賀 鑫,李佳瑩,何鵬飛,巴音花,梁 龍,賀三剛*
(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院,烏魯木齊 830052;2.新疆畜牧科學(xué)院生物技術(shù)研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部草食家畜遺傳育種與繁殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/新疆動(dòng)物生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,烏魯木齊 830011)
消化道線蟲(chóng)感染是影響中國(guó)和全世界綿羊或其它放牧反芻動(dòng)物最重要的健康問(wèn)題之一。據(jù)統(tǒng)計(jì),澳大利亞綿羊業(yè)每年因線蟲(chóng)感染而造成的生產(chǎn)損失和治療成本為4.36億美元,預(yù)計(jì)在全球范圍將達(dá)到數(shù)百億美元[1]。寄生蟲(chóng)對(duì)放牧反芻動(dòng)物的健康和生產(chǎn)力的影響已得到充分證明,包括體重減輕、腹瀉、厭食、貧血和死亡,在Singh等[2]的一項(xiàng)研究中,在每克糞便中蟲(chóng)卵數(shù)≥2 000的情況下,平均每只羊損失活重5.06 kg。在過(guò)去的幾十年里,養(yǎng)羊業(yè)越來(lái)越依賴(lài)驅(qū)蟲(chóng)治療作為寄生蟲(chóng)控制的方法。然而,驅(qū)蟲(chóng)治療價(jià)格昂貴,治療時(shí)的頻繁用藥也導(dǎo)致全世界綿羊的驅(qū)蟲(chóng)藥抗性迅速增加[3],使治療效果大大降低[4]。因此,養(yǎng)殖戶和育種人員需要尋找替代的方法來(lái)抵抗寄生蟲(chóng)的感染,以保證他們羊群的健康和生產(chǎn)力。有證據(jù)表明,一些綿羊種群對(duì)消化道線蟲(chóng)感染具有遺傳抗性,隨著時(shí)間的推移,這些選定的綿羊種群將對(duì)寄生蟲(chóng)感染產(chǎn)生抗性,用藥將最小化甚至不再需要給藥[5]。而對(duì)線蟲(chóng)抗性屠宰前的評(píng)估只能通過(guò)測(cè)量糞便中線蟲(chóng)蟲(chóng)卵的數(shù)量來(lái)進(jìn)行,蟲(chóng)卵數(shù)(FEC)被證明是提高群體內(nèi)對(duì)線蟲(chóng)抗性的有效選擇標(biāo)準(zhǔn),是一種簡(jiǎn)單且應(yīng)用最廣泛的性狀[6,7]。
因此,綿羊的選擇性育種能增強(qiáng)對(duì)寄生蟲(chóng)感染的抵抗力[8,9],提供了一個(gè)管理綿羊線蟲(chóng)感染的替代方法。準(zhǔn)確的遺傳參數(shù)估值可以為選種提供可靠的依據(jù),以引進(jìn)的特克塞爾羊?yàn)楦副?、本土品種哈薩克羊?yàn)槟副旧a(chǎn)的特哈雜交羔羊?yàn)樵囼?yàn)動(dòng)物,既有父系日增重和胴體重較高等特點(diǎn),又有母系抗逆性和環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng)等特點(diǎn)[10]。因此對(duì)其蟲(chóng)卵數(shù)的研究特別重要,選育好了既可提高對(duì)線蟲(chóng)的感染抗性,也可提高生長(zhǎng)性狀。本研究旨在評(píng)估特哈雜交羔羊蟲(chóng)卵數(shù)和早期生長(zhǎng)性狀遺傳參數(shù),為下一步合理制定羔羊的育種方案提供理論支撐。
本研究所有試驗(yàn)動(dòng)物均來(lái)源于新疆維吾爾自治區(qū)伊犁哈薩克自治州昭蘇縣昭蘇馬場(chǎng)哈薩克羊繁育基地。為改良哈薩克羊的生產(chǎn)性能,課題組將哈薩克羊作母本、特克塞爾作父本進(jìn)行雜交獲得雜種F1代,再以F1代為母本與特克塞爾羊級(jí)進(jìn)雜交獲得子代即F2代。2021年3、4月份所有新生羔羊按4種雜交組合跟隨母羊分為7個(gè)群體、封閉管理。在五月中旬,所有羔羊跟隨母羊遷往牧區(qū),每天放牧8~10 h。
