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肉牛基因组遗传评估

2023-10-22 129 上传者：管理员

摘要：利用最佳线性无偏估计（BLUP）方法估算级进杂交的F2代及以上公、母牛各性状及综合育种值，评估不同肉牛育种值变化的遗传趋势，为制定合理的育种方案，逐步改良牛群的缺陷性状提供依据。该评估根据国内肉牛育种数据的实际情况。整理产犊难易度、断奶重、育肥期日增重、胴体重、屠宰率共5个主要性状，进行肉牛基因组育种值估计，基因组估计育种值（GEBV）经标准化后，加权得到中国肉牛基因组选择指数（GCBI）。结果显示，此次评估的30头母牛有8头公牛GCBI值超过100，在已测群体中排名整体较为靠前，其中6号牛在5个性状中的胴体重和屠宰率的基因组育种值排名较高；评估的20头公牛有7头公牛GCBI值超过100，在已测群体中排名整体较为靠前，其中2号牛在5个性状中的产犊难易度和胴体重的基因组育种值排名较高，4号牛在5个性状中的胴体重和育肥期日增重的基因组育种值排名较高。

关键词：
BLUP方法
SNP;芯片
繁殖性状
肉牛
遗传评估
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近年，先进的测序和基因分型技术促进了畜禽育种方法的革新，在动物遗传育种中也发挥了重要作用。传统选育肉用种公牛需要经过后裔测定进行选择，其优点是准确性高，但存在周期长、屠宰和肉质性状难以收集、成本高等问题，致其选择效率低，基因组测序技术的实现与发展，加快畜禽遗传改良的步伐，可以大大缩短畜禽的时代间隔，在某些时代间隔较长的畜禽育种工作中，基于传统系谱信息遗传评估一定程度上已经让位于基因组遗传评估[1]。本研究采用Neogen100k和Neogen770k牛SNP芯片，通过表型数据的准确采集及GWAS分析模型的优化，以便筛选到准确的SNP位点[2]。利用BLUP方法估算级进杂交的F2代及以上公、母牛各性状及综合育种值，为逐步改良牛群的缺陷性状提供依据。

1、试验设计

1.1 DNA提取

样品DNA检测结果显示，血样中提取的50个DNA样品均为A类，满足使用Illumina全基因组777K芯片、Illumina全基因组100K芯片对DNA样品进行SNP位点的检测试验要求。

1.2 数据统计与分析

采用Neogen100K和Neogen770K牛SNP芯片，通过表型数据的准确采集及GWAS分析模型的优化，以便筛选到准确的SNP位点[3]。利用BLUP方法估算级进杂交的F2代及以上公、母牛各性状及综合育种值[4,5,6]。使用Microsoft Oﬃce Excel 2010软件进行数据整理。

1.2.1 原始数据

SNP芯片的原始数据为存储Illumina SNP芯片SNP探针的原始信号值的文件，这类数据客户使用Illumina官方正版软件（GenomeStudio）打开。

1.2.2 基因组遗传评估方法

采用由中国农业科学院北京畜牧兽医研究所牛遗传育种创新团队开发的《肉牛数量性状基因组选择BayesFB计算软件V1.0》进行评估。由BayesFB方法估计出标记效应，模型如下：

其中，y是表型观察值向量，b是f维固定效应向量；gi是第i个标记的效应值，方差为，算法不同则有不同的假设；n是总的标记数；e是随机残差向量，方差为σe2 I，σe2是残差方差，X是n×f维关联矩阵，Zi是为n个个体在第i个SNP的基因型向量。将待评估个体的标记基因型向量与位点效应值向量相乘，即可得到待评估个体的各性状基因组估计育种值。

1.2.3 中国肉牛基因组选择指数的计算

基因组估计育种值经标准化后，通过适当的加权，得到中国肉牛基因组选择指数GCBI，具体计算公式如下。

式中GebvCE表示产犊难易度基因组估计育种值；GebvWWT表示断奶重基因组估计育种值；GebvDG＿F表示育肥期日增重基因组估计育种值；GebvCW表示胴体重基因组估计育种值；GebvDP表示屠宰率基因组估计育种值。

1.2.4 遗传参数

结合参考群体中各性状遗传参数见表1。

表1各性状遗传参数

2、结果与分析

2.1 肉牛基因组育种值评估结果

待评估个体GEBV及GCBI的结果，见表2、表3，并提供其在已测群体中的排名（Rank值）。

2.2 产犊难易度

30头母牛的产犊难易度GEBV分布，见图1，主要集中在-0.67～0.36。根据产犊难易度的指标选配，选择14号牛最好。20头公牛的产犊难易度GEBV分布，见图2，主要集中在-0.58～0.12。根据产犊难易度的指标选配，选择2号牛最好。

