基因型与环境互作对散养肉鸡选育效率的限制机制研究

《Poultry Science》：Genotype-by-environment interactions may limit the selection efficiency of chickens intended for free-range systems

本研究针对散养系统中慢速生长肉鸡选育效率受限的问题，通过对比室内选育与户外生产环境下基因型×环境（G×E）互作效应，发现饲料转化率（FCR）等性状在户外环境下遗传力显著升高（0.42±0.09），而室内外遗传相关较低（0.77±0.15），导致间接选育遗传进展损失高达76%。研究为优化散养系统选育策略提供了关键理论依据。

　　

随着消费者对动物福利和优质禽肉需求的增长，散养（free-range）和有机养殖模式逐渐成为家禽产业的重要发展方向。在这一趋势下，生长速度较慢的肉鸡品系因其更强的适应性和更优的肉质特性受到青睐，例如法国的“红标签”（Label Rouge）系统要求肉鸡必须饲养至少12周并具备户外活动空间。然而，一个关键矛盾随之浮现：为提高产肉性能和饲料利用效率而进行的遗传选育，通常是在可控的室内环境中进行的，这与商业化散养系统所面临的复杂环境（如气候变化、户外活动、热应激等）存在显著差异。如果基因型与环境之间存在交互作用（G×E），那么基于室内表现选出的“优秀”个体，在户外实际生产中的表现可能大打折扣，这将严重制约选育效率，影响散养系统的经济效益和可持续发展。

为了深入探究这一问题，由法国国家农业食品与环境研究院（INRAE）等机构的研究团队在《Poultry Science》上发表了一项研究，旨在评估G×E互作对慢速生长肉鸡关键经济性状（包括饲料利用效率、生长性能、胴体组成和肉质）遗传评估的影响，并比较在室内环境进行间接选育与在户外环境进行直接选育的效率差异。

研究人员开展了一项设计严谨的试验。他们选取了慢速生长的S77N肉鸡品系（Hubbard），在2022年和2023年夏季进行了连续两代的饲养试验。试验设置了两种对比鲜明的饲养条件：全程室内饲养（IN，模拟选育环境）和从28日龄至屠宰（82日龄）提供户外 access 的饲养（OUT，模拟生产环境）。户外区域配备了遮阳设施，鸡只可自由选择 indoors 或 outdoors。试验期间，OUT组鸡只经历了更多的高温天气（35°C以上）。研究团队详细记录了每只鸡的个体数据，包括通过电子饲喂器监测的体重（BW）、采食量（FI），并据此计算了体重增重（WG）、饲料转化率（FCR，FI/WG）和剩余采食量（RFI）。屠宰后，测量了胸肌产量（BY）、腿肌产量（TY）、腹脂率（AFY）以及肉质指标（如宰后15分钟和24小时的pH值-pH₁₅, pH_u、肉色L^*a^*b^*、滴水损失-DL等）。在遗传分析方面，研究利用了覆盖9代共8884只鸡的系谱信息，采用限制性最大似然法（REML）和多性状动物模型，分别估计了IN和OUT环境下各性状的遗传力（h2）、遗传方差，以及同一性状在不同环境间的遗传相关（r_g），并比较了不同环境下性状间的遗传相关矩阵。此外，还分析了在IN和OUT环境下，种公鸡基于估计育种值（EBV）的排名变化，并模拟了直接选育（在OUT环境中选留OUT表现优秀的个体）和间接选育（在IN环境中选留IN表现优秀的个体用于OUT生产）对目标性状（以FCR和BY为例）的预期遗传进展（选择差）差异。

