美国安格斯牛蹄部评分性状的遗传异质性研究：残差方差调控与生产均匀性提升

本研究首次系统评估了美国安格斯牛蹄角度（FA）和蹄爪设置（CS）的残差方差遗传异质性，通过双层次广义线性模型（DHGLM, M2）和遗传结构化环境方差模型（M3）揭示残差方差受遗传调控的证据（h2v=0.08-0.001），提出通过选择指数优化生产均匀性的育种策略，为提升牛群健康和经济收益提供新思路。

　　

引言

蹄部结构是影响肉牛生产性能、经济收益和动物福利的关键性状。北美和澳大利亚安格斯协会已将其列为三大育种目标之一。传统育种关注性状均值，而近年研究发现残差方差（即性状变异）可能受遗传调控，这为通过选择提高生产均匀性提供了新途径。然而，针对肉牛蹄部评分性状的残差方差遗传异质性研究仍属空白。

材料与方法

研究采用美国安格斯协会2009-2021年的45,667条FA和CS评分记录（1-9分制，5分为理想值）。通过三种模型分析：传统同方差模型（M1）、双层次广义线性模型（DHGLM, M2）和贝叶斯结构化方差模型（M3）。当代群（CG）包含饲养管理、日粮类型等系统效应，数据分析采用AI-REML和马尔可夫链蒙特卡洛方法。

结果

遗传参数估计：

• 均值遗传力（h²）在M1中最高（FA:0.19±0.007；CS:0.16±0.005），M2/M3显著降低（FA:0.09-0.11；CS:0.08-0.10），表明忽略残差方差异质性会高估h²。
• 残差方差遗传力（h²_v）在M2中为FA 0.08±0.007，CS仅0.001±0.0005，提示FA的变异更易受遗传调控。
• 遗传变异系数（GCV）显示，FA（M2:0.08；M3:0.06）和CS（M2:0.06；M3:0.02）的残差方差可通过选择改变。

相关性分析：
均值与残差方差呈中度正遗传相关（M2中FA:0.52；CS:0.41），这可能限制单纯选择均值对均匀性的改善效果。

讨论

育种意义：
低h²_v和正遗传相关表明，需采用选择指数等策略同步优化均值与方差。例如，当FA接近理想值（5分）时，可针对性降低其变异。研究还建议利用精准畜牧业（PLF）技术（如数字表型记录）提升数据采集效率。

技术局限：
当前模型对基因组数据的兼容性不足，且低分记录（<5分）的剔除可能影响参数估计。未来需开发支持基因组分析的算法，并探索跨环境数据整合方案。

结论

本研究证实蹄部评分性状的残差方差存在遗传调控基础，为制定兼顾生产性能和均匀性的育种策略提供了理论依据。下一步应探索将基因组选择与均匀性指标纳入综合选择指数，推动肉牛育种向精准化方向发展。