图1 30头母牛产犊难易度GEBV分布图

2.3 断奶重

30头母牛的断奶重GEBV分布，见表2，主要集中在-16.18～22.77。根据断奶重的指标选配，选择1号牛最好。20头公牛的断奶重GEBV分布，见表3，主要集中在-7.55～18.58。根据断奶重的指标选配，选择1号牛最好。

2.4 育肥期日增重

30头母牛的育肥期日增重GEBV分布，见表2，主要集中在-0.05～0.00。根据育肥期日增重的指标选配，选择9号牛最好。20头公牛的育肥期日增重GEBV分布，见表3，主要集中在-0.05～-0.01。根据育肥期日增重的指标选配，选择4号牛最好。

2.5 胴体重

30头母牛的胴体重GEBV分布，见表2，主要集中在-20.20～12.40。根据胴体重的指标选公牛配种，选择4号牛最好。20头公牛的胴体重GEBV分布，见表3，主要集中在-18.24～-3.01。根据胴体重的指标选配，选择6号牛最好。

2.6 屠宰率

30头母牛的屠宰率GEBV分布，见表2，主要集中在-0.0007～0.0024。根据屠宰率的指标选配，选择20号最好。20头公牛的屠宰率GEBV分布，见表3，主要集中在-0.0007～0.0015。根据屠宰率的指标选配，选择20号牛最好。

图2 20头公牛产犊难易度GEBV分布图

表2评估个体GEBV和GCBI结果及排名（母）

3、讨论

肉牛的基因组选择性状关注点在于肉质[7]、饲料效率[8]、繁殖能力[9]、适应性[10]、甲烷排放[11]、寿命[12]等。

本次试验从产犊难易度、断奶重、育肥期日增重、胴体重、屠宰率这几个性状对公、母牛进行综合评估。本次评估的30头母牛有8头GCBI值超过100，在已测群体中排名整体较为靠前，其中6号牛在5个性状中的胴体重和屠宰率的基因组育种值排名较高。本次评估的20头公牛有7头GCBI值超过100，在已测群体中排名整体较为靠前，其中2号牛在5个性状中的产犊难易度和胴体重的基因组育种值排名较高；4号牛在5个性状中的胴体重和育肥期日增重的基因组育种值排名较高。选种选配时可根据公、母牛情况，综合考虑进行适配，以便利用遗传基础扩繁提质。

表3评估个体GEBV和GCBI结果及排名（公）

4、结论

基于基因组信息对西门塔尔牛参考群的产犊难易度、断奶重、育肥期日增重、胴体重、屠宰率共5个主要性状进行遗传评估，计算30头母牛和20头公牛的基因组育种值并整理。6号母牛在5个性状中的胴体重和屠宰率的基因组育种值排名较高；2号公牛在5个性状中的产犊难易度和胴体重的基因组育种值排名较高；4号公牛在5个性状中的胴体重和育肥期日增重的基因组育种值排名较高。

本次试验对西门塔尔牛参考群进行基因组遗传评估，为制定合理的育种方案，逐步改良牛群的缺陷性状提供依据，也为肉牛早期选种选配奠定理论基础。

参考文献:

[1]朱波,李宏伟,周娴诺,等.国内外肉牛遗传评估体系概况[J].畜牧兽医学报,2021,52(6):1447-1 460.

[2]张清峰,秦巧梅.高密度SNP芯片及其对肉牛育种影响的研究进展[J].中国畜牧兽医,2011,38(10):122-124.

[3]张顺进,寇浩玮,丁晓婷,等.全基因组选择技术在反刍动物遗传育种中的研究进展及其应用[J].农业生物技术学报,2021,29(3):571-578.

[4]杨涛,张敏婕,徐然,等.应用BLUP方法对猪繁殖性状和生长性状遗传评估的研究[J].中国畜牧兽医,2022,49(8);2971-2981.

[5]高宁,黄珍,谢水华,等,集团化种猪企业基因组选育方案制定与基因组早期选择[J].中国畜牧杂志,2022,58(8):209-214.

[6]董明明.新疆呼图壁种牛场荷斯坦牛选择指数制定及基因组选择的应用[D].乌鲁木齐∶新疆农业大学,2022.

基金资助:财政部和农业农村部:国家现代农业产业技术体系资助(CARS-37);北大荒集团种业创新发展项目—北大荒乳肉兼用牛品种选育提高及配套技术研究(2022ZY0102-02-01)~~;

文章来源:王洪亮.肉牛基因组遗传评估[J].现代畜牧科技,2023(10):73-76.