新疆褐牛種公牛精液生產(chǎn)性狀遺傳參數(shù)估計(jì)

桑扎根，魏 趁，楊 楠，陳 蕾，姜 徽，趙番番，譚世新*，黃錫霞*

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052；2.新疆天山畜牧生物工程股份有限公司，新疆昌吉 831100）

優(yōu)秀種公牛凍精在很大程度上決定著母牛的受孕率與后代的遺傳表現(xiàn)，在種公牛選擇指標(biāo)中添加精液性狀可以提高母牛的繁殖能力。影響種公牛精液品質(zhì)因素包括遺傳、管理、季節(jié)、年齡等多方面[1-4]。褐牛起源于瑞士，Burren 等[5]利用ASReml 軟件采用動物模型計(jì)算的褐牛種公牛精液量性狀、鮮精密度性狀、鮮精活力性狀遺傳力分別為0.42、0.34、0.18。目前國內(nèi)對新疆褐牛精液品質(zhì)研究較少，鮮有人對其精液生產(chǎn)性狀進(jìn)行遺傳分析。為制定有效的精液性狀選擇方案，對精液生產(chǎn)性狀進(jìn)行遺傳參數(shù)估計(jì)必不可少?，F(xiàn)階段對家畜遺傳參數(shù)進(jìn)行估計(jì)的軟件包括DMU、ASReml、MT-DFREML、DFREML 等[6]。其中，DMU 軟件采用極大似然法估計(jì)遺傳參數(shù)，適用于混合模型，結(jié)果收斂快，被廣泛使用。本研究通過對新疆褐牛種公牛精液品質(zhì)進(jìn)行非遺傳因素分析，探究影響種公牛精液性狀的非遺傳因素，為生產(chǎn)實(shí)踐中針對性的健全科學(xué)管理方法、提高種公牛精液品質(zhì)提供指導(dǎo)；同時(shí)采用DMU 軟件對種公牛精液生產(chǎn)性狀進(jìn)行遺傳力、遺傳相關(guān)等遺傳參數(shù)估計(jì)，能夠?yàn)檫x育優(yōu)秀種公牛提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源 選取來自新疆天山畜牧生物工程股份有限公司種公牛站2006—2019 年新疆褐牛種公牛的精液生產(chǎn)性能記錄，包括精液量、鮮精活力、鮮精密度3 個數(shù)量性狀，共包含162 頭種公牛31 958 條采精記錄和723 頭牛系譜資料。

1.2 分析指標(biāo) 精液量：用帶刻度的集精管測量每次收集到的精液量，一般成年種公牛每次采集精液量范圍在5～10 mL。

鮮精活力為37℃下直線前進(jìn)運(yùn)動精子數(shù)占總精子數(shù)百分比。一般鮮精活力范圍為0.6～0.7，冷凍前活力應(yīng)不小于0.6，解凍后活力應(yīng)在0.35 以上[7]。

鮮精密度是精液單位體積中含有的精子個數(shù)，牛鮮精密度一般約為1×109mL，高的為2×109mL，低于0.4×109mL 屬于稀精。

1.3 效應(yīng)水平劃分 依據(jù)公牛的不同因素進(jìn)行水平劃分，其中，年齡效應(yīng)劃分為10 個水平，1～9 歲分別代表9 個水平，10 歲及10 歲以上為1 個水平；采精年份劃分為14 個水平，2006—2019 年每年1 個水平；采精季節(jié)劃分為4 個水平，其中3—5 月為春季，6—8 月為夏季，9—11 月為秋季，12 月和次年1、2 月份為冬季；采精頻次是按照種公牛同一天精液采集次數(shù)劃分為1 次和2 次，共2 個水平。

1.4 非遺傳因素分析 采用SAS 9.2 軟件GLM 過程，分析公牛年齡、采精年份、采精季節(jié)、采精頻次對種公牛精液生產(chǎn)性狀的影響。

其中，Yjkqpnn為觀測值；μ為總體均值效應(yīng)；pj為年齡效應(yīng)；dk為采精年份效應(yīng)；sq為采精季節(jié)效應(yīng)；zp為采精頻次效應(yīng)；ejkqpn為隨機(jī)殘差效應(yīng)。

1.5 遺傳參數(shù)評估 采用DMU 軟件中DMUAI 模塊對新疆褐牛種公牛精液生產(chǎn)性狀進(jìn)行遺傳參數(shù)估計(jì)。將SAS 9.2 軟件GLM 過程中對種公牛精液生產(chǎn)性狀有顯著影響的因素加到混合模型當(dāng)中。運(yùn)行DMU 軟件進(jìn)行遺傳方差組分估計(jì)，結(jié)果以DMU 收斂為標(biāo)準(zhǔn)。本研究采用多性狀動物模型如下：

