泌乳期轮回杂交母猪群体饲料效率指标性状的遗传参数估计

《Journal of Animal Breeding and Genetics》：Genetic Parameters for Feed Efficiency Indicator Traits in a Rotational Crossbreed Sow Population During Lactation Period

　　

摘要翻译：
有效将饲料转化为产奶量和体重增加的饲料高效母猪的选择将有助于提高养猪生产系统的整体盈利能力。因此，本研究旨在估计母猪泌乳期饲料效率指标性状的遗传参数，并推断相应的遗传和表型关系。研究人员于2015年至2024年间，在吉森大学研究猪群中，对总计2418头由德国长白猪（German Landrace）和德国大白猪（German Edelschwein）轮回杂交组成的泌乳母猪记录了日采食量（FI）、产奶量（MY）、母猪分娩体重（SWF）、窝产仔重（LBW）、母猪断奶体重（SWW）和窝断奶体重（LWW）。该数据集用于预测不同的饲料效率指标性状，包括平均日采食量（ADFI）、残余采食量（RFI）、残余增重（RG）、残余采食量与增重（RIG）、泌乳效率（LE）、饲料转化率（FCR）和维持代谢能（MEm）。生长指标性状包括母猪平均日增重（ADG）和每窝生长速率（GR_L）。研究人员通过吉布斯抽样（Gibbs sampling）应用多性状重复力动物模型估计饲料效率指标性状、生长指标和产奶量的（协）方差组分。饲料效率指标的遗传力估计后验均值（±后验标准差）大多为中等水平，即ADFI为0.14±0.02，RG为0.28±0.04，RIG为0.19±0.03，RFI为0.14±0.02，FCR为0.21±0.04，LE为0.11±0.04，MEm为0.27±0.03，并伴有中等的加性遗传变异。产奶量和生长指标显示出中等的遗传力后验估计值，MY为0.22±0.03，ADG为0.27±0.02，GR_L为0.13±0.02。饲料效率指标性状间的遗传相关后验均值与其相应的表型相关一致，显示出相似的幅度和相同的符号。RG与RIG之间（0.85±0.02）以及FCR与LE之间（0.96±0.01）估计出最大的遗传相关。LE与ADG之间的强遗传相关（0.70±0.13）反映了泌乳期产奶能量需求的增加，这也体现在LE与GR_L之间的遗传负相关（?0.57±0.12）上。MY与ADG之间的遗传相关（?0.71±0.08）和表型相关（?0.40±0.11）均为负值。RFI与ADG之间的遗传和表型相关接近于零，表明将RFI纳入育种指数不会损害生长性状。

论文解读文章：

**一、研究背景与意义**

过去几十年间，母猪的遗传繁殖性能逐步改善，窝产仔数和总窝重显著增加。大窝仔数与母猪高泌乳量相关，这增加了泌乳期能量缺乏的风险。在泌乳期，母猪的采食量（FI）是确保仔猪最佳生长和发育的关键决定因素，充足的采食量对于满足高能量和产奶需求至关重要。然而，泌乳母猪常处于负能量平衡状态，有限的采食量损害了母猪生长和维持的能量供应，进而影响其健康和繁殖状态。从育种角度出发，遗传选择应侧重于同时改善泌乳性能的两个性状：产奶量（MY）和采食量。然而，仅选择改善采食量并不自动反映能量或饲料效率的改善，因为代谢过程中存在能量损失。在猪中，饲料效率的遗传改良被认为是同时提高生产力、可持续性和资源效率的关键。

饲料效率被定义为一个特定时期内平均日增重与平均日采食量的比值。然而，生长育肥猪和泌乳母猪之间饲料效率的生物学基础不同，因为营养和能量分配存在差异。在泌乳母猪中，饲料效率是一个复杂性状，因为生产产出涉及母猪和窝仔两者的表现。目前，大多数遗传参数估计仍集中于母猪的日采食量，遗传力范围在0.09至0.37之间，但与日增重呈正遗传相关。然而，采食量并不能完全反映饲料效率，且在整个泌乳期测量大规模群体的个体采食量仍是一个挑战。残余采食量（RFI）、残余增重（RG）和残余采食量与增重（RIG）作为替代性饲料效率度量指标，已被广泛用于选择独立于采食量的快速生长动物。然而，在猪中，特别是泌乳母猪的饲料效率性状遗传评估研究仍然有限，且关于泌乳期饲料效率与生产性能性状间遗传关系的知识存在空白。因此，本研究旨在推导RFI、RG和RIG，并推断其与进一步母猪饲料效率和体重发育指标、母猪产奶量及仔猪体重发育性状在轮回杂交母猪群体泌乳期内的遗传（协）方差组分。

**二、研究方法概述**

本研究在德国吉森大学动物研究站“Oberer Hardthof”的猪育种猪群中进行，数据记录时间为2015年11月至2024年12月，共2418头泌乳母猪，为德国长白猪和德国大白猪的轮回杂交后代，来自126头公猪和147头母猪，完整的系谱信息可追溯7代。研究人员利用自动饲喂系统记录个体采食量（FI），共获得84,565条日采食量观测值。产奶量（MY）通过窝增重（LWG）乘以系数4.2计算得出。泌乳效率（LE）通过母猪泌乳期净能量投入除以同期总窝增重计算。残余采食量（RFI）通过以代谢体重和平均日增重（ADG）为回归变量的线性回归模型估计，随机残差代表RFI。残余增重（RG）通过以采食量和代谢体重为回归变量的线性回归模型估计。残余采食量与增重（RIG）根据Berry和Crowley（2012）的方法，结合RFI和RG计算。固定效应显著性分析和最小二乘均值（lsmeans）计算使用R软件lmer包进行，显著性水平设定为95%（p≤0.05）。遗传（协）方差组分通过吉布斯抽样（Gibbs sampling）在多性状重复力动物模型中估计，共生成1,000,000个吉布斯样本，舍弃200,000个作为预烧期（burn-in），后验分析中每100个样本取1个计算后验均值和后验标准差。