羔羊在斷奶前驅(qū)蟲(chóng),6月齡時(shí)進(jìn)行糞便采樣,直腸取糞法采集糞便,再通過(guò)改良的McMaster技術(shù)進(jìn)行蟲(chóng)卵計(jì)數(shù)獲得蟲(chóng)卵數(shù)數(shù)據(jù),通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)羔羊線蟲(chóng)感染率為100%。并收集有關(guān)2021年新生羔羊的配種產(chǎn)羔記錄、各階段體重記錄和斷奶鑒定記錄。
測(cè)定性狀包括羔羊每克糞便中的蟲(chóng)卵數(shù)(Faecal Nematode Egg Count,FEC)、羔羊初生重(Birth Weight,BW)、羔羊斷奶重(Weaning Weight,WW)、羔羊6月齡體重(6-Month Weight,6WT)、羔羊出生到6月齡平均日增重(Average Daily Gain At 6 Months Of Age,ADG)。
1.2.1 數(shù)據(jù)處理
共選取2021年生產(chǎn)的892只羔羊,使用Excel剔除表型記錄不準(zhǔn)確,篩選系譜錯(cuò)誤及缺失的記錄后,共獲得554只羔羊,每只羔羊在感染期間的每克糞便中的蟲(chóng)卵數(shù)(FEC)取平均值。由于蟲(chóng)卵數(shù)不是正態(tài)分布,而是偏態(tài)分布,數(shù)據(jù)自然對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)FEC=loge(FEC+100)。所有統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)均應(yīng)用轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析[11]。對(duì)篩選后的數(shù)據(jù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)。
1.2.2 可行性分析
使用ASReml統(tǒng)計(jì)軟件繪制性狀對(duì)應(yīng)的殘差直方圖、殘差和擬合值的散點(diǎn)圖、Q-Q圖以及殘差和單元值的散點(diǎn)圖,通過(guò)檢測(cè)所用模型的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)做估計(jì)遺傳參數(shù)的可行性。
1.2.3 固定效應(yīng)處理影響綿羊線蟲(chóng)蟲(chóng)卵數(shù)和早期生長(zhǎng)性狀的固定效應(yīng)包括組別效應(yīng)、性別效應(yīng)、群別效應(yīng)、母羊年齡和出生類(lèi)型。
組別效應(yīng):所有羔羊按不同雜交組合分為(F1×F2、F2×F1、F2×哈薩克羊、純特克塞爾×F1)4個(gè)水平;性別效應(yīng):按照(公、母)劃分為2個(gè)水平;群別效應(yīng):羔羊按不同群別劃分為1、2、3、4、5、6、7個(gè)水平;母羊年齡:按照產(chǎn)羔母羊不同年齡劃分為(2歲、3歲、4歲、5歲)4個(gè)水平;出生類(lèi)型:按照(單羔、雙羔)劃分為2個(gè)水平。
1.2.4 固定效應(yīng)的顯著性檢驗(yàn)
通過(guò)ASReml的混合線性模型對(duì)五個(gè)性狀進(jìn)行分析,檢驗(yàn)納入模型的固定效應(yīng)的顯著性。采用的統(tǒng)計(jì)分析模型表達(dá)式為:
其中,Yjklmn代表表型性狀觀察值;μ為總體均值;zi為羔羊組合群別第i個(gè)水平效應(yīng);sj為羔羊性別第j個(gè)水平效應(yīng);ak為羔羊群別第k個(gè)水平效應(yīng);tm為母羊年齡第m個(gè)水平效應(yīng);wl為出生類(lèi)型第l個(gè)水平效應(yīng);eijklmn為隨機(jī)殘差效應(yīng)。
1.2.5 遺傳參數(shù)估計(jì)
使用ASReml軟件中的多性狀動(dòng)物模型對(duì)綿羊線蟲(chóng)蟲(chóng)卵數(shù)及早期生長(zhǎng)性狀進(jìn)行遺傳參數(shù)估計(jì),其模型如下所示:
