中國新西蘭塔爾牛生長性狀遺傳參數(shù)的估計

西門塔爾牛以其良好的牛奶特性和良好的適應性成為中國牛的可替代品種。經過20多年的生存，中國西門塔爾牛的新品種已經形成。隨著生活水平的不斷改善,人們對牛肉尤其是優(yōu)質牛肉的需求量在不斷提高,因此,如何保持和提高中國西門塔爾牛生長性能已成為中國西門塔爾牛育種委員會關注的首要問題。為此,作者以全國6個國家級種畜場西門塔爾牛的育種材料為依據(jù),對中國西門塔爾牛生長性狀進行遺傳統(tǒng)計分析,為中國西門塔爾牛的育種工作提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1調查記錄的測定本研究所使用的數(shù)據(jù)來自全國6個國家級種畜場(內蒙古高林屯種畜場、內蒙古嘎達蘇種畜場、遼寧阜新種畜場、四川陽平種畜場、新疆呼圖壁種畜場及黑龍江齊齊哈爾種畜場)西門塔爾牛的育種記錄,根據(jù)試驗設計要求,剔除父系半同胞數(shù)少于5頭、公牛與配母牛數(shù)不足5頭以及場年季水平組個體不足5頭的記錄。測定的數(shù)據(jù)資料如表1所示?？梢娒總€性狀均有足夠的樣本數(shù)作為統(tǒng)計的基礎;初生重、斷奶重和周歲重的變異系數(shù)為11.73%~20.66%,顯示出這3個性狀在不同的情況下(場和飼料條件等)有較大的波動,而其它性狀的變異系數(shù)在10%以下,表現(xiàn)出相對的穩(wěn)定性。1.2季節(jié)性因子劃分根據(jù)資料的具體情況,場因子和年度因子水平數(shù)均與實際的場和年度相一致,確保在參數(shù)的估計過程中真正剔除因場效應和年度效應所產生的方差組分。同時又根據(jù)國內氣候特點及各場的分布情況,將季節(jié)因子劃分為3個水平,即11、12、1和2月份為水平1,屬寒季;3、4、5和10月份為水平2,屬適中季節(jié);6、7、8和9月份為水平3,屬熱季,這在一定程度上可降低資料的不平衡性。1.3基于brody生長曲線模型的體重測定初生重:犢牛出生時所測的體重;斷奶重:6月齡時所測的體重;周歲重:12月齡時所測的體重;18月齡重:18月齡時所測的體重。成年母牛體重:利用280頭母牛在18月齡、48~84月齡間的體重數(shù)據(jù)來估測母牛在5歲齡時的體重。方法是采用統(tǒng)計分析軟件SAS的非線性回歸(NLIN)過程,利用Doren等改進的Brody生長曲線模型:Y=A-(A-Y0)e-k(t-t0),其中:Y為t日齡即48~84月齡(1440~2540日齡),Y0為t0日齡即18月齡(540日齡)的實測體重,A為體重漸近值,k為生長速度。運用多元切割法或試位法(DUD)迭代找出最好的參數(shù)組合為A=639.6±12.5,k=0.001±0.0002,再將參數(shù)A、k的相應值,t=1800日齡(60月齡),t0=540日齡(18月齡)代入生長曲線,估測出成年母牛在5歲時的體重。2統(tǒng)計模型和方法2.1自然因素模型本研究采用動物模型估計各性狀的遺傳參數(shù)。根據(jù)統(tǒng)計分析軟件SAS(statisticalanalysissystem)的最小二乘方差分析GLM,分析場別、年度、季節(jié)、母畜年齡、性別等環(huán)境因素對中國西門塔爾牛生長性狀的影響,將主要環(huán)境影響因素作為固定效應包括在遺傳參數(shù)估計模型中。模型中隨機效應區(qū)分為直接加性遺傳效應和母體加性遺傳效應。動物模型:y=Xβ+Z1α+Z2m+e,其中:y為個體性狀的觀察值向量,X為固定效應結構矩陣,β為固定效應向量,α為直接加性遺傳效應向量,m為母體加性遺傳效應向量,Z1為直接加性遺傳效應結構矩陣,Z2為母體加性遺傳效應結構矩陣,e為殘差效應向量。