新疆褐牛种公牛精液生产性状遗传参数估计

2021-08-15桑扎根赵番番谭世新黄锡霞

中国畜牧杂志 2021年8期

桑扎根，魏趁，杨楠，陈蕾，姜徽，赵番番，谭世新*，黄锡霞*

（1.新疆农业大学动物科学学院，新疆乌鲁木齐 830052；2.新疆天山畜牧生物工程股份有限公司，新疆昌吉 831100）

优秀种公牛冻精在很大程度上决定着母牛的受孕率与后代的遗传表现，在种公牛选择指标中添加精液性状可以提高母牛的繁殖能力。影响种公牛精液品质因素包括遗传、管理、季节、年龄等多方面[1-4]。褐牛起源于瑞士，Burren 等[5]利用ASReml 软件采用动物模型计算的褐牛种公牛精液量性状、鲜精密度性状、鲜精活力性状遗传力分别为0.42、0.34、0.18。目前国内对新疆褐牛精液品质研究较少，鲜有人对其精液生产性状进行遗传分析。为制定有效的精液性状选择方案，对精液生产性状进行遗传参数估计必不可少。现阶段对家畜遗传参数进行估计的软件包括DMU、ASReml、MT-DFREML、DFREML 等[6]。其中，DMU 软件采用极大似然法估计遗传参数，适用于混合模型，结果收敛快，被广泛使用。本研究通过对新疆褐牛种公牛精液品质进行非遗传因素分析，探究影响种公牛精液性状的非遗传因素，为生产实践中针对性的健全科学管理方法、提高种公牛精液品质提供指导；同时采用DMU 软件对种公牛精液生产性状进行遗传力、遗传相关等遗传参数估计，能够为选育优秀种公牛提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 数据来源选取来自新疆天山畜牧生物工程股份有限公司种公牛站2006—2019 年新疆褐牛种公牛的精液生产性能记录，包括精液量、鲜精活力、鲜精密度3 个数量性状，共包含162 头种公牛31 958 条采精记录和723 头牛系谱资料。

1.2 分析指标精液量：用带刻度的集精管测量每次收集到的精液量，一般成年种公牛每次采集精液量范围在5～10 mL。

鲜精活力为37℃下直线前进运动精子数占总精子数百分比。一般鲜精活力范围为0.6～0.7，冷冻前活力应不小于0.6，解冻后活力应在0.35 以上[7]。

鲜精密度是精液单位体积中含有的精子个数，牛鲜精密度一般约为1×109mL，高的为2×109mL，低于0.4×109mL 属于稀精。

1.3 效应水平划分依据公牛的不同因素进行水平划分，其中，年龄效应划分为10 个水平，1～9 岁分别代表9 个水平，10 岁及10 岁以上为1 个水平；采精年份划分为14 个水平，2006—2019 年每年1 个水平；采精季节划分为4 个水平，其中3—5 月为春季，6—8 月为夏季，9—11 月为秋季，12 月和次年1、2 月份为冬季；采精频次是按照种公牛同一天精液采集次数划分为1 次和2 次，共2 个水平。

1.4 非遗传因素分析采用SAS 9.2 软件GLM 过程，分析公牛年龄、采精年份、采精季节、采精频次对种公牛精液生产性状的影响。

其中，Yjkqpnn为观测值；μ为总体均值效应；pj为年龄效应；dk为采精年份效应；sq为采精季节效应；zp为采精频次效应；ejkqpn为随机残差效应。

1.5 遗传参数评估采用DMU 软件中DMUAI 模块对新疆褐牛种公牛精液生产性状进行遗传参数估计。将SAS 9.2 软件GLM 过程中对种公牛精液生产性状有显著影响的因素加到混合模型当中。运行DMU 软件进行遗传方差组分估计，结果以DMU 收敛为标准。本研究采用多性状动物模型如下：

其中，Y是各性状的表型（精液量、鲜精活力、鲜精密度）；Age是公牛年龄，为固定效应；Years是采精年份，为固定效应；Season是采精季节，为固定效应；Frequency是采精频次，为固定效应；A是加性遗传效应，为随机效应；P是永久环境效应，为随机效应；E是随机残差效应。

2 结果与分析

2.1 描述性统计由表1 可知，新疆褐牛种公牛的精液量、鲜精活力、鲜精密度3 个数量性状的均值分别为5.54 mL、58%、10.38×108/mL。从变异系数看，精液量的变异系数最大，为0.39。

表1 精液量、鲜精活力、鲜精密度的描述性统计

2.2 各因素对种公牛精液生产性状的影响由表2 可知，公牛年龄、采精年份、采精频次对种公牛的精液量、鲜精活力、鲜精密度存在极显著影响（P＜0.001），公牛采精过程当中，第一次精液采集的鲜精活力小于第二次，精液量与鲜精密度均大于第二次；采精季节对精液量无显著影响，对鲜精活力与鲜精密度存在极显著影响（P＜0.001）。

表2 精液量、鲜精活力、鲜精密度的最小二乘均数和标准误

2.3 各因素对新疆褐牛种公牛的精液量、鲜精活力、鲜精密度的影响由表3 可知，种公牛在9 岁时精液量最大，2006 年时鲜精活力最大，精液量在四季变化范围不大，第2 次采精的鲜精活力大于第1 次。