式中,y為個(gè)體的表型觀測(cè)值;b是固定效應(yīng)向量,包括羔羊的組別效應(yīng)、性別效應(yīng)、群別效應(yīng)、母羊年齡和出生類(lèi)型;X為b的關(guān)系矩陣;a為個(gè)體的加性遺傳效應(yīng)向量;Z為a的結(jié)構(gòu)矩陣;e為隨機(jī)殘差效應(yīng)向量。
表1分別列出了羔羊線蟲(chóng)蟲(chóng)卵數(shù)及早期生長(zhǎng)性狀的觀察值樣本數(shù)、均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值、最小值和變異系數(shù)等統(tǒng)計(jì)量。羔羊各性狀變異系數(shù)范圍在9.88%~16.18%,羔羊消化道線蟲(chóng)蟲(chóng)卵數(shù)的變異系數(shù)與羔羊早期生長(zhǎng)性狀的變異系數(shù)相比較小。
表1 各性狀的描述性統(tǒng)計(jì)
利用ASReml軟件檢驗(yàn)?zāi)P秃蛿?shù)據(jù)做遺傳參數(shù)估計(jì)的可行性。以羔羊每克糞便中的蟲(chóng)卵數(shù)(FEC)為例(圖1),殘差直方圖呈正態(tài)分布趨勢(shì)(圖1a),Q-Q圖近似45°直線(圖1c),殘差均勻的分布在直線的兩方,與單元數(shù)之間沒(méi)有明顯的趨勢(shì)(圖1b和圖1d)。結(jié)果說(shuō)明,殘差基本符合假設(shè)要求,且方差相同,為獨(dú)立的正態(tài)分布,各個(gè)性狀的表型數(shù)據(jù)均符合后續(xù)分析的條件。
圖1 綿羊消化道線蟲(chóng)蟲(chóng)卵數(shù)殘差圖
由表2的分析結(jié)果可知,羔羊的組別和群別對(duì)所有性狀影響極顯著(P<0.001);性別對(duì)蟲(chóng)卵數(shù)、初生重、斷奶重和平均日增重影響均極顯著(P<0.001),對(duì)6月齡體重有影響(P<0.05);母羊年齡對(duì)初生重影響極顯著(P<0.001),對(duì)平均日增重影響顯著(P<0.01),對(duì)斷奶重、6月齡重有影響(P<0.05),對(duì)蟲(chóng)卵數(shù)無(wú)差異(P>0.05);出生類(lèi)型對(duì)初生重、斷奶重、6月齡重和平均日增重影響極顯著(P<0.001)。
表2 固定效應(yīng)顯著性檢驗(yàn)
使用ASReml軟件中的動(dòng)物模型對(duì)羔羊蟲(chóng)卵數(shù)、初生重、斷奶重、6月齡重、平均日增重進(jìn)行方差組分及遺傳參數(shù)估計(jì)。表3為特哈雜交羔羊各性狀方差組分和遺傳參數(shù)結(jié)果。特哈雜交羔羊各性狀的遺傳力范圍在0.02~0.37之間,其中FEC(0.142±0.113)、BW(0.156±0.110)、6WT(0.294±0.186)、WW(0.365±0.195)、ADG(0.022±0.082)。
表3 方差組分及遺傳力
通過(guò)ASReml軟件中多性狀模型估計(jì)特哈雜交羔羊蟲(chóng)卵數(shù)、初生重、斷奶重、6月齡重和平均日增重的遺傳相關(guān)和表型相關(guān),結(jié)果見(jiàn)表4。特哈雜交羔羊各性狀遺傳相關(guān)的絕對(duì)值范圍在0.09~0.95之間,表型相關(guān)的絕對(duì)值范圍在0.006~0.82之間。FEC與BW(-0.889)之間均呈現(xiàn)出比較高的負(fù)遺傳相關(guān),BW與WW(-0.865)、6WT(-0.941)有高負(fù)遺傳相關(guān),WW與6WT(0.863)、ADG(-0.792)之間有高的正、負(fù)遺傳相關(guān),6WT與ADG(-0.756)之間呈高負(fù)遺傳相關(guān),其他性狀之間均呈較低的正或負(fù)遺傳相關(guān)。6WT與WW(0.819)、呈高的表型相關(guān),其他性狀之間均有中等、較低的正、負(fù)表型相關(guān)。
表4 各性狀的遺傳相關(guān)與表型相關(guān)
