Размещено на http://www.allbest.ru/

ОЦЕНКА ПЛЕМЕННОЙ ЦЕННОСТИ БЫКОВ-ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ МЕТОДОМ НАИЛУЧШЕГО ЛИНЕЙНОГО НЕСМЕЩЕННОГО ПРОГНОЗА (BLUP) В РЕСПУБЛИКЕ КОМИ

В.С. МАТЮКОВ, З.А. ПЯТКОВА, В.М. КУЗНЕЦОВ

Исследовали эффективность метода наилучшего линейного несмещенного прогноза (BLUP) для оценки племенной ценности быков-производителей различных пород в хозяйствах Республики Коми. Проводили коррекцию и пересчет удоя на «стандартную» лактацию. Рассчитывали коэффициенты детерминации статистических моделей при включении факторов «хозяйство--год отела--сезон отела» с учетом их взаимодействия. Определяли корреляцию между племенной ценностью быков-производителей и молочной продуктивностью их дочерей. На основе BLUP-оценки выявляли чистопородных холмогорских производителей, которые по племенной ценности могут конкурировать с чистопородными и помесными голштинскими быками.

хозяйство племенной бык молочный

ESTIMATION OF BULL-BREEDER BY A METHOD OF THE BEST LINEAR UNBIASED PROGNOS (BLUP) IN REPUBLIC OF KOMI

V.S. Matyukov, Z.A. Pyatkova, V.M. Kuznetsov

The authors determined the efficiency of use of a method of BLUP of breeding value of the bulls of different breeds (Kholmogoric, Holstein and crossbreed Kholmogoric-Holstein) in breeding farms of Republic of Komi. The samples cows were analyzed, which differed on quantitative attributes and their variability. It was shown, that correction and recalculation of milk productivity on a standard (305-daily) lactation and simultaneous inclusion in statistical of model of the factors of "farm-year-season of calving" in view of their interactions allow to receive factors of a determination of statistical models close to maximal.

Наиболее важным и сложным этапом селекции является оценка племенной ценности (генотипа) сельскохозяйственных животных. До 60-х годов прошлого века для этих целей повсеместно использовали метод оценки по сверстницам, который в 70-е годы был вытеснен более прогрессивным методом наилучшего линейного несмещенного прогноза (BLUP) (1). Применение метода BLUP позволяет осуществлять точный прогноз племенной ценности быков с учетом эффектов и взаимодействий паратипических факторов, а также оценивать статистическую и генеалогическую специфику выборок (количество дочерей производителя, их распределение по хозяйствам, число отцов сверстниц и их генотипы, генетический тренд в популяции и др.) (2-4). Однако точность BLUP-оценок в определенной мере зависит от соблюдения ряда статистических и биологических условий при формировании выборок, по которым оценивают быков-производителей:

-- обязательное рандомизированное использование спермы при контрольном осеменении коров;

-- равномерное получение и распределение потомков проверяемых быков в шести-восьми и более стадах;

-- получение от каждого проверяемого быка возможно большего числа дочерей;

-- наличие у каждой дочери быка многих сверстниц, которые должны происходить от возможно большего числа быков (не менее 6-8);

-- отсутствие селекции дочерей быков и их сверстниц до завершения первой лактации;

-- получение данных о продуктивности дочерей и сверстниц во всех хозяйствах сопоставимыми и корректными методами;

-- исключение из выборок «формальных» дочерей быков с некорректными родословными.

Реализация метода BLUP связана с большим количеством расчетов, поэтому внедрение метода требует наличия соответствующей вычислительной техники и программного обеспечения.

В задачу нашей работы входило определение эффективности использования метода BLUP для оценки племенной ценности быков-производителей различных пород (холмогорская, голштинская и голштин-холмогорские помеси) в семи племенных хозяйствах Республики Коми.

Методика. Объектом исследования служила популяция крупного рогатого скота холмогорской породы общей численностью 24-25 тыс. гол. В обследованных хозяйствах средний удой одной коровы составлял от 2800 до 5700 кг, среднесуточный прирост живой массы телок -- 350-500 г. Данные собирали по макету, разработанному Кузнецовым (4), на трех племенных заводах и в четырех племенных репродукторных хозяйствах в 1999 (далее база 1) и 2001 (далее база 2) годах, используя при этом документы племенного и зоотехнического учетов. База 1 и база 2 включали информацию о коровах, отелившихся первый раз соответственно в 1992-1997 (лактировали не менее 200 сут) и 1997-1999 (лактировали не менее 100 сут) годах. После удаления из выборки первотелок с неполными или ошибочными данными по учетным признакам численность животных в базе 1 и базе 2 составляла соответственно 4519 и 2043 гол.

