基于数字评估法的80周龄蛋壳半透明度遗传参数估计及生产性能关联分析

《Poultry Science》：Estimation of genetic parameters of eggshell translucency using digital evaluation method and production performance at 80 weeks of age

　　

蛋壳半透明度是一种普遍存在的蛋壳外观质量问题，在各年龄段均可观察到，其特征是蛋内水分渗至蛋壳表面形成水印状斑点。此前大多数研究中，半透明度表型评估通常依赖主观分级法或基于灰度图像分析法。然而，前者结果粗糙，后者效率低下，且目前尚无能够兼顾准确性与效率的测量方法。本研究采用一种新的蛋壳半透明度测量方法——数字蛋斑评估法（digital egg spot evaluation method），以100分制对蛋壳半透明区域进行评分，每枚蛋耗时最多15秒，且该方法兼具高效性与客观性。为验证其可行性，研究人员在两个80周龄纯系中开展试验：1,316只白来航鸡（White Leghorn, WL）和1,251只罗德岛红鸡（Rhode Island Red, RIR）。每只母鸡收集1枚合格蛋，先采用主观分级法进行评估，再通过基于灰度图像分析法进行验证，以确定数字蛋斑评估法的准确性。结果显示，数字蛋斑评估法的总分（overall score, OS）与蛋壳半透明斑点总面积占蛋壳总面积比例（RSS）以及全蛋壳斑点总面积（SUSA）均呈极显著负相关（P ≤ 0.01）。此外，三次模型对RSS与OS之间关系的拟合效果最优（R²值分别为0.919和0.936）。结合前期研究结果进一步证实了三次模型的稳健性。试验中采用数字蛋斑评估法评估蛋壳半透明度性状，并系统记录和整理了整个产蛋期每只母鸡的生产指标，包括开产日龄（age at laying of the first egg, AFE）、开产体重（body weight at laying of the first egg, BWFE）、首蛋重（first egg weight, FEW）、32、43和90周龄蛋重（EW₃₂, EW₄₃, EW₉₀）以及蛋壳强度（ESS₃₂, ESS₄₃, ESS₉₀），同时计算了43周龄产蛋数（EN₄₃）、80周龄产蛋数（EN₈₀）及43–80周龄产蛋数（EN_43-80），并估计了各指标的遗传参数。结果表明，两个纯系80周龄半透明度总分（translucency overall score, TOS）的遗传力为0.20–0.30，属于低至中等遗传力性状。TOS与ESS₃₂和ESS₄₃呈负遗传相关；同时，两个纯系TOS与FEW、EW₃₂、EW₄₃和EW₉₀呈正遗传相关，而TOS与AFE、BWFE、EN₄₃、EN₈₀和EN_43-80的相关性因品系而异。本研究提出了一种更高效且能准确测量蛋壳半透明度的方法；此外，结果证实了半透明度为稳定可遗传性状，并表明半透明度越严重，蛋壳强度越高。该研究为延长产蛋周期鸡育种中的半透明性状提供了选择工具，也为蛋壳品质选育提供了新方向。

**论文解读：基于数字评估法的蛋壳半透明度遗传参数及其与生产性能的关系**

蛋壳半透明度是蛋壳品质中常见的外观问题，表现为蛋壳表面出现水印状半透明白斑。该现象广泛存在于不同品种和年龄的蛋鸡中，不仅影响消费者购买意愿，还会增加沙门氏菌污染风险，对食品安全构成威胁。随着蛋鸡产业延长产蛋周期以降低成本，产蛋后期蛋品质下降问题日益突出，因此改善晚期蛋壳品质成为新的育种目标。然而，目前蛋壳半透明度的测量方法尚未标准化：传统的主观分级法操作简单但结果粗糙，基于灰度图像分析法和自动识别法虽准确但复杂耗时，难以在育种中大规模应用。已有研究表明蛋壳半透明度具有中等遗传力（0.20–0.30），但此前研究多采用分级法，可能造成结果偏差，且关于产蛋后期半透明度与生产性能遗传关系的研究仍不充分。为此，研究人员采用一种新型数字蛋斑评估法，对白来航鸡（WL）和罗德岛红鸡（RIR）两个纯系80周龄蛋鸡的蛋壳半透明度进行量化评估，并估计其遗传参数及与生产性能的遗传相关，旨在为长产蛋周期蛋鸡品质育种提供准确、高效的表型测量工具和选择依据。

研究人员以河北农业大学实验鸡群中两个15世代纯系为研究对象，包括1,316只WL和1,251只RIR，均来自保定兴瑞农牧发展有限公司，使用两代系谱估计遗传参数。每只母鸡收集1枚合格蛋，80周龄采集后储存6天，于标准环境下进行照蛋检测。所有蛋先采用主观分级法分为1–4级（严重程度递增），再从每个品系每个等级随机选10枚（每品系共40枚），使用基于灰度图像分析法测量蛋壳中部半透明度指标（RSS、QS、SUSA、AAES）。随后使用数字蛋斑评估仪（Eggs-1A）对所有蛋进行检测，该仪器通过固定位置机器视觉系统从四个角度采集图像，基于OpenCV图像处理流程计算斑点特征并输出0–100分综合评分，单枚蛋检测约15秒。同时，记录整个产蛋期的生产性能指标，包括开产日龄（AFE）、开产体重（BWFE）、首蛋重（FEW）、32/43/90周龄蛋重和蛋壳强度、43周与80周产蛋数等。数据分析采用SPSS进行描述统计、相关分析和回归建模，使用ASReml软件的AI-REML方法拟合多性状动物模型，估计方差组分和遗传参数；对非正态分布指标（如TOS）采用Blom法归一化处理。

