《Animals》：Estimation of Genetic Parameters for Semen Quality Traits in Large White and Landrace Boars
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人工授精在养猪业中被广泛使用，这使得公猪精液性状及其遗传改良方法日益受到关注。本研究分析了来自492头大白公猪和231头长白公猪的21,160条新鲜精液表型记录。精液性状包括精液量（VOL）、精子浓度（CON）、精子活力（MOT）和精子畸形率（A
摘要专业翻译
人工授精在养猪业中被广泛使用，这使得公猪精液性状及其遗传改良方法日益受到关注。本研究分析了来自492头大白公猪和231头长白公猪的21,160条新鲜精液表型记录。精液性状包括精液量（VOL）、精子浓度（CON）、精子活力（MOT）和精子畸形率（ABN）。研究人员采用单性状和多性状重复力模型评估精液性状的整体遗传参数，并应用随机回归模型检验遗传力随采精时期的变化趋势。此外，研究人员还使用多性状重复力模型估计各性状间的遗传相关和表型相关。单性状重复力模型显示，大白公猪VOL、MOT、CON和ABN的遗传力估计值分别为0.23、0.09、0.22和0.07，长白公猪的相应值分别为0.42、0.06、0.16和0.17。多性状重复力模型计算得到的相应值在大白公猪中分别为0.23、0.08、0.22和0.09，在长白公猪中分别为0.43、0.06、0.20和0.17。精子活力、精子浓度和精子畸形率表现出低至中等的遗传力。精液量在大白公猪中表现出中等遗传力，在长白公猪中表现出高遗传力。随机回归结果表明，大白公猪VOL、MOT、CON和ABN的遗传力估计范围分别为0.24–0.53、0.05–0.08、0.13–0.23和0.03–0.31，长白公猪的相应范围分别为0.08–0.31、0.02–0.15、0.26–0.53和0.12–0.17。两个品种中VOL与CON之间均存在显著的负遗传相关（大白猪为?0.54，长白猪为?0.73），长白猪中VOL与MOT之间也存在显著负遗传相关。这些发现将有助于制定更精确的选择策略，以改善养猪业中公猪的精液品质和繁殖效率。
论文解读文章
一、研究背景与目的
遗传组成对养猪业的生产性能具有至关重要的影响。种公猪的选择通常基于生长性状、胴体性状和繁殖性状，而精液品质是决定公猪繁殖性能的关键因素，涵盖精液量（VOL）、精子活力（MOT）、精子浓度（CON）和精子畸形率（ABN）等指标。精液量和精子浓度反映公猪睾丸的射精能力，而精子活力和精子畸形率则影响整体精液品质、受精能力以及母猪的受孕率。精液品质下降还会显著缩短公猪的使用寿命。因此，估计公猪精液相关性状的遗传参数对于科学选种和保障公猪繁殖效率具有重要意义。
尽管已有若干研究估计了公猪精液性状的遗传参数，但不同研究之间存在显著差异。多数研究报告精液量和精子浓度具有中等遗传力，但Martin等人的估计值（0.32和0.35）属于高遗传力范畴。多数研究认为精子活力和精子畸形率为低至中等遗传力性状，但Zhang等人发现精子活力具有高遗传力，且Zhang和Wolf等人均观察到精子畸形率也具有高遗传力。在遗传相关方面，Martin和Wolf等人证明了精液量与精子活力之间存在正相关，但Li等人观察到该相关因猪品种而异，在长白猪和约克夏猪中为正相关，在杜洛克猪中为负相关。因此，有必要对不同群体和不同环境条件下公猪精液性状的遗传参数进行系统研究。
此外，公猪精液性状属于纵向观测数据，随公猪年龄动态变化，其生理基础与睾丸发育和激素调节有关。公猪约在9–12月龄达到性成熟，此后进入平台期，24月龄后进入衰老阶段，精液品质下降。这种动态变化使得传统动物模型难以充分捕捉性状随时间变化的趋势。为解决遗传力随时间变化的问题，Schaeffer在20世纪90年代初提出了测量日模型，该模型考虑了时间维度，能更准确地估计性状的遗传参数。该模型已广泛应用于奶牛泌乳性状和猪生长性状的研究，但应用于猪精液性状的研究仍然有限。
本研究旨在通过单性状和多性状重复力模型估计大白猪和长白公猪精液性状的遗传参数，并利用随机回归模型评估遗传力随采精年龄（天数）的变化趋势，为两个猪群的精液品质性状改良提供理论依据。
二、主要关键技术方法
本研究的数据来源于中国黑龙江省某育种场，包括492头大白猪的13,413条新鲜精液品质记录和231头长白猪的7,747条记录。精液品质数据来自4个AI站。系谱追溯三代，大白猪系谱包含3,638头动物，长白猪系谱包含2,577头动物。精液品质性状采用计算机辅助精子分析（CASA）系统进行检测。数据分析采用三种模型：单性状重复力模型、多性状重复力模型和随机回归模型（RRM）。固定效应包括群体-年份-季节效应、采精月龄（连续协变量）和采精间隔（连续线性协变量）。随机回归模型中采用勒让德多项式对采精年龄进行建模，残差方差假设齐性。使用DMU软件通过平均信息（AI）法和期望最大化（EM）算法估计方差组分，以AIC和BIC准则及标准误与估计值绝对值之比（SE/|estimate|）进行模型选择。精子畸形率经Box–Cox变换后进行分析。
