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        長白和大白豬主要生長性狀的遺傳參數(shù)估計

        2021-08-23 07:10:24賀婕妤王斌虎謝紅濤易國強劉毓文唐中林1
        畜牧獸醫(yī)學報 2021年8期
        關(guān)鍵詞:生長

        賀婕妤,王斌虎,廖 柱,謝紅濤,易國強,4,5,劉毓文,4,5,敖 紅,唐中林1,,4,5

        (1.中國農(nóng)業(yè)科學院北京畜牧獸醫(yī)研究所,北京 100193; 2.中國農(nóng)業(yè)科學院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所,深圳 518120; 3.海南羅牛山種豬育種有限公司,???571127; 4.佛山鯤鵬現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院,佛山 528226;5.廣西壯族自治區(qū)巴馬香豬資源開發(fā)工程研究中心,巴馬 547500)

        中國的豬肉消費占全球總量的50%左右,是全球最大的豬肉消費國,但國內(nèi)豬肉供給缺口卻在不斷擴大,進口量也在不斷增加[1-3]。因此,如何準確地選擇生長性狀優(yōu)良的個體來提高豬肉產(chǎn)量與質(zhì)量,成為日益關(guān)注的問題。由于種豬的生長性狀遺傳參數(shù)同時受到多個基因和環(huán)境因素共同影響,所以需要采用科學的數(shù)量遺傳學評估方法進行評估[4-7]。隨著生豬遺傳改良計劃的實施,我國的生豬育種取得了一定的成效,但育種工作還是相對落后,一直未能形成具有競爭力的育種體系[8-10]。近年來,有關(guān)豬繁殖[11-14]、生長[15-17]、肉質(zhì)[18-20]等經(jīng)濟性狀的遺傳參數(shù)估計均有報導(dǎo)。準確估計豬目標性狀的遺傳參數(shù),是影響豬遺傳性能改良的重要環(huán)節(jié)[21]。

        背膘厚度、100 kg體重日齡是豬肌肉生長的重要體現(xiàn),在全國種豬遺傳評估方案中,100 kg體重背膘厚、100 kg體重日齡被列為遺傳評估的基本性狀[8]。仔豬的日增重是商品豬提前出欄的基礎(chǔ),日增重高說明仔豬發(fā)育好、生長速度快[22-25]。從遺傳參數(shù)來看,通過遺傳選擇進行改良是可行的[26]。Ohnishi和Satoh[27]利用兩種動物模型對豬的平均日增重和背膘厚進行了遺傳參數(shù)估計,發(fā)現(xiàn)遺傳力處于0.13~0.44之間。張廣杰[28]使用DMU軟件計算了生長性狀的遺傳力、遺傳相關(guān)系數(shù),發(fā)現(xiàn)AGE的遺傳力為0.174,30~100 kg的ADG遺傳力為0.248,BF的遺傳力為0.461。Willson等[29]對豬的肉質(zhì)、生長和胴體性狀進行了分析,結(jié)果顯示,ADG的遺傳力為0.28。曹建新等[30]對兩個不同場中的大白和長白豬進行遺傳參數(shù)估計,發(fā)現(xiàn)大白豬AGE的遺傳力為0.19~0.39,長白豬AGE的遺傳力范圍為0.21~0.31,大白、長白豬BF的遺傳力均為0.14~0.16。Kang等[31]也開展了類似的研究,結(jié)果表明,長白、大白豬ADG的遺傳力分別為0.26和0.28。葉健等[32]比較單性狀模型與多性狀模型對遺傳參數(shù)估計的影響,發(fā)現(xiàn)兩種模型對方差組分的影響不大,大白豬AGE和BF的遺傳力分別為0.207和0.406。葉健等[33]利用DMU軟件和動物模型分別計算大白、長白和杜洛克豬的場間遺傳相關(guān)和主要性狀的遺傳參數(shù),結(jié)果發(fā)現(xiàn),AGE的遺傳力范圍為0.5~0.6,BF的遺傳力處于0.2~0.5之間。Knauer等[34]對大白豬的生長性狀進行遺傳參數(shù)估計,發(fā)現(xiàn)大白豬生長性狀的遺傳力在0.2~0.5之間。Abell等[35]進行遺傳參數(shù)估計時發(fā)現(xiàn),BF的遺傳力為0.41,AGE的遺傳力為0.28。

        本研究以長白和大白豬兩個品種為研究對象,對其生長性狀進行遺傳參數(shù)估計(方差組分、遺傳力、遺傳相關(guān)和表型相關(guān)),分析影響豬生長性能的因素,為豬的遺傳評估及育種提供理論基礎(chǔ)。

        1 材料與方法

        1.1 研究材料

        本研究以海南羅牛山10萬頭現(xiàn)代化豬場的長白豬和大白豬為研究對象,收集并記錄系譜信息2 237條 (長白豬597條、大白豬1 640條),生長性狀信息1 574條(長白豬398條、大白豬1 176條)。測定的生長性狀包括達100 kg體重日齡(age to 100 kg,AGE)、達100 kg背膘厚(backfat to 100 kg,BF)、100 kg平均日增重(average daily gain to 100 kg,ADG),同時記錄對豬生長可能產(chǎn)生影響的因素(出生年、出生季、初生重及開測日齡等)。