其中，Y是各性狀的表型（精液量、鮮精活力、鮮精密度）；Age是公牛年齡，為固定效應(yīng)；Years是采精年份，為固定效應(yīng)；Season是采精季節(jié)，為固定效應(yīng)；Frequency是采精頻次，為固定效應(yīng)；A是加性遺傳效應(yīng)，為隨機(jī)效應(yīng)；P是永久環(huán)境效應(yīng)，為隨機(jī)效應(yīng)；E是隨機(jī)殘差效應(yīng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 描述性統(tǒng)計(jì) 由表1 可知，新疆褐牛種公牛的精液量、鮮精活力、鮮精密度3 個數(shù)量性狀的均值分別為5.54 mL、58%、10.38×108/mL。從變異系數(shù)看，精液量的變異系數(shù)最大，為0.39。

表1 精液量、鮮精活力、鮮精密度的描述性統(tǒng)計(jì)

2.2 各因素對種公牛精液生產(chǎn)性狀的影響 由表2 可知，公牛年齡、采精年份、采精頻次對種公牛的精液量、鮮精活力、鮮精密度存在極顯著影響（P＜0.001），公牛采精過程當(dāng)中，第一次精液采集的鮮精活力小于第二次，精液量與鮮精密度均大于第二次；采精季節(jié)對精液量無顯著影響，對鮮精活力與鮮精密度存在極顯著影響（P＜0.001）。

表2 精液量、鮮精活力、鮮精密度的最小二乘均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)誤

2.3 各因素對新疆褐牛種公牛的精液量、鮮精活力、鮮精密度的影響 由表3 可知，種公牛在9 歲時(shí)精液量最大，2006 年時(shí)鮮精活力最大，精液量在四季變化范圍不大，第2 次采精的鮮精活力大于第1 次。

表3 年齡、采精年份、采精季節(jié)及采精頻次對公牛精液生產(chǎn)性狀的影響

2.4 新疆褐牛種公牛精液生產(chǎn)性狀遺傳參數(shù)估計(jì) 由表4 可知，種公牛鮮精活力的遺傳力為0.079，屬于低等遺傳力。鮮精活力與鮮精密度的遺傳力在0.144～0.166，屬于中等偏低遺傳力。種公牛精液量與鮮精活力之間呈正遺傳相關(guān)（0.057），鮮精活力與鮮精密度之間呈負(fù)遺傳相關(guān)（-0.045），精液量與鮮精密度之間呈負(fù)相關(guān)（-0.523）。

表4 新疆褐牛種公牛精液生產(chǎn)性狀遺傳參數(shù)估計(jì)

2.5 各性狀方差組分估計(jì)結(jié)果 由表5 可知，鮮精活力永久環(huán)境效應(yīng)最大，為0.191；鮮精密度永久環(huán)境效應(yīng)最小，為0.057；鮮精密度殘差效應(yīng)最大，為0.777；精液量殘差效應(yīng)最小，為0.722。

表5 新疆褐牛種公牛各精液生產(chǎn)性狀遺傳方差組分估計(jì)結(jié)果

3 討 論

3.1 精液量遺傳力 種公牛精液生產(chǎn)性狀遺傳力是反映親代遺傳給子代的能力。本研究中，新疆褐牛種公牛精液量遺傳力是0.14，屬于中低等遺傳力，這個結(jié)果與尹洪偉[8]所研究的精液量遺傳力范圍0.09～0.32 相符，但低于Burren[5]的研究結(jié)果（0.42）和薛潔[9]估計(jì)的荷斯坦種公牛精液量遺傳力結(jié)果（0.63）。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，新疆褐牛的精液量隨季節(jié)變化波動范圍不大，這可能與新疆褐牛自身具有較高的適應(yīng)力，可在高海拔、冬季-40℃草場采食等特殊體質(zhì)有關(guān)，適合新疆氣候環(huán)境。

3.2 鮮精活力遺傳力 國內(nèi)外對種公牛精液鮮精活力遺傳力估計(jì)范圍各不相同，但普遍偏低。Berry 等[10]估計(jì)的鮮精活力遺傳力范圍在0.13～0.34；薛潔[9]估計(jì)鮮精活力遺傳力為0.36；尹洪偉[8]估計(jì)的鮮精活力遺傳力范圍在0.1～0.35；Serrano 等[11]估計(jì)的遺傳力在0.18～0.25。Burren 等[5]評估瑞士褐牛、荷斯坦、瑞士弗萊維赫、西門塔爾種公牛鮮精活力的遺傳力分別為0.18、0.30、0.14、0.04，與本文鮮精活力遺傳力0.079 相似，屬于中低等遺