三、研究结果
3.1 表型数据描述性统计分析
质量控制后，大白猪排除了1,483条记录（占原始数据的9.96%），最终保留492头大白猪的13,413条精液表型记录；长白猪排除了1,436条记录（占15.64%），最终保留231头长白猪的7,747条记录。大白猪和长白猪的VOL平均值分别为211.10 mL和221.21 mL，CON平均值分别为3.43×10?/mL和3.57×10?/mL。
3.2 精液品质性状遗传力和重复力的估计
3.2.1 单性状重复力模型
单性状重复力模型结果显示，大白公猪VOL、MOT、CON和ABN的遗传力分别为0.23±0.05、0.09±0.03、0.22±0.05和0.07±0.04。长白公猪VOL的遗传力估计值为0.42±0.10，高于大白猪；其他性状的遗传力在两品种间相当，长白猪MOT、CON和ABN分别为0.06±0.03、0.16±0.07和0.18±0.07。
3.2.2 多性状重复力模型
多性状重复力模型的结果与单性状模型基本一致。大白公猪VOL、MOT、CON和ABN的遗传力分别为0.23±0.05、0.08±0.03、0.22±0.05和0.09±0.04；长白公猪的相应估计值分别为0.43±0.10、0.06±0.03、0.20±0.07和0.17±0.07。
3.2.3 随机回归模型
通过比较16种不同阶数组合的模型，根据AIC和BIC准则及SE/|estimate|比率确定最优模型。大白猪VOL、MOT、CON和ABN的最优加性遗传阶数分别为1、0、0和1，相应的永久环境阶数为2、1、1和3；长白猪的最优加性遗传阶数分别为0、1、1和0，永久环境阶数分别为1、2、0和1。大白猪VOL、MOT、CON和ABN的遗传力范围分别为0.24–0.53、0.05–0.08、0.13–0.23和0.03–0.31；长白猪的相应范围为0.08–0.31、0.02–0.15、0.26–0.53和0.12–0.17。大白猪中，VOL遗传力在早期迅速上升，约600日龄达到较高水平后下降，高龄时再次上升；MOT整体较低且变化有限，后期下降；CON在中前期逐渐上升，最老龄时下降；ABN总体较低，早期相对稳定，约900日龄暂时上升后迅速下降。长白猪中，VOL早期略降后持续上升并在成年期稳定；CON随年龄稳步上升并在成年期达到较高水平；MOT早期下降后保持低位，随后随年龄逐渐上升；ABN总体随年龄上升，成年期较高后略降。
3.3 精液品质性状遗传相关的估计
多性状重复力模型估计的遗传相关显示，大白猪中VOL与CON之间存在负遗传相关（?0.54±0.13），VOL与MOT之间为?0.03±0.23，MOT与ABN之间为?0.16±0.31，MOT与CON之间为正遗传相关（0.34±0.19），其余性状对均为正相关。长白猪中，VOL与MOT之间为?0.54±0.24，VOL与CON之间为?0.73±0.13，MOT与ABN之间为?0.14，其余性状对均为正相关。
四、讨论与结论
讨论部分指出，精液品质在猪育种和生产中具有重要作用。本研究中VOL在大白猪中为中等遗传力，与既往研究一致；长白猪中较高的遗传力估计可能归因于品种间遗传结构差异、育种历史和选择目标的不同，以及相对较小的群体规模增加了估计的不确定性。MOT为低遗传力性状，与Gruhot等人的估计一致；CON为低至中等遗传力，与Wolf等人在多个品种中的结果一致；ABN为低遗传力，与Marques等人的结果相似。研究还发现ABN可能具有中等重复力但低遗传力，表明重复表型测量能提供相对稳定的个体信息，但基于单次记录的遗传选择对精液品质这类纵向数据可能效率有限。
随机回归模型的应用显示，部分性状的加性遗传效应适合低阶多项式，而永久环境效应需要更高阶多项式，这可能是因为与管理、健康状况和环境适应性相关的永久环境影响随公猪年龄呈非线性变化。与Hong等人的研究相比，本研究在年龄覆盖范围上包含更年轻的公猪，且未延伸至极老龄，这种不同的年龄窗口捕获了不同的生理阶段，直接影响了最优多项式阶数的选择和遗传力曲线的估计。
遗传相关方面，两个品种中VOL与CON均呈负相关，与Li等人在杜洛克和长白猪中的结果一致；MOT与ABN在两个品种中均呈负相关，与Marques等人在五个猪品种中的发现一致；MOT与CON在两个品种中均呈正相关，与Wolf等人的结果一致。品种间遗传相关估计的差异可能与遗传背景、等位基因频率、多效性和连锁不平衡模式的差异有关。
研究结论：精子活力（MOT）和精子畸形率（ABN）的遗传力较低，精子浓度（CON）的遗传力为低至中等，精液量（VOL）的遗传力为中等至高。精液性状的遗传力随公猪年龄变化，两个品种呈现不同的变化轨迹。大白猪中VOL与CON之间存在显著负遗传相关（?0.54±0.13），长白猪中VOL与CON之间的负遗传相关更强（?0.73±0.13）。这些遗传参数为优化公猪精液品质的遗传评估和选择策略提供了理论基础，特别是在育种过程中应考虑年龄依赖性遗传变异。