模型假設前提條件:E(y)=Xβ,E(e)=0,V(α)=Aσ2α2α,V(m)=Aσ2m2m,V(e)=Iσ2e2e,Cov(α,m)=Aσm。2.2方差組分估計的發(fā)展趨勢DF-REML(Derivativefree-REML)方法的提出,大大加快了計算速度,避免了在迭代計算中對高階系數(shù)矩陣求逆運算,在一定程度上降低了計算成本,是目前方差組分估計的發(fā)展趨勢。本文采用Boldman等根據(jù)DF-REML方法編寫的MT-DFREML軟件進行方差組分估計。2.3遺傳方差估算將計算所得的方差、協(xié)方差組分估計結果代入相應的參數(shù)計算公式,即得到各性狀的遺傳力和相關系數(shù)的估計值。h2=σ2uσ2u+σ2e?rA=Cov(α1,α2)√σ2α1α2α2其中:h2是性狀遺傳力;rA是性狀間的遺傳相關;σ2α是性狀遺傳方差組分估計值;Cov(α1,α2)是兩性狀間遺傳協(xié)方差組分估計值。3結果與分析3.1中國東南角中等偏上水平的母力生長估計各性狀的方差組分見表2。將表2中的方差、協(xié)方差組分估計值代入相應的遺傳力、遺傳相關計算公式,得出直接加性遺傳力h2α、直接-母體遺傳相關ram、母體加性遺傳力h2m,再代入總遺傳力計算公式:h2Τ=h2α+h2m+ramhahm得出總遺傳力。結果見表3。從表3可看出,中國西門塔爾牛生長性狀的遺傳力為中等偏上水平(0.11~0.47)。從初生到斷奶,母體加性遺傳力逐漸減小,但此后,母體加性遺傳力又增大,直到18月齡。直接加性遺傳效應與母體遺傳效應間均呈負相關(-0.39~-0.99),表明母體效應對中國西門塔爾牛生長性狀的影響是負效應,即生長較快的母牛不一定有好的母性能力。3.2直接加性遺傳相關分析各年齡段的體重之間的直接加性遺傳相關均為正值,兩相鄰年齡段的直接加性遺傳相關多呈較高的正相關,其相關值總是大于年齡段間差距較大的相關值,如表4中初生重與斷奶重、周歲重、18月齡重和成年體重間的直接加性遺傳相關值分別為0.94、0.47、0.22和0.05,呈逐漸減小趨勢,這表明影響某一生長性狀的主效基因對其鄰近生長性狀的作用總是強于對相對較遠的生長性狀的作用。對于生長性狀間的母體加性遺傳相關,初生重與其它生長性狀呈低的負相關或中等偏高的正相關;斷奶重除與周歲重呈低的正相關外,與其它性狀間呈高的負相關;周歲重與18月齡重、成年體重間呈低的負相關或較高的正相關;18月齡重與成年體重間呈偏強度的負相關。4生長和遺傳效應間的相關分析中國西門塔爾牛生長性狀遺傳力估計值屬中等偏上水平,其中初生重遺傳力估計值為0.32,與Koots等總結報道的初生重平均遺傳力0.31相近;斷奶重的遺傳力估計值為0.11,屬于文獻中的斷奶重遺傳力估計值范圍0.06~0.63;周歲重的遺傳力估計值為0.27,在文獻中報道的周歲重遺傳力估計值范圍0.16~0.73,低于Benyshek等報道的西門塔爾牛周歲重遺傳力估計值0.33;18月齡重的遺傳力估計值為0.36,高于Gregory等的估計值0.26,略低于Veseth等報道的海福特牛18月齡重遺傳力估計值0.42。成年母牛體重的遺傳力估計值為0.47,屬高遺傳力性狀。與文獻報道的結果基本一致,Kaps等運用不同模型,估計成年母牛體重的遺傳力為0.44~0.53。生長性狀直接加性遺傳效應與母體加性遺傳效應間呈較強的負相關(-0.38~-0.99),對于大量來自于牧場的資料報道結果也指出直接-母體遺傳相關估計值呈低的正相關或較高的負相關。這表明在生長性狀遺傳參數(shù)估計時,需考慮母體效應。動物的生長是一個連續(xù)的過程,而且在連續(xù)的年齡或時間尺度上存在著遺傳變異,由于犢牛的生長性能是個體本身的生長遺傳潛力和其母親母性能力的綜合反映,忽略母體效應,既不能反映母體的遺傳和永久