本研究中特哈雜交羔羊的消化道線蟲(chóng)蟲(chóng)卵數(shù)遺傳力為0.142±0.113。前人研究,F(xiàn)EC的遺傳力在0.1至0.6之間,Charon等[12]估計(jì)波蘭西思羊FEC遺傳力為0.128±0.011;Prince等[13]對(duì)阿維卡林羊FEC估計(jì)的遺傳力為0.149±0.096;Vanimisetti等[14]報(bào)道了50%多塞特羊、25%朗布伊勒羊和25%芬蘭羊血統(tǒng)雜交羔羊的遺傳力為0.10至0.19,與本研究中特哈雜交羔羊FEC遺傳力結(jié)果相接近,本研究結(jié)論能夠?yàn)槟繕?biāo)群體的遺傳評(píng)估提供依據(jù)。初生重、斷奶重遺傳力分別為0.156±0.110、0.365±0.195。Fogarty[15]結(jié)果中表明毛用羊的初生重和斷奶重的遺傳力為0.13和0.38,毛肉兼用羊初生重和斷奶重的遺傳力為0.23和0.26;王鵬宇等[16]對(duì)青海細(xì)毛羊估計(jì)的初生重、斷奶重的遺傳力為0.199和0.255;與本研究估計(jì)的遺傳力結(jié)果基本一致。羔羊的6月齡重、平均日增重遺傳力分別為0.294±0.186、0.024±0.077。Tesema等[17]結(jié)果中6月齡重、平均日增重的遺傳力分別是0.05、0.08,Mohammadi等[18]估計(jì)六月齡重遺傳力的結(jié)果0.29。本研究結(jié)論與先前研究的結(jié)論一致,但測(cè)定的部分遺傳參數(shù)仍有一些不同,可能是放牧方式、圈舍位置、牧場(chǎng)區(qū)域差異所造成的管理方式、環(huán)境方法等不同,或者分析數(shù)據(jù)的使用模型不同,樣本數(shù)較少,以及測(cè)量方法的不同而導(dǎo)致。
FEC與BW(-0.889)之間均呈現(xiàn)出比較高的負(fù)遺傳相關(guān),F(xiàn)EC與6WT(0.096)、ADG(0.152)之間呈較低正遺傳相關(guān),與WW(-0.574)之間呈負(fù)遺傳相關(guān)。本實(shí)驗(yàn)研究顯示,F(xiàn)EC與初生重性狀之間的遺傳相關(guān)性較大。Ciappesoni等人[19]報(bào)道了可能的遺傳相關(guān)性(負(fù))(-0.23),Cloete等人[20]報(bào)道估計(jì)FEC與6月齡重的遺傳相關(guān)性的值為-0.119±0.098,在Hollema等人[21]的一項(xiàng)研究中,6月齡重與蟲(chóng)卵數(shù)之間的遺傳相關(guān)性為-0.14±0.11。研究得到的遺傳相關(guān)性與國(guó)外的幾份報(bào)告中略有不同。在生長(zhǎng)性狀和FEC之間尚未存在著強(qiáng)有力的證據(jù),并不建議FEC與早期生長(zhǎng)性狀做遺傳分析。本研究中FEC與BW、ADG之間表型負(fù)相關(guān)的估計(jì)與幾篇報(bào)道一致[22]。較高的寄生蟲(chóng)感染表明羔羊受到較高的生長(zhǎng)壓力,導(dǎo)致生長(zhǎng)不良,因此,通過(guò)加強(qiáng)管理,降低寄生蟲(chóng)感染水平至關(guān)重要。
從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展來(lái)看,被選擇性狀的遺傳參數(shù)會(huì)影響到遺傳改良,精確參數(shù)值對(duì)后續(xù)無(wú)偏差、精確預(yù)測(cè)育種價(jià)值有重要意義。影響羔羊線蟲(chóng)蟲(chóng)卵數(shù)的因素有組別、性別、群別;影響初生重、斷奶重、6月齡重以及平均日增重的因素有組別、性別、群別、出生類(lèi)型、生產(chǎn)母羊年齡等。蟲(chóng)卵數(shù)及早期生長(zhǎng)性狀的遺傳力范圍在0.02~0.37,因此在實(shí)際養(yǎng)殖生產(chǎn)過(guò)程中,不僅要控制羊只感染線蟲(chóng)的幾率,還要重視并改善綿羊的飼養(yǎng)環(huán)境及管理方式。本研究估計(jì)特哈雜交羔羊消化道線蟲(chóng)蟲(chóng)卵數(shù)及早期生長(zhǎng)性狀的遺傳參數(shù),為下一步的遺傳改良提供參考依據(jù)。