中國荷斯坦青年牛繁殖性狀的固定模型

中國荷斯坦青年牛繁殖性狀的固定模型

繁殖性能是影響奶牛業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要因素之一。奶牛繁殖性能的好壞直接影響著其產(chǎn)奶年限及終生產(chǎn)奶量。青年牛的繁殖性能與成母牛的產(chǎn)奶量和繁殖性能存在高度相關(guān),同時也反映了牛群飼養(yǎng)管理水平,因此青年牛的繁殖性能在遺傳選擇及飼養(yǎng)管理中起著非常重要的作用。反映青年牛繁殖性能的指標(biāo)主要包括初次配種年齡(Ageatfirstservice,AFS)、初次產(chǎn)犢年齡(Ageatfirstcalving,AFC)、首次輸精56d不返情率(First-servicenonreturnrateto56dNRR)、首次輸精妊娠率(Conceptionrateforfirstservice,CR)及首次輸精到成功妊娠之間間隔天數(shù)(Daysfromfirstservicetoconception,FSTC)等。Pirlo等(2000)報道,意大利荷斯坦牛的AFC平均為28.12個月(20～36月),并發(fā)現(xiàn)AFC對產(chǎn)奶量等生產(chǎn)性狀具有正效應(yīng)。Jamrozik等(2005)研究報道加拿大荷斯坦牛的AFS平均為499.7d(274～639d),且AFS較大的青年牛,NRR較高,FSTC較小。繁殖性狀雖然不能直接體現(xiàn)動物個體的生產(chǎn)性能,但是它們與許多功能性狀之間存在著顯著相關(guān)。繁殖性能較差的母牛,被淘汰的幾率較高,繁殖性能不佳的群體,經(jīng)濟(jì)效益差,只能通過淘汰來提高整體的健康水平及繁殖性能。國外對奶牛繁殖性狀的研究逐漸增多,但是國內(nèi)由于繁殖數(shù)據(jù)的資料收集所限,在此方面的研究還較少。韓廣文等(2007)對黑龍江荷斯坦牛群幾個繁殖性狀的遺傳力進(jìn)行估計,發(fā)現(xiàn)繁殖性狀屬低遺傳力性狀;于孟虎等(2002)對荷斯坦牛體尺、體重性狀與繁殖性狀的相關(guān)分析發(fā)現(xiàn),它們之間存在中等以上或者弱的正相關(guān);王國紅等(2003)對中國荷斯坦牛初配日齡進(jìn)行了相關(guān)調(diào)查。本研究通過收集大量的數(shù)據(jù),對中國荷斯坦青年牛部分繁殖性狀進(jìn)行分析,旨在了解其遺傳規(guī)律及相關(guān)影響因素,為提高奶牛繁殖性能提供理論參考。1材料和方法1.1試驗(yàn)結(jié)果及分析以北京地區(qū)23個規(guī)?；膛龅闹袊伤固骨嗄昱８鞣敝承誀钣涗洖檠芯坎牧?收集整理了1988～2011年間的72193條青年牛配種、產(chǎn)犢、繁殖記錄。根據(jù)數(shù)據(jù)資料的基本情況,本研究主要針對以下4個性狀進(jìn)行分析:1)青年牛首次輸精日齡(AFI):青年牛個體首次配種日期與出生日期之間的間隔天數(shù)。2)青年牛首次妊娠日齡(AFP):青年牛個體首次確定妊娠日期與出生日期之間的間隔天數(shù)。3)第一次產(chǎn)犢日齡(AFC):與配母牛首次產(chǎn)犢日期與出生日期之間的間隔天數(shù)。4)青年牛重復(fù)輸精次數(shù)(NS):青年牛首次輸精到確定妊娠之間的重復(fù)輸精次數(shù)。本研究首先剔除系譜記錄不完整的數(shù)據(jù),根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)和奶牛正常繁殖生理規(guī)律,設(shè)定繁殖性狀篩選標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。1.2不同固定效應(yīng)模型的單因素分析本研究采用統(tǒng)計分析軟件SAS(StatisticalAnalysisSystem)9.1的方差分析(ANOVA)過程和最小二乘分析(GLM)過程,針對不同資料結(jié)構(gòu)分析了不同牛場、出生年份、出生季節(jié)及公牛等固定效應(yīng)對奶牛群體繁殖性狀的影響。