遗传力与遗传方差在各环境中的比较

研究结果显示，大多数性状在OUT环境下的遗传力估计值高于IN环境。这种差异对于饲料利用效率及相关性状尤为显著。例如，FCR在OUT环境下的遗传力为0.42 ± 0.09，远高于IN环境下的0.04 ± 0.03；RFI在OUT环境下为0.41 ± 0.08，而IN环境下仅为0.08 ± 0.04。同时，这些性状在OUT环境下的遗传方差也显著更大。这表明，在更具挑战性的户外环境中，个体间由遗传因素导致的表型差异更为明显，遗传选育的潜力更大。相反，胸肌产量（BY）等胴体性状在两种环境下的遗传力均较高（IN: 0.51 ± 0.07, OUT: 0.66 ± 0.09），且差异不显著，显示出对环境变化的不敏感性（稳健性）。

环境间的遗传相关性

遗传相关性分析揭示了G×E互作的强度。对于饲料利用效率性状（FCR, RFI, FI, WG）以及生长曲线拐点日龄（Ti）、腹脂率（AFY）等，IN与OUT环境间的遗传相关显著低于1（r_g在0.71-0.85之间），表明这些性状在不同环境下可能由不同的基因集控制，或相同基因的表达程度受环境调节。例如，FCR的r_g为0.77 ± 0.15，RFI为0.74 ± 0.13。反之，胸肌产量（BY）、腿肌产量（TY）和终极pH（pH_u）的遗传相关接近1（BY: 0.94 ± 0.04），说明这些性状的遗传基础在不同环境下相对稳定，G×E互作较弱。

各环境内性状间的遗传相关性

研究还发现，某些性状之间的遗传关系也受环境影响。例如，在IN环境下，FCR与Ti呈正遗传相关（0.78 ± 0.18），意味着在室内选育中，更早达到生长拐点的鸡可能饲料效率更高；然而在OUT环境下，这种关系变为负相关（-0.31 ± 0.17），指示户外条件下早熟个体反而效率较低。这进一步印证了环境对遗传表达模式的改变。

种公鸡排名的比较

对37只种公鸡在IN和OUT环境下估计育种值排名的分析，直观展示了G×E互作对选育决策的影响。对于受G×E影响较大的性状（如FCR、RFI），种公鸡在两种环境下的排名相关性很低（Spearman相关系数ρ在0.32-0.44之间，且不显著），出现了明显的排名重列。这意味着在IN环境中表现优异的种公鸡，其子代在OUT环境中的表现未必同样出色。而对于BY等稳健性状，排名相对稳定（ρ较高）。

选育效率的比较

模拟选育 scenarios 的结果量化了G×E互作的实际影响。当以提高OUT环境下的FCR为目标时，直接选育（在OUT鸡群中选留FCR低的个体）比间接选育（在IN鸡群中选留FCR低的个体用于OUT生产）能获得显著更高的遗传进展。对于FCR本身，直接选育的遗传进展比间接选育高出50%（公鸡）至69%（母鸡）。计算表明，若采用间接选育，对于OUT环境FCR的遗传进展损失高达76%，RFI的损失达67%。相比之下，对于胸肌产量（BY）的选育，直接和间接选育的预期进展无显著差异，遗传进展损失仅为17%，再次印证了BY对环境变化的稳健性。

综上所述，本研究通过系统的遗传学分析，有力地证实了基因型与环境互作（G×E）对慢速生长肉鸡，特别是其饲料利用效率性状的选育具有显著影响。在可控的室内选育环境中，这些性状的遗传潜力未能充分体现，且与户外生产环境下的遗传基础存在较大差异，导致基于室内表现的间接选育效率低下。而胴体性状如胸肌产量则表现出较强的环境稳健性。这些发现对于改进散养肉鸡的遗传选育策略具有重要指导意义。它提示育种公司，为了更有效地提升散养系统中的生产性能，尤其是饲料效率，需要考虑将生产环境的挑战（如户外 access、热应激）纳入选育体系。可行的策略包括：在选育程序中部分引入户外或模拟户外环境进行性能测定；利用基因组选择技术，建立在户外表型基础上的参考群体；或者在校准遗传评估模型时明确考虑G×E互作。这项研究为在保障动物福利和产品质量的前提下，实现散养系统肉鸡遗传潜力的最大化提供了关键的科学依据，有助于推动更高效、更可持续的家禽养殖模式的发展。