Для сравнительного анализа проводили оценку племенной ценности чистопородных холмогорских, голштинских и голштинизированных производителей в типичных для региона условиях на репрезентативной выборке из стад с высокой, средней и низкой молочной продуктивностью коров. В среднем по обработанному массиву молочная продуктивность коров удовлетворяла требованиям действующей инструкции для оценки быков-производителей по качеству потомства.

Данные базы 1 и базы 2 анализировали раздельно в лаборатории популяционной генетики Зонального НИИ сельского хозяйства Северо-Востока с использованием программ SAS и BLUP. На основе многофакторного дисперсионного и регрессионного анализов определяли влияние различных паратипических факторов на молочную продуктивность первотелок. Для суммарной оценки влияния факторов в популяции, состоящей из нескольких стад, использовали статистическую модель Y* = + + e, где Y* -- продуктивность первотелки, -- суммарное влияние соответствующих факторов, е -- влияние неучтенных факторов, -- средняя по выборке (популяции).

Для оценки племенной ценности быков применяли следующую статистическую модель BLUP: y* = HYS + SI + e, где y* -- cкорректированная продуктивность первотелки; HYS -- эффект совместного влияния факторов «хозяйство (ферма)--год--сезон отела» и их взаимодействия; SI -- аддитивный генетический эффект быка (1/2 генетической ценности); е -- эффект неучтенных факторов. При BLUP-оценке быков данные по молочной продуктивности дочерей и сверстниц предварительно подвергали пересчету на стандартную 305-суточную лактацию.

Нами введены следующие обозначения: H -- эффект стада (уровень кормления и условия содержания); YYC, S, DD, A и Sp -- эффекты, обусловленные соответственно годом отела, сезоном отела, продолжительностью лактации, возрастом первого отела и продолжительностью сервис-периода; -- средняя продуктивность по дочерям всех оцениваемых быков; BVY, F и B -- племенная ценность быков соответственно по удою, содержанию жира в молоке (%) и количеству молочного жира (кг); RBVY, RBVF и RBVВ -- относительная племенная ценность (соответственно по удою, содержанию жира в молоке и количеству молочного жира), которую определяли по формуле (BV +)100/.

Племенная ценность была представлена как удвоенный эффект отца дочерей -- BV = 2s, где s -- эффект отца. При оценке племенной ценности определяли, на какую величину генотип производителя по конкретному признаку отличается от среднего показателя по всем проанализированным быкам. Достоверность оценки племенной ценности быка (REL) рассчитывали (без учета распределения дочерей по стадам) по формуле REL = w/(w + k), где k = (4 - h²)/h²; w -- число эффективных дочерей, которое определяют по формуле w = nm/(n + m), где n -- число дочерей у быка; m -- число сверстниц дочерей; = r_IA -- точность оценки племенной ценности быка. Для принятия решения об использовании спермы быка достоверность оценки его племенной ценности должна быть не ниже 65 %. Классификацию быков проводили на основании оценок относительной племенной ценности. Категорию присваивали при наличии у быка 15 и более дочерей, исходя из следующего распределения (АRBV -- средняя RBV всех быков; SDRBV -- стандартное отклонение RBV быков):

Результаты. Чистопородные животные холмогорской породы преобладали в обеих выборках (табл. 1). Остальное поголовье представляли голштин-холмогорские помеси, кровность которых по голштинской породе в базе 2 была ниже, чем в базе 1. В базе 1 наибольшее поголовье первотелок холмогорской породы было представлено двумя хозяйствами -- Сельскохозяйственный производственный кооператив (СПК) «Сыктывкарский» и Государственное унитарное предприятие (ГУП) «Большая Инта», наименьшее -- агрофирмой «Северянин» (табл. 2). В базе 2 по сравнению с базой 1 произошло перераспределение поголовья между отдельными стадами: доля первотелок относительно высокопродуктивных заводских стад возросла за счет снижения поголовья низкопродуктивного стада ГУП «Большая Инта».