所用固定效應(yīng)模型為:其中,yijklm為i場j出生年份k出生季節(jié)l公牛女兒的繁殖性狀觀察值(AFI,AFP,AFC,NS),μ為總體均值,αi為第i個牛場的固定效應(yīng)(i=1～23),βj為第j個出生年份的固定效應(yīng)(j=2000～2009年),δk為第k個出生季節(jié)的固定效應(yīng)(k=1～4),ωl為第l頭公牛的固定效應(yīng)(k=1～105),eijklm為隨機(jī)誤差。根據(jù)北京市氣候情況和相關(guān)文獻(xiàn)將12個月劃分為4個季節(jié)(表2):2結(jié)果與分析2.1青年牛各繁殖性狀的描述性統(tǒng)計量根據(jù)表1的篩選標(biāo)準(zhǔn),獲得了105頭公牛的25705頭女兒繁殖性能記錄。表3列出了青年牛各繁殖性狀的描述性統(tǒng)計量。北京地區(qū)中國荷斯坦青年牛的平均首次輸精日齡、首次妊娠日齡、第一次產(chǎn)犢日齡和重復(fù)輸精次數(shù)分別為513.30d、532.60d、811.30d和1.44次。2.2青年牛繁殖性狀表4可見,除出生季節(jié)效應(yīng)對青年牛重復(fù)輸精次數(shù)有顯著影響(P<0.05)之外,牛場、出生年份、出生季節(jié)及公牛效應(yīng)均對青年牛的4個繁殖性狀存在極顯著影響(P<0.01)。2.2.1生長性狀的比較如圖1所示,不同牛場的青年母牛各繁殖性狀存在著顯著差異。不同牛場之間,性狀A(yù)FI最大值與最小值之間的差值約為75d,性狀A(yù)FP最大值與最小值之間的差值約為60d,性狀A(yù)FC最大值與最小值之間的差值約為62d,性狀NS最大值與最小值之間的差值約為1.4次。由圖1A可以看出,第23個場的AFI、AFP及AFC值都較高,這些性狀的高低直接反映了一個牛場的繁殖效率?？梢?牛場不同的飼養(yǎng)管理水平直接影響了奶牛繁殖性能的好壞。2.2.2生長和飼養(yǎng)管理?xiàng)l件對ns值的影響如圖2所示,不同出生年份的奶牛個體之間,各繁殖性狀存在著顯著的差異。除NS外,青年牛的各繁殖性狀數(shù)值隨著年份的增加整體呈下降趨勢。性狀A(yù)FI、AFP及AFC最大值與最小值之間的差值分別為153d、144d及140d,最大值均出現(xiàn)在2000年,最小值出現(xiàn)在2009年?？梢?隨著飼養(yǎng)管理水平的不斷提高,后備牛發(fā)育成熟期逐漸提前,從而造成初配日齡、首次妊娠日齡和初產(chǎn)日齡逐年下降。NS最大值與最小值之間差值為0.8次,并且隨著年份的增加整體呈遞增趨勢。NS值在2000年為最小,從2004年開始明顯上升,在2006、2007年達(dá)到最高值,之后又有所下降。這可能是因?yàn)榕鰪?004年開始使用性控凍精配種,且之后用量逐年加大,而性控精液妊娠率相對較低,因此在2004年到2006年間平均配種次數(shù)逐漸增加。隨著飼養(yǎng)管理水平的提高和性控凍精配種操作技術(shù)的規(guī)范化,從2006年到2009年配種次數(shù)又呈逐年下降趨勢。2.2.3fp、afc在不同季節(jié)和季節(jié)動態(tài)生長情況下的生長性狀表1如圖3所示,奶牛個體在不同出生季節(jié)之間,各繁殖性狀存在差異。對于性狀A(yù)FI、AFP及AFC,最小值均出現(xiàn)在秋季,最大值出現(xiàn)在冬季,這是因?yàn)槎境錾哪膛€體犢牛期生長緩慢可能影響了后期的生長發(fā)育,而造成性成熟期延遲;而秋季氣候干燥、涼爽適合犢牛生長發(fā)育,性成熟期較早。對于性狀NS,最大值出現(xiàn)在夏季,最小值在秋冬季節(jié)。2.2.4不同配車比及afc性狀的變化表4列出了各性狀排序之后前五名和后五名的公牛編號,可以看出,不同公牛對其女兒繁殖性狀的影響存在著顯著差異。其中,AFI、AFP及AFC三個性狀在不同公牛間的變化趨勢基本一致,均以94號公牛為最低值,58號公牛為最高值。三個性狀的最大值與最小值之間的差值分別為:91.19d,252.48d和107.42d。