關變化范圍分別為0.552~0.674、0.100~0.568,呈不同程度的強遺傳正相關。生長性狀間遺傳和表型相關變化范圍分別為 -0.091~0.306、-0.079~0.345,其中,AGE和BF遺傳和表型均為負相關。

        3 結論與討論

        本研究選取的杜洛克豬群體,體尺性狀表型記錄數(shù)均在14 000條以上,變異系數(shù)較低(4.07%~4.91%),并且各性狀表型值標準差較小,表明數(shù)據(jù)均一性較好,具有代表性。而不同研究群體的群體結構和數(shù)據(jù)情況會有差異,進而影響方差組分的估計結果。本研究中體長、體高和管圍性狀的加性遺傳方差均高于葉健等[15]報道的結果,這可能是由群體的差異引起的;固定效應分析結果與郭建鳳等[16]的研究結果一致。此外,Crump等[17]研究發(fā)現(xiàn),模型中不加入窩效應會使遺傳力的估計值高10%左右,因此窩效應也應考慮在內。

        表4 體尺和生長性狀間的表型相關和遺傳相關

        Knauer等[18]研究表明,體尺性狀的遺傳力一般在 0.11~0.53之間;Fukawa等[4]研究得到杜洛克豬群體體長和體高性狀遺傳力的估計值分別為0.294和0.333,與本研究結果基本一致;Ishida等[5]研究得到長白豬群體體長和體高性狀遺傳力的估計值分別為0.43和0.39,大于本研究的遺傳力估計值;葉健等[15]研究大白豬群體上述性狀的遺傳力,得到估計值分別為0.25和0.21,低于本研究結果。而本研究中管圍性狀的遺傳力估計值為0.160,低于Ohnishi等[3]對杜洛克豬管圍性狀的研究結果。綜合前人對杜洛克豬體尺性狀遺傳力的估計值以及本研究結果,通過與不同群體對比可發(fā)現(xiàn),同為西方優(yōu)質豬種,體尺性狀的遺傳力存在一定共性,即體長和體高的遺傳力均在中等及以上遺傳力水平。但對管圍性狀遺傳力的研究則有差異,本研究中管圍性狀遺傳力相對較低。因此,對于遺傳力較高的性狀,如體長和體高,在制定育種計劃和選擇方法時,通過對個體的選擇可加快遺傳進展,而對于低遺傳力性狀(如管圍),可通過常規(guī)育種手段(如雜交)進行性狀改良,以期獲得雜種優(yōu)勢[19]。

        本研究結果表明,除體高與背膘和飼料轉化率為正遺傳相關外,體尺性狀與生長性狀間存在負遺傳相關。Fukawa等[4]報道背膘與體長和體高性狀的遺傳相關分別為-0.42和-0.38,而Steenbergen等[2]的研究結果并未發(fā)現(xiàn)其存在相關性, Johnson等[20]研究也表明背膘與體尺性狀的遺傳相關并不清晰。在本研究群體中,背膘與體長和管圍呈負遺傳相關(-0.115~-0.099),而與體高呈正遺傳相關,若以此推斷,則意味著降低背膘可能會引起體長增加,而體高與背膘產生協(xié)調變化的選擇反應,但其相關性還有待進一步研究。盡管計算出了體尺性狀和生長性狀的遺傳相關,但有些性狀并不適合直接用于選擇[3]。如以體高性狀較低來選擇種豬,則背膘也相對較薄,達100 kg體重日齡則會增加,這將導致飼養(yǎng)成本增加,效益減少。此外,本研究發(fā)現(xiàn)體尺性狀間遺傳相關均呈強正相關(0.5以上),表明性狀間有較強協(xié)調選擇的潛力,提示選種時可將體長、體高和管圍進行加權后計入體型評分,從而增加選種評估的準確性。

        豬是一個有機的整體,機能和結構是相互聯(lián)系的。有研究表明,杜洛克豬在進化過程中受到高強度的人工選擇,從而使其遺傳連鎖不平衡程度很高[21-22],因此體尺在一定程度上也反映了其潛在利用價值。本研究結果表明,體長和體高為中等遺傳力性狀,管圍為低遺傳力性狀,由體尺和生長性狀間表型和遺傳相關性分析可知,生長性狀在一定程度上受到體尺的影響,其中體尺性狀的選擇對背膘和達100 kg體重日齡均有促進作用。這可能與目前選種時普遍較為重視選擇利用瘦肉型豬有關,也表明對體尺表型的“預選種”具有一定依據(jù)。大型養(yǎng)殖企業(yè)正在發(fā)展利用基因組選擇技術,可將體尺性狀作為輔助選擇,以期獲得更好的遺傳進展,得到更加準確的遺傳趨勢,進一步提高選種準確性,提高企業(yè)效益。

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