表3 年龄、采精年份、采精季节及采精频次对公牛精液生产性状的影响

2.4 新疆褐牛种公牛精液生产性状遗传参数估计由表4 可知，种公牛鲜精活力的遗传力为0.079，属于低等遗传力。鲜精活力与鲜精密度的遗传力在0.144～0.166，属于中等偏低遗传力。种公牛精液量与鲜精活力之间呈正遗传相关（0.057），鲜精活力与鲜精密度之间呈负遗传相关（-0.045），精液量与鲜精密度之间呈负相关（-0.523）。

表4 新疆褐牛种公牛精液生产性状遗传参数估计

2.5 各性状方差组分估计结果由表5 可知，鲜精活力永久环境效应最大，为0.191；鲜精密度永久环境效应最小，为0.057；鲜精密度残差效应最大，为0.777；精液量残差效应最小，为0.722。

表5 新疆褐牛种公牛各精液生产性状遗传方差组分估计结果

3 讨论

3.1 精液量遗传力种公牛精液生产性状遗传力是反映亲代遗传给子代的能力。本研究中，新疆褐牛种公牛精液量遗传力是0.14，属于中低等遗传力，这个结果与尹洪伟[8]所研究的精液量遗传力范围0.09～0.32 相符，但低于Burren[5]的研究结果（0.42）和薛洁[9]估计的荷斯坦种公牛精液量遗传力结果（0.63）。本实验结果显示，新疆褐牛的精液量随季节变化波动范围不大，这可能与新疆褐牛自身具有较高的适应力，可在高海拔、冬季-40℃草场采食等特殊体质有关，适合新疆气候环境。

3.2 鲜精活力遗传力国内外对种公牛精液鲜精活力遗传力估计范围各不相同，但普遍偏低。Berry 等[10]估计的鲜精活力遗传力范围在0.13～0.34；薛洁[9]估计鲜精活力遗传力为0.36；尹洪伟[8]估计的鲜精活力遗传力范围在0.1～0.35；Serrano 等[11]估计的遗传力在0.18～0.25。Burren 等[5]评估瑞士褐牛、荷斯坦、瑞士弗莱维赫、西门塔尔种公牛鲜精活力的遗传力分别为0.18、0.30、0.14、0.04，与本文鲜精活力遗传力0.079 相似，属于中低等遗

传力。这说明新疆天山畜牧生物工程股份有限公司的新疆褐牛鲜精活力性状亲代遗传给子代能力较小，容易受外界环境影响，可通过合理控制每头种公牛两次采精之间的时间间隔、提高采精员采精操作的熟练技能等来提高鲜精活力。不同地区种公牛鲜精活力的遗传力明显不同，这可能是由于各个研究所用遗传参数估计方法不同和研究的环境、品种、气候因素[12-13]、饲养管理[14-15]不同使得精液品质不同，最终导致鲜精活力估计遗传力有一定差别。

3.3 鲜精密度遗传力近年来国内外对种公牛鲜精密度遗传力进行了大量研究，本研究中，新疆褐牛种公牛的鲜精密度遗传力是0.166，与朱燕等[16]估计的种公牛鲜精密度遗传力0.19、Yin 等[17]估计的0.22、Druet 等[18]估计的0.15～30、Sofiene 等[19]估计的0.16～0.22、Gredler 等[20]估计的0.14 结果相近，但低于Olsen 等[21]估计的0.27，这可能与不同研究选取的实验动物样本量大小以及地区环境条件不同有关。本场新疆褐牛种公牛鲜精密度遗传力较低，受环境影响较大，可以通过及时清理圈舍粪便、提高圈舍清洁度、夏季洒水降温、冬季提高圈舍温度来增加种公牛的舒适度，从而提高种公牛鲜精活力。各地估计某些数量性状遗传参数大多相似，但还有一些值存在差异。因此，遗传参数估计只能说明特定条件下群体的某些情况，并不能代表整个品种特征。

3.4 各性状间遗传相关本研究中，新疆褐牛精液量与鲜精密度之间的遗传相关为负相关（-0.523），这与Burren 等[5]对不同品种瑞士种公牛之间精液量与鲜精密度遗传相关-0.69～0.08 的估计结果相似，低于Olsen等[21]的结果（0.04～0.30），可能与种公牛品种有关。本实验中，新疆褐牛精液量与鲜精活力的遗传相关为0.057，与Burren 等[5]人对瑞士褐牛精液量与鲜精活力遗传相关（-0.04）相似，趋近于零，大于Mattaneeya 等[22]对精液量与鲜精活力的遗传相关（-0.13）。本实验中，新疆褐牛鲜精密度与鲜精活力的遗传相关为-0.045，低于Druet 等[18]估计的鲜精密度与鲜精活力遗传相关（0.12），与尹洪伟[8]研究的鲜精活力与鲜精密度之间负相关（-0.130 5）的结果一致。本实验中，精液量与鲜精活力之间呈较弱的正相关，鲜精密度与精液量和鲜精活力之间呈负相关，表明当精液量增加时鲜精活力会增加，鲜精密度相应降低，在进行性状选择时应该分开考虑，保证精液质量最佳。在家畜育种工作当中，当出现性状难以衡量时，可以利用遗传相关高的值间接进行选择性状会有更好的选择效果。在牛场可以改善饲养管理、饲料各成分含量以及牛的舒适度来提高牛的采精量、鲜精活力与鲜精密度。