性狀NS的變化趨勢則與這三個性狀不完全一致,以90號和96號公牛分別為最大值和最小值,它們之間的差值為1.27次?？梢?青年牛繁殖性狀除受到飼養(yǎng)管理水平等環(huán)境因素影響外,在很大程度上還受到遺傳因素的影響。3討論3.1科學(xué)確定合理的接種時間及對繁殖性能的影響本研究中,北京地區(qū)中國荷斯坦青年牛的平均初配日齡為513.30d,略低于Raheja等在1989年的研究結(jié)果(580.2d),相比2004年Muir等(504.06d)以及2005年Jamrozik等(499.7d)的研究結(jié)果較高。在本研究的23個奶牛場中,青年牛首次配種日齡存在較大差異。第23牛場的母牛平均首次配種時間晚于其余22個牛場,第15牛場母牛的首次配種時間是所有牛場中最早的,這兩個牛場的平均青年牛首次配種時間相差75d?？梢?不同的飼養(yǎng)管理水平對首次配種時間具有較大影響。根據(jù)近10年的數(shù)據(jù)資料顯示,青年牛首次配種時間逐漸提前。2000年到2009年間出生的母牛,從出生到配種之間間隔的縮短約153d,這一下降趨勢與其他研究報道類似,可能是由于我國奶牛飼養(yǎng)水平逐漸提高,奶牛性成熟期逐漸提前。也可能是由于生產(chǎn)實(shí)際需要及觀念的轉(zhuǎn)變,提前配種可以大大減小飼養(yǎng)青年牛所需的各項(xiàng)消耗,降低飼養(yǎng)成本,同時可以使奶牛提早進(jìn)入生產(chǎn)周期,增加其使用年限以提高經(jīng)濟(jì)效益。然而,青年牛早期配種要與飼養(yǎng)管理水平及奶牛的實(shí)際發(fā)育情況相一致,過早的配種及初產(chǎn)會由于身體發(fā)育不足而影響后期的產(chǎn)奶量,導(dǎo)致終生產(chǎn)奶量的下降,進(jìn)而影響經(jīng)濟(jì)效益。因此,青年牛的適時配種在奶牛生產(chǎn)管理中起著重要的作用。季節(jié)因素對奶牛個體的繁殖性能有所影響,其主要原因是環(huán)境溫度、濕度的變化影響了奶牛的生長發(fā)育。北京地區(qū)為典型的暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候,夏季高溫多雨,冬季寒冷干燥,春、秋季短促。根據(jù)這些氣候特點(diǎn),我們將奶牛出生年中的12個月份劃分為春、夏、秋、冬四個季節(jié),分別為4～5月、6～8月、9～10月及11～3月。不同季節(jié)出生的奶牛,各項(xiàng)繁殖性能存在著一定的差異。秋季出生的奶牛,由于環(huán)境舒適利于其生長發(fā)育因而青春期出現(xiàn)的較早;而在冬季出生的奶牛,由于環(huán)境寒冷往往造成生長發(fā)育遲緩導(dǎo)致性成熟晚,進(jìn)入青春期也較晚。根據(jù)中國荷斯坦牛的生理特點(diǎn),初情期一般在6～9月齡,初配年齡在15～18月齡左右。但隨著品種的不斷改良及飼養(yǎng)管理水平的逐漸提高,荷斯坦牛的初情期及初配年齡逐漸提前。秋季出生的母牛,會經(jīng)過一個漫長的冬天,然后在下一年春季的時候開始進(jìn)入初情期。初情期是母牛性成熟的初級階段,是具有繁殖能力的開始,這一階段處于春季,氣候涼爽干燥,母牛能得到良好的發(fā)育,為以后良好的生產(chǎn)性能奠定基礎(chǔ)。初情期后,母牛的生殖器官發(fā)育增快,直至生殖機(jī)能比較成熟,具備了正常的繁殖能力,便進(jìn)入了初冬,此時母牛既有充足的飼料供應(yīng),又不會受到夏季高溫多雨所帶來的各種應(yīng)激的影響,可以較早地對其進(jìn)行初次配種。冬季出生的母牛則恰恰相反,初情期發(fā)生在秋季,但適合初次配種的階段卻在夏季,此時北京地區(qū)高溫多雨,悶熱潮濕的環(huán)境條件會對母牛產(chǎn)生一定程度的熱應(yīng)激,使其配種年齡有所延遲。研究表明,公牛是影響其女兒終生生產(chǎn)、繁殖能力等各項(xiàng)性能的一個十分重要的因素,各國的育種方案也都以公牛的繁殖性能作為選育重點(diǎn)。在本研究中發(fā)現(xiàn),不同公牛對其女兒的繁殖性能存在著顯著的影響。