1. Распределение коров холмогорской породы по базам данных в зависимости от кровности по голштинской породе

По годам первого отела в базе 1 наибольшее количество коров приходилось на 1993 и 1995 годы, наименьшее -- на 1997 год, в базе 2 -- на 1997 год. Более равномерное распределение коров по годам отела характеризует выборку первотелок ГУП «Южное». Средний возраст отела коров в базе 1 по хозяйствам колебался от 27,6 (племенной завод «Пригородный») до 32,7 мес (ГУП «Большая Инта»); по данным базы 2 -- от 27,2 до 37,2 мес. Изменчивость возраста первого отела снижалась с 21,1 (база 1) до 15,1 % (база 2). Высокой живой массой в 12-месячном возрасте характеризовались первотелки холмогорской породы агрофирмы «Северянин» и ГУП «Южное», низкой -- ГУП «Большая Инта» и СПК «Сыктывкарский». Высокая фенотипическая изменчивость по живой массе выявлена в стадах ГУП «Южное» и ГУП «Большая Инта» (табл. 3). Средняя живая масса коров в возрасте 12 мес по базе 1 была на 23,9 кг выше, а изменчивость -- на 1,9 % ниже, чем по базе 2. В большинстве стад продолжительность сервис-периода находилась в пределах зоотехнической нормы, за исключением стада ГУП «Южное», где она составляла более 120 сут. По базе 1 высокая изменчивость этого признака отмечена в стаде ГУП «Южное», по базе 2 -- в стаде СПК.

«Сыктывкарский». В целом изменчивость по продолжительности сервис-периода оказалась выше при оценке по базе 1. Продолжительность лакта-ции была близка к зоотехнической норме и лишь в стаде ГУП «Южное» этот показатель значительно превышал норму (табл. 4).

При сравнении данных базы 1 и базы 2 выявлено снижение удоя одной коровы на 133 кг (база 2); одновременно отмечено увеличение дифференциации стад по удою. В целом по выборкам коэффициенты вариации составляли соответственно 29,7 и 32,6 %. Низкими удоями и невысоким содержанием жира в молоке характеризовались коровы в репродукторных стадах СПК «Сыктывкарский» и ГУП «Большая Инта». В этих же стадах наблюдалась наибольшая фенотипическая изменчивость по содержанию жира в молоке.

Судя по числу дочерей на одного быка (в среднем) данные базы 1 и базы 2 различаются по структуре. В выборке первотелок из племенных репродукторов СПК «Сыктывкарский» и агрофирмы «Северянин» выявлено соответственно наибольшее и наименьшее число дочерей от одного быка. В остальных стадах наблюдалась промежуточная численность, которая в зависимости от базы существенно варьировала (табл. 5).

2. Распределение коров холмогорской породы по базам данных в зависимости от хозяйства и года первого отела

3. Оценка первотелок холмогорской породы по возрасту первого отела, живой массе в 12-месячном возрасте и продолжительности сервис-периода

4. Характеристика первотелок холмогорской породы по продолжительности лактации, удою и содержанию жира в молоке

5. Численность быков холмогорской породы и их дочерей в различных хозяйствах Республики Коми (гол.)

Общая численность оцененных быков по данным базы 1 -- 246 гол., из них 177 использовали в одном хозяйстве, 37 -- в двух, 12 -- в трех, 14 -- в четырех и только 6 -- в пяти и более хозяйствах. По данным базы 2 оценили 130 производителей (в том числе одного быка, исключенного из дальнейшего анализа), из которых 85 использовали в одном хозяйстве, 31 -- в двух, 12 -- в трех и по 1 -- в четырех и пяти хозяйствах.

Результаты анализа первичных материалов показывают, что структура выборок, по которым проводили оценку быков-производителей, отклоняется от статистических стандартов. По объему и структуре данные базы 1 и базы 2 качественно и количественно различались, поэтому можно было предположить и различие по коэффициентам детерминации (КДСМ) аналогичных статистических моделей (табл. 6). Однако, по данным таблицы 6, наибольшее влияние на удой (как в базе 1, так и базе 2) оказывал фактор «хозяйство», который определял в первом случае 22,3, во втором -- 28,5 % фенотипической изменчивости по удою.