        豬的生長性狀主要包括AGE、ADG和BF等。其中,豬的背膘厚度是指豬倒數(shù)第3~4肋骨處的背膘厚;背膘的厚度不僅影響瘦肉率等相關(guān)生長性狀,對繁殖性狀也有一定的影響;在現(xiàn)代的豬養(yǎng)殖過程中,該性狀被定為重要的活體性能測定指標。達100 kg體重日齡,是待測目標豬群體重在80~105 kg 范圍內(nèi)時,對其體重進行測量,然后按照校正公式計算得到,這一性狀可以反映豬的生長速度,同時也可以作為評價豬業(yè)效益的重要指標。

        1.2 研究方法

        1.2.1 數(shù)據(jù)的篩選 利用Excel剔除沒有系譜信息的個體,清除目標性狀表型值與平均值之差大于3倍標準差的表型值,并對質(zhì)量控制后的生長性狀進行描述性統(tǒng)計。對表型數(shù)據(jù)繪制箱狀圖進行可視化處理。

        1.2.2 可行性檢驗 利用ASReml統(tǒng)計軟件繪制殘差直方圖、Q-Q圖、殘差和擬合值的散點圖以及殘差和單元值的散點圖,以檢驗?zāi)P秃蛿?shù)據(jù)做遺傳參數(shù)估計的可行性。

        1.2.3 固定效應(yīng)的顯著性檢驗 利用ASReml統(tǒng)計軟件對影響生長速度相關(guān)性狀的因素進行顯著性檢驗,采用的統(tǒng)計分析模型如下:

        yjkln=μ+Yj+Sk+Wl+An+ejkln

        其中,yjkln代表表型值;μ為群體均值;Yj為出生年份效應(yīng),年份效應(yīng)分為3個水平,2016、2017、2018分別為1、2、3;Sk為出生季節(jié)效應(yīng),分為4個水平,春季(3~5月)、夏季(6~8月)、秋季(9~11月)、冬季(12~2)月分別為1、2、3、4;Wl為初生重效應(yīng);An為開測日齡效應(yīng);ejkln為隨機殘差效應(yīng)。

        1.2.4 遺傳參數(shù)估計 利用ASReml軟件的多性狀動物模型對大白和長白豬的生長性狀進行遺傳參數(shù)(方差組分、遺傳力和遺傳相關(guān))評估,其模型如下:

        y=Xb+Za+e

        式中,y為個體的表型觀測值;b是固定效應(yīng)向量,包括出生的年份效應(yīng)、季節(jié)效應(yīng)、初生重效應(yīng)、開測日齡效應(yīng);a為個體的加性遺傳效應(yīng)向量;e為隨機殘差效應(yīng)向量。X、Z別為b、a的關(guān)系矩陣。

        2 結(jié) 果

        2.1 長白和大白豬生長性狀的描述性統(tǒng)計

        表型數(shù)據(jù)經(jīng)過質(zhì)控后,AGE和ADG性狀的表型變異系數(shù)處于7.7%~8.4%之間,而BF性狀的表型變異系數(shù)相對偏大,處于16.8%~19.1%之間。對質(zhì)量控制后的生長數(shù)據(jù)進行描述性統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)兩個品種間的變異系數(shù)大致相同。其中,BF在3個性狀中變異系數(shù)最大且該性狀在大白豬中高于長白豬2.3%;長白豬AGE、ADG兩個性狀的變異系數(shù)幾乎相等均略高于大白豬,但低于10%(表1)。

        表1 生長性狀的基本統(tǒng)計量

        通過觀察長白豬和大白豬的各性狀表型分布箱狀圖(圖1),可以觀察到,在圖1A中,長白豬達100 kg 體重時,所用的天數(shù)比大白豬少;在圖1C中,都達到100 kg體重時,長白豬比大白豬具有更薄的背膘厚度;圖1B中,在100 kg體重時,長白豬的平均日增重比大白豬大,與圖1A結(jié)果相符。

        圖1 長白豬、大白豬表型分布箱狀圖Fig.1 Box plots of phenotypic distribution of Landrace and Large White pigs

        2.2 長白和大白豬各生長性狀的殘差分析

        以長白豬的AGE為例(圖2),直方圖呈正態(tài)分布趨勢(圖2A),Q-Q 圖呈近似的 45°直線(圖2C),殘差均勻的分布在直線的兩邊(圖2B和圖2D),且與單元數(shù)目之間沒有明顯的趨勢。上述結(jié)果說明,殘差基本符合假定要求且方差相同,即為獨立的正態(tài)分布。本研究中,長白豬和大白豬的各個生長性狀的表型數(shù)據(jù)均符合條件。