由此可見,遺傳因素在奶牛繁殖性能方面起著非常重要的作用。3.2青年牛妊娠日齡本研究中,青年牛首次妊娠日齡平均為532.60d與平均初配日齡之間相差約19d。而Abe等(2009)在對日本荷斯坦青年牛的研究中,平均妊娠日齡為545.0d,與其初配日齡之間差值為26.4d,高于本研究結(jié)果。青年牛的妊娠日齡反映了奶牛個體的受孕能力,如果首次配種成功,青年牛的初配日齡便與妊娠日齡相同。如首次配種未能使母牛成功妊娠,則需要進(jìn)行重復(fù)輸精,直至確定成功妊娠。受孕能力強(qiáng)的奶牛個體,第一次配種到成功妊娠所需的天數(shù)就少,可以減少這一期間的各種飼養(yǎng)管理消耗以及配種費(fèi)用。在第23牛場青年牛中,雖然初配日齡最晚,但其妊娠日齡不是最晚,而初次配種時間較早的15場,青年牛成功妊娠時間也不是最早。平均妊娠最早是第11場,但該場的初次配種時間為487d左右,在所有場中處于中間位置。同時,配種時間最晚的23場,配種到確定妊娠之間的平均間隔天數(shù)最少。配種最早的15場奶牛則需要約50d才能成功妊娠,所需天數(shù)最多?？梢?青年牛妊娠日齡既受到青年牛初配日齡影響也受到其他因素的影響,如飼養(yǎng)管理水平、配種員技術(shù)水平等。但總體來說,適宜的初配日齡可能是影響奶牛妊娠日齡的核心因素。與初配日齡相類似,妊娠日齡隨著母牛個體出生年份的增加也呈現(xiàn)下降趨勢,但下降趨勢較初配日齡緩和許多。雖然2000年對青年牛的配種較晚,但是配種與妊娠之間的間隔最小。從圖2A中看出,隨著出生年份的增加,初配日齡大幅度下降,而配種與成功妊娠之間的間隔卻逐漸增加,直至2006、2007年,這一間隔達(dá)到最大。之后的幾年中,初配日齡的下降趨勢變緩,妊娠日齡的下降幅度卻有所增加,說明首次輸精到成功妊娠之間的間隔在不斷縮短。這可能是因?yàn)樵陂_始階段雖然認(rèn)識到提早配種可以提高飼養(yǎng)經(jīng)濟(jì)效益,但由于飼養(yǎng)管理水平限制了青年牛的生長發(fā)育,造成首次輸精到成功妊娠之間的時間間隔增加。隨著飼養(yǎng)者對青年牛的不斷重視,飼養(yǎng)水平不斷提高,使青年牛提早達(dá)到性成熟期,縮短了首次輸精與成功妊娠之間的時間間隔。出生季節(jié)對青年牛妊娠日齡的影響,與初配日齡基本一致。秋季出生的母牛較早開始配種,確定妊娠的時間也相應(yīng)較早。雖然秋季出生的母牛初次配種與成功妊娠之間所需時間最短,但不同季節(jié)之間,初次配種與成功妊娠之間的間隔天數(shù)差別不大,可見季節(jié)因素對青年牛受孕能力的影響沒有對于首次配種時間的影響顯著。3.3產(chǎn)蚤、妊娠和出生年份對產(chǎn)蚤的影響初產(chǎn)日齡可以同時反映母牛個體的性成熟早晚以及其受孕能力。本研究中,母牛第一次產(chǎn)犢的平均日齡為811.30d,相比GhaviHossein-Zadeh(2011)對伊朗荷斯坦牛的研究(794.4d)較高,而略低于Pirlo等(2000)對意大利荷斯坦牛的研究報道(843.6d)。產(chǎn)犢日齡和妊娠日齡在不同牛場間的差異相比初配日齡較小,變化趨勢也較為平緩,這是因?yàn)橄鄬τ谂浞N日齡和初次配種到成功妊娠間隔天數(shù)來說,妊娠期長短的差異較小,使得產(chǎn)犢日齡與妊娠日齡的變化趨勢較為一致。出生年份對第一次產(chǎn)犢日齡的影響也較初配日齡小很多,但總體還是呈下降趨勢。初產(chǎn)日齡隨年份增加而提前的趨勢在其他研究中也有報道。與前述兩個性狀一致,出生于秋季的母牛第一次產(chǎn)犢較早,而冬季出生的母牛較晚,但是差異不大。與妊娠日齡及初配日齡受公牛影響的趨勢相比,公牛對第一次產(chǎn)犢日齡的影響與對妊娠日齡的影響趨勢之間較為吻合。3.4青年牛重復(fù)輸精次數(shù)的時間變化重復(fù)輸精次數(shù)反映了青年牛的受孕能力。早期研究中由于輸精記錄的資料不完善,缺乏對此類性狀的研究,但隨著管理水平的提高及輸精記錄的完善,近些年很多對繁殖性狀的研究中都對重復(fù)輸精次數(shù)進(jìn)行了分析。