Следующими по силе влияния на удой являлись в базе 1 фактор «год отела», а в базе 2 -- «продолжительность лактации»; эти факторы обусловливали соответственно 9,2 и 4,7 % фенотипической изменчивости по удою. Следует отметить, что возрастание в базе 2 влияния фактора «продолжительность лактации» связано с вовлечением в статистическую обработку первотелок с минимальным показателем (100 сут) с целью оценки возможности предварительного прогноза племенной ценности быков, у которых не все дочери закончили лактацию или часть дочерей по различным причинам выбыла из стада.

6. Коэффициенты детерминации статистических моделей для признаков молочной продуктивности коров холмогорской породы при включении разных факторов без учета их взаимодействия (%)

При вводе в статистическую модель фактора «возраст первого отела» КДСМ увеличивался в обоих случаях на 1 %. Наименьшее влияние на удой оказывала продолжительность сервис-периода (рис., а). В случае суммарного влияния на этот признак всех факторов по базе 1 и базе 2 были получены близкие результаты.

Коэффициенты детерминации статистических моделей по удою (а), содержанию жира в молоке (б) и продукции молочного жира (в) у коров холмогорской породы: 1-6 -- № статистической модели (см. табл. 6); I и II -- соответственно база 1 и база 2.

На содержание жира в молоке фактор «хозяйство» также оказывал наибольшее влияние -- соответственно 12,8 и 8,5 %, однако значительно меньшее, чем на удой. При включении остальных пяти факторов КДСМ повышался всего на 1,3-1,4 % (см. рис., б). Суммарное влияние на содержание жира в молоке всех учтенных факторов по данным базы 1 и базы 2 составляло соответственно 14,1 и 9,9 %. Коэффициенты детерминации по количеству молочного жира за лактацию были близки таковым по удою (см. рис., а и в).

Следовательно, несмотря на различия выборок по численности, хронологической структуре, средней продуктивности животных и другим параметрам, суммарное влияние различных факторов на молочную продуктивность и жирномолочность оказалось сходным. По базе 2 отдельно изучали эффекты при дополнительном включении в статистические модели факторов «ферма» (отделение) и «год рождения» коровы. В крупных хозяйствах, подразделенных на фермы (отделения), условия кормления и содержания скота, а следовательно, и его продуктивность часто варьировали в значительных пределах. Поэтому в ряде случаев фермы (отделения) при оценке быков могут рассматриваться как отдельные хозяйства. Влияние фактора «год рождения» коровы тоже могло оказаться значительным, так как он отражает суммарное влияние факторов внешней среды в период выращивания телок. Однако «год рождения» и «год первого отела» коров нельзя рассматривать в качестве независимых факторов, так же, как и продолжительность лактации и сервис-периода. Учитывая низкое и нестабильное увеличение КДСМ при включении в статистические модели факторов «год рождения», «продолжительность сервис-периода», «живая масса в 12-месячном возрасте» и «возраст первого отела», их не включали в статистические модели для BLUP-оценки.

7. Племенная ценность быков, имеющих категорию, в зависимости от породной принадлежности по данным базы 1 и базы 2

В результате оценок быков по данным базы 1 и базы 2 была определена племенная ценность соответственно 246 и 129 производителей, из них чистопородных холмогорских -- соответственно 210 и 124 гол., чистопородных голштинских и голштин-холмогорских помесей -- 36 и 5 гол. Как в первом, так и во втором случае чистопородные холмогорские быки, которым были присвоены категории, имели отрицательную среднюю племенную ценность, помесные голштинизированные производители -- положительную (табл. 7).

8. Оценка племенной ценности (в среднем) быков-производителей различных пород (холмогорская, голштинская, голштин-холмогорские помеси) по категориям на основе данных базы 1 и базы 2

По сравнению с помесными быками чистопородные голштинские производители характеризовались более низкой племенной ценностью. Разница между средними значениями оценок племенной ценности производителей, аналогичных по породе и породности групп, была недостоверной (Р > 0,05). По продукции (количеству) молочного жира племенная ценность голштин-холмогорских помесей, чистопородных голштинских и холмогорских быков составляла соответственно 11,00; 3,00 и -1,37 кг.