**结果与讨论**

**半透明度相关指标描述统计**：数字蛋斑评估法显示，WL和RIR的综合评分均值分别为74.2和65.9，WL半透明度程度较轻；灰度分析法中WL的RSS较低也印证了该结果。两个品系蛋壳中部评分最高，钝端评分最低，表明中部半透明度最轻、钝端最严重，与Zhang等（2021）的研究一致。蛋壳是多孔结构，水分可通过气孔或内膜渗入蛋壳结构形成半透明，环境温度变化引起内容物膨胀收缩也会挤压蛋壳膜，导致半透明度形成。此外，各端单项评分的变异系数高于综合评分，说明综合评分稳定性更好，能更客观反映个体间真实差异。

**相关性分析与回归模型验证**：两个品系数字蛋斑评分与灰度分析法的RSS、QS、SUSA、AAES均呈极显著负相关（P ≤ 0.01），相关系数范围为-0.78至-0.94，其中综合评分与RSS和SUSA的相关性最强（绝对值最高）。为验证两方法间的数学关系，研究人员构建了线性、二次和三次回归模型，所有模型均显著（P < 0.01），样本内R2为0.860–0.936。交叉验证显示，WL最优模型为二次模型（CV-R2=0.923），RIR最优模型为三次模型（CV-R2=0.938）。将Wang等（2019）历史数据代入RIR回归方程进行外部验证，各严重程度组预测得分均落在对应分级范围内，证实模型无过拟合且跨批次稳健。因此，数字蛋斑评估法可替代灰度分析法，实现客观、准确且高效的蛋壳半透明度测量。

**遗传力估计**：80周龄TOS遗传力在WL和RIR中分别为0.24和0.20，属中等遗传力（0.2–0.4），与Wang等（2017）和Liu等（2023）使用分级法在68周和43周获得的估计值（0.20–0.30）一致，且RIR的估计值完全相同，表明半透明度是稳定且低至中度遗传力的性状，可通过遗传选择改良。生产性能指标中，AFE遗传力为0.55和0.61，开产体重（BWFE）为0.65和0.54，首蛋重（FEW）为0.43和0.53，蛋重遗传力随周龄增加呈下降趋势（EW₄₃为0.42/0.47，EW₉₀为0.30/0.31），蛋壳强度遗传力为0.20–0.31，产蛋数遗传力为0.22–0.40，且随周龄增加而降低。这些结果与已有报道基本一致。

**遗传与表型相关**：80周龄TOS与绝大多数生产性能指标的表型相关不显著（|r|≤0.12），但TOS与蛋壳强度和蛋重存在遗传相关。RIR的TOS与ESS₃₂和ESS₄₃呈负遗传相关（-0.48和-0.54），表明半透明度越严重（TOS越低），蛋壳强度反而越高，这与早期在矮小型、白来航和罗德岛白鸡中的研究结果一致。WL的TOS与EW₄₃和EW₉₀呈正遗传相关（0.02和0.03），RIR的TOS与EW₃₂和EW₄₃也呈正遗传相关（0.20和0.23），提示半透明度较轻的蛋倾向于具有较高的蛋重。TOS与AFE和产蛋数的遗传相关在WL中分别为正（0.15和0.17）和负（-0.16至-0.20），在RIR中则相反（-0.09和-0.07及0.02至0.07），但绝对值均≤0.20，说明80周龄半透明度对开产性状和总产蛋数影响有限。此外，两个品系中AFE与产蛋数呈强负相关，开产体重与各周龄蛋重正相关，首蛋重与产蛋数负相关，蛋重与蛋壳强度存在拮抗关系，这些结果符合家禽遗传规律。

**总结**：本研究验证了数字蛋斑评估法在蛋壳半透明度测量中的实用性和准确性，该方法架起了分级法与灰度分析法之间的桥梁，使三种方法的结果具有客观可比性。基于该方法的遗传参数估计显示，80周龄蛋壳半透明度遗传力为0.24（WL）和0.20（RIR），进一步证实其为稳定遗传的中低度遗传力性状；遗传相关分析表明半透明度综合评分与蛋壳强度呈负遗传相关，与蛋重呈正相关，且在不同纯系中表现一致。这些结果填补了产蛋后期蛋壳半透明度遗传参数的知识空白，为长周期蛋鸡育种中改善蛋壳品质提供了新的选择靶点，也为后续半透明度相关机制和基因定位研究奠定了表型测量基础。