**三、研究结果**

**3.1 母猪分娩体重、窝出生重、年度季节和胎次对饲料效率性状的影响**

母猪分娩体重（SWF）对平均日采食量（ADFI）有显著影响（p<0.001），SWF每增加1 kg，ADFI减少0.018 kg/天。SWF对残余增重（RG）（?0.085 kg/天）、残余采食量与增重（RIG）（?0.137 kg/天）和平均日增重（ADG）（?0.086 kg/天）均有显著影响（p<0.001）。SWF对产奶量（MY）的回归系数显著（p<0.001），表明泌乳期SWF每增加1 kg，MY增加0.228 kg。SWF增加显著降低了泌乳效率（LE）0.486 MJ ME/天（p<0.001）。窝出生重（LBW）对每窝生长速率（GR_L）有显著正效应（p<0.001），LBW每增加1 kg，GR_L增加0.139 kg/天。在所有包含的变异来源中，胎次对饲料效率和产量性状的影响最为显著（p<0.001），第5和第6胎的母猪在ADFI、RIG、LE、ADG、MY和GR_L方面的lsmeans显著高于第1和第2胎的年轻母猪。年度季节也显著影响ADFI、RIG、LE、ADG、MY和GR_L（p<0.001），在所有记录年份中，6月至8月的夏季月份lsmeans显著低于12月至2月的冬季时期。

**3.2 饲料效率指标的方差组分和遗传力**

所有饲料效率、生产和生长指标性状的遗传力估计范围为LE的0.11±0.02到RG的0.28±0.04，后验标准差较小，表明估计精度较高。RG（0.28±0.04）、ADG（0.27±0.02）、RIG（0.19±0.03）、维持代谢能（MEm）（0.27±0.03）、MY（0.22±0.03）和饲料转化率（FCR）（0.21±0.04）的遗传力估计为中等水平。在所有性状中，ADFI、RFI、LE和GR_L的遗传力最低，分别为0.14±0.02、0.14±0.02、0.11±0.02和0.13±0.02，这些性状的残差方差组分较大。一般而言，永久环境变异占表型变异的比例从低到中等，分别占ADFI和MEm表型变异的3.57%至13.07%。

**3.3 饲料效率指标性状间的遗传和表型相关**

饲料效率性状RG、RIG、FCR、MEm和LE之间的遗传相关与其相应的表型相关一致，表现出相似的幅度和相同的正方向。RG与RIG之间观察到显著的相关性，遗传相关和表型相关分别为0.85±0.02和0.95±0.06。LE与RG（0.71±0.22）、LE与MEm（0.51±0.54）以及LE与FCR（0.96±0.01）之间的遗传相关较强。相比之下，RFI与RIG（?0.13±0.03和?0.03±0.01）以及RFI与LE（?0.25±0.14和?0.02±0.07）在遗传和表型上呈负相关。RFI与RG（?0.02±0.01）和RFI与MEm（?0.01±0.03）之间的遗传相关接近于零。RFI与FCR之间发现有利的遗传和表型相关（分别为0.25±0.13和0.33±0.04）。RFI与ADG之间的遗传相关恰好为零（0.00±0.01），与两者间接近零的表型相关一致。GR_L与LE之间估计出中度负遗传相关（?0.57±0.12）。LE与ADG之间的遗传和表型相关较强（分别为0.70±0.23和0.44±0.14）。MY与饲料效率指标性状（RG、RIG、FCR、MEm和LE）之间的遗传相关为负，系数范围为?0.32±0.14（MY与MEm）至?0.54±0.10（MY与FCR）。

**四、讨论与结论**

本研究评估了SWF和LBW对饲料效率指标性状的影响。SWF对ADFI的负回归系数表明，较重的母猪消耗较少的饲料，这一发现提示母猪调动身体储备以支持产奶。LBW对GR_L的正回归系数（每公斤0.14 kg/天）意味着出生时较重的窝仔在泌乳期生长更快。饲料效率性状的中等遗传力估计和显著的加性遗传变异表明通过遗传选择改善母猪增重和饲料效率的潜力。RFI与ADG之间的遗传相关接近零，表明RFI在遗传上独立于生长性状，将RFI纳入育种指数的主要优势是在不损害动物生长和体型的情况下减少采食量。LE与ADG之间的强遗传相关反映了泌乳期产奶能量需求的增加，可能导致负能量平衡。研究结论指出，由于中等的后验遗传力伴随中等的后验加性遗传变异，基于饲料效率指标性状的选择是合理的。部分增加的残差方差提示需要努力提高性状记录准确性或修改推导残差表型的方法学方法。饲料效率指标性状与仔猪生长性状之间的弱负遗传和表型相关表明，以低RFI、RG和RIG为目标的母猪选择在遗传上与窝仔发育效应无关。然而，LE与ADG之间的强遗传和表型相关表明泌乳期产奶能量需求增加，可能导致负能量平衡。