傳力。這說明新疆天山畜牧生物工程股份有限公司的新疆褐牛鮮精活力性狀親代遺傳給子代能力較小，容易受外界環(huán)境影響，可通過合理控制每頭種公牛兩次采精之間的時(shí)間間隔、提高采精員采精操作的熟練技能等來提高鮮精活力。不同地區(qū)種公牛鮮精活力的遺傳力明顯不同，這可能是由于各個研究所用遺傳參數(shù)估計(jì)方法不同和研究的環(huán)境、品種、氣候因素[12-13]、飼養(yǎng)管理[14-15]不同使得精液品質(zhì)不同，最終導(dǎo)致鮮精活力估計(jì)遺傳力有一定差別。

3.3 鮮精密度遺傳力 近年來國內(nèi)外對種公牛鮮精密度遺傳力進(jìn)行了大量研究，本研究中，新疆褐牛種公牛的鮮精密度遺傳力是0.166，與朱燕等[16]估計(jì)的種公牛鮮精密度遺傳力0.19、Yin 等[17]估計(jì)的0.22、Druet 等[18]估計(jì)的0.15～30、Sofiene 等[19]估計(jì)的0.16～0.22、Gredler 等[20]估計(jì)的0.14 結(jié)果相近，但低于Olsen 等[21]估計(jì)的0.27，這可能與不同研究選取的實(shí)驗(yàn)動物樣本量大小以及地區(qū)環(huán)境條件不同有關(guān)。本場新疆褐牛種公牛鮮精密度遺傳力較低，受環(huán)境影響較大，可以通過及時(shí)清理圈舍糞便、提高圈舍清潔度、夏季灑水降溫、冬季提高圈舍溫度來增加種公牛的舒適度，從而提高種公牛鮮精活力。各地估計(jì)某些數(shù)量性狀遺傳參數(shù)大多相似，但還有一些值存在差異。因此，遺傳參數(shù)估計(jì)只能說明特定條件下群體的某些情況，并不能代表整個品種特征。

3.4 各性狀間遺傳相關(guān) 本研究中，新疆褐牛精液量與鮮精密度之間的遺傳相關(guān)為負(fù)相關(guān)（-0.523），這與Burren 等[5]對不同品種瑞士種公牛之間精液量與鮮精密度遺傳相關(guān)-0.69～0.08 的估計(jì)結(jié)果相似，低于Olsen等[21]的結(jié)果（0.04～0.30），可能與種公牛品種有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)中，新疆褐牛精液量與鮮精活力的遺傳相關(guān)為0.057，與Burren 等[5]人對瑞士褐牛精液量與鮮精活力遺傳相關(guān)（-0.04）相似，趨近于零，大于Mattaneeya 等[22]對精液量與鮮精活力的遺傳相關(guān)（-0.13）。本實(shí)驗(yàn)中，新疆褐牛鮮精密度與鮮精活力的遺傳相關(guān)為-0.045，低于Druet 等[18]估計(jì)的鮮精密度與鮮精活力遺傳相關(guān)（0.12），與尹洪偉[8]研究的鮮精活力與鮮精密度之間負(fù)相關(guān)（-0.130 5）的結(jié)果一致。本實(shí)驗(yàn)中，精液量與鮮精活力之間呈較弱的正相關(guān)，鮮精密度與精液量和鮮精活力之間呈負(fù)相關(guān)，表明當(dāng)精液量增加時(shí)鮮精活力會增加，鮮精密度相應(yīng)降低，在進(jìn)行性狀選擇時(shí)應(yīng)該分開考慮，保證精液質(zhì)量最佳。在家畜育種工作當(dāng)中，當(dāng)出現(xiàn)性狀難以衡量時(shí)，可以利用遺傳相關(guān)高的值間接進(jìn)行選擇性狀會有更好的選擇效果。在牛場可以改善飼養(yǎng)管理、飼料各成分含量以及牛的舒適度來提高牛的采精量、鮮精活力與鮮精密度。

4 結(jié) 論

本研究結(jié)果表明，新疆褐牛種公牛精液量、鮮精密度的遺傳力分別為0.144、0.166，屬于中等偏低遺傳力；鮮精活力的遺傳力為0.079，屬于低等遺傳力；精液量與鮮精活力之間呈正相關(guān)（0.057），精液量與鮮精密度、鮮精活力與鮮精密度之間呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，分別為-0.523與0.045。