В зависимости от статистической структуры показателей абсолютные значения племенной ценности быков-производителей, принадлежащих к одной категории, варьировали в широких пределах (табл. 8). Так, средняя племенная ценность быков категории Y++, оцененных по данным базы 1, составляла 743,0, а по данным базы 2 -- 379,0 кг, по продукции молочного жира -- соответственно 29,1 и 14,2 кг. Производители с категорией F++ по данным базы 1 являлись улучшателями по удою и продукции молочного жира -- соответственно 334,0 и 18,2 кг, а по данным базы 2 -- нейтральными по этим признакам. По данным базы 1 в группу быков В++ вошли все улучшатели по удою (Y++) и частично по содержанию жира в молоке, по данным базы 2 -- только Y++. По первой оценке (база 1) из 74 быков, которым были присвоены категории, двум чистопородным холмогорским быкам (Мерик 351 и Фаник 50) была присвоена категория абсолютных улучшателей (табл. 9). По второй оценке (база 2) из 37 быков абсолютным улучшателем признан один чистопородный холмогорский производитель -- Мерик 351.

9. Распределение быков-производителей различных пород (холмогорская, голштинская, голштин-холмогорские помеси) по категориям

Коэффициент корреляции между племенной ценностью быков и удоем их дочерей в определенной мере является критерием точности прогноза генотипа быков по продуктивности их дочерей. Коэффициенты корреляции, полученные при обработке информации базы 1, оказались почти в 2 раза выше, чем таковые базы 2 (табл. 10). Максимальные различия по коэффициентам корреляции племенной ценности по удою отмечены у быков с присвоенной категорией. Вероятность ошибиться при выборе быка по удою дочерей и продукции молочного жира по базе 1 составляла соответственно 66,4 и 67,2 %, а по базе 2 -- 87,7 и 83,5 %.

10. Коэффициенты корреляции между продуктивностью дочерей и BLUP-оценками племенной ценности быков-производителей различных пород (холмогорская, голштинская, голштин-холмогорские помеси) по данным базы 1 и базы 2

Таким образом, при анализе данных базы 1 (1999 год) и базы 2 (2001 год), которые различались по структуре, качественным и количественным характеристикам, показано, что в обоих случаях наиболее значительный вклад в изменчивость молочной продуктивности первотелок вносят факторы «хозяйство», «год отела», «сезон отела» и «продолжительность лактации». Дополнительное введение в статистические модели факторов «живая масса в возрасте 12 мес», «возраст первого отела», «продолжительность сервис-периода», «год рождения» и других незначительно повышает эффективность статистических моделей. Коррекция и пересчет удоя на стандартную лактацию и одновременное включение в статистические модели факторов «хозяйство--год--сезон отела» с учетом их взаимодействия позволяют получать для разных выборок примерно одинаковые и близкие к максимальным коэффициенты детерминации используемых моделей. Абсолютные значения и корреляция между племенной ценностью быков-производителей и молочной продуктивностью их дочерей зависят от статистических параметров тех выборок, в которых проводили оценку. При BLUP-оценке быков в различных хозяйствах Республики Коми нами выявлено наличие в популяциях чистопородных холмогорских производителей, которые не уступают по племенной ценности чистопородным голштинским и голштин-холмогорским помесным быкам. Следовательно, в Республике Коми эффективность селекции холмогорской породы можно повысить, не прибегая к скрещиванию с животными голштинской породы, при условии качественной оценки, увеличения интенсивности отбора и использования наилучших чистопородных производителей холмогорской породы.

Литература

1. К у з н е ц о в В.М. Оценка быков по качеству потомства методами СС и BLUP. Тез. докл. науч.-практ. конф. «Генетика количественных признаков у животных». Таллин, 1987: 49-51.

2. К у з н е ц о в В.М. Генетическая оценка молочного скота методом BLUP. Зоотехния, 1995, 11: 8-15.

3. К у з н е ц о в В.М. Эффективность различных моделей BLUP для оценки быков по качеству потомства. С.-х. биол., 1995, 2: 110-116.

4. К у з н е ц о в В.М., М а т ю к о в В.С. BLUP-оценка племенной ценности производителей в Республике Коми. Мат. Междунар. науч.-практ. конф. «Здоровье--питание--биологические ресурсы». Киров, 2002: 311-315.

Размещено на Allbest.ru