        2.3 固定效應(yīng)顯著性檢驗

        利用ASReml統(tǒng)計軟件,對影響生長性狀的因素進行顯著性檢驗,結(jié)果表明,在大白和長白豬中,豬的出生年、出生季、初生重以及開測日齡對生長性狀均有極顯著的影響(P<0.001),見表2。

        2.4 方差組分估計和遺傳參數(shù)

        利用ASReml統(tǒng)計軟件估計各性狀的方差組分和遺傳力(表3),結(jié)果顯示,長白豬的3個生長性狀遺傳力均在0.32左右,而大白豬的遺傳力處于0.408~0.469范圍之內(nèi);大白豬3個性狀的遺傳力均比長白豬大,其中大白豬的ADG遺傳力高達0.469;大白豬的標準誤均比長白豬的標準誤小,大白豬的表型數(shù)據(jù)標準誤分布在0.084~0.091,而大白豬的表型數(shù)據(jù)標準誤分布在0.165~0.192。

        2.5 各生長性狀間的遺傳相關(guān)與表型相關(guān)

        通過觀察長白、大白豬各生長性狀間遺傳相關(guān)與表型相關(guān)的分析(表4、表5)結(jié)果,可以發(fā)現(xiàn),長白豬AGE和ADG之間的遺傳相關(guān)、表型相關(guān)分別為-0.990、 -0.995,大白豬AGE和ADG之間的遺傳相關(guān)、表型相關(guān)分別為-0.993、-0.998,均呈現(xiàn)出較強的負相關(guān);而AGE與BF、ADG與BF之間的遺傳相關(guān)和表型相關(guān)系數(shù)都比較小。

        3 討 論

        本研究通過對海南羅牛山10萬頭現(xiàn)代化豬場的398頭長白豬和1 176頭大白豬的生長性狀進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),AGE表現(xiàn)為長白豬比大白豬平均少4.9 d;ADG表現(xiàn)為長白豬比大白豬重18 g;BF表現(xiàn)為長白豬比大白豬平均薄1.7 mm。上述結(jié)果表明,在該場中長白豬的生長速率要快于大白豬,與李玉蓮等[36]的研究結(jié)果有差異,但與陳海龍[37]的研究結(jié)果一致,其原因可能是豬場的環(huán)境條件和飼養(yǎng)管理水平不同。利用ASReml統(tǒng)計軟件分析豬的出生年、出生季、初生重以及開測日齡對生長性狀的影響,發(fā)現(xiàn)這些因素對豬的生長性狀均有極顯著的影響。因此,在對豬生長性狀進行分析時,應(yīng)將上述因素考慮到分析模型中,可以使分析結(jié)果更加準確[38]。

        本研究中,長白豬和大白豬AGE、ADG、BF的遺傳力分別為0.321、0.327、0.324和0.454、0.469、0.408,發(fā)現(xiàn)長白豬各生長性狀的遺傳力都小于大白豬。前人研究發(fā)現(xiàn),豬的生長性狀遺傳力在0.1~0.6之間[39-41],與本研究結(jié)果相符,表明本研究結(jié)果可以為目標群體的遺傳評估提供參考。從遺傳力的標準誤來看,長白豬的遺傳力標準誤比大白豬大,可能是由于長白豬的樣本量比大白豬少,因此可以通過增加樣本量來提高遺傳參數(shù)估計結(jié)果的準確性。在長白豬和大白豬中,ADG、AGE的表型相關(guān)和遺傳相關(guān)均在-0.9左右,說明ADG與AGE存在強負相關(guān)。ADG與BF之間的表型相關(guān)和遺傳相關(guān)為-0.208~0.016,AGE與BF間的表型相關(guān)和遺傳相關(guān)為-0.027~0.202[28,42],本研究結(jié)果與報道一致。

        A.殘差直方圖;B.殘差和擬合值的散點圖;C.Q-Q圖;D.殘差和單元值的散點圖A. Residual histogram; B. Scatter plot of residuals and fitting values; C. Q-Q figure; D. Scatter plot of residuals and unit values圖2 長白豬達100 kg體重日齡殘差圖Fig.2 Residual chart of age to 100 kg in Landrace pigs

        表2 固定效應(yīng)的顯著性檢驗

        表3 方差組分與遺傳力

        表4 長白豬生長性狀的遺傳相關(guān)與表型相關(guān)

        表5 大白豬生長性狀的遺傳相關(guān)與表型相關(guān)

        4 結(jié) 論

        豬的出生年、出生季、初生重以及開測日齡對生長性狀有極顯著的影響,且長白豬和大白豬的AGE、ADG、BF均為中等遺傳力的數(shù)量性狀。因此,在豬生長性狀的遺傳改良過程中,不僅應(yīng)挑選遺傳性能優(yōu)良的個體,還應(yīng)重視并改善豬的生長環(huán)境;在遺傳參數(shù)估計分析時,應(yīng)盡量提高樣本數(shù)量并提升表型數(shù)據(jù)質(zhì)量,以增加遺傳參數(shù)估計的可靠性。本研究的生長性狀遺傳參數(shù)估計結(jié)果較為可靠,可為后續(xù)的遺傳改良提供參考。

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