随机回归模型在畜禽育种中的应用

随机回归模型(RRM)是基于回归分析理论的统计模型,在畜禽育种工作中,它是分析纵向数据或个体重复记录的重要模型,尤其在畜禽产奶性状、生长性状、繁殖性状、基因型及环境交互作用等遗传评估方面。文章对该模型在理论基础、应用举例、优缺点、优化及应用展望等方面作一综述。     

基于随机回归模型估计奶牛产奶量的遗传参数

文章用随机回归模型对奶牛泌乳性状中产奶量的遗传参数进行估计,在Bayesian理论的基础上用Gibbs抽样法估计方差组分。数据来自1988～1999加拿大奶牛育种中心,共计768 205个测定日记录,研究中处理后符合要求的个体为4 686个,测定日记录有43 661个。随机回归模型中加性遗传效应和永久环境效应分镶嵌了5阶和7阶Legendre多项式。5～330 d产奶性状的遗传力在0.2707到0.4291之间变化,0～22 d有明显下降,而在22～125 d迅速上升,在125～190 d有些微的下降而后有缓慢上升。     

代谢组学在动物育种中的应用现状与前景展望

代谢组学是一门新兴的学科,与基因组学、蛋白质组学等共同构成系统生物学。近年来,代谢组学发展迅速,并在疾病诊断、生物医药研发、食品营养与科学、药理毒理学、环境科学、植物科学以及动物育种等众多领域均有应用。系统介绍了动物育种中小分子代谢物在遗传参数估计、品种（系）鉴定、重要经济性状鉴定、多组学关联分析以及动物疾病模型制备中的应用及最新研究进展,分析代谢组学研究中存在的问题。随着其研究方法的不断完善和优化,越来越多代谢物被人们所了解认识,在农用动物育种中代谢组学技术的研究逐渐增多,代谢组学必将成为动物育种的一种有力手段。     

用随机回归模型估计宁夏地区荷斯坦牛头胎测定日产奶量遗传参数

【目的】通过拟合泌乳曲线对影响宁夏地区荷斯坦牛测定日产奶量的诸多因素进行分析,并采用随机回归测定日模型估计遗传参数,为后续估计乳成分和体细胞数遗传参数及个体育种值估计奠定基础,同时也为制定适合该群体的优化育种方案提供参数。【方法】收集了2009—2013年间,宁夏地区24个牛场38 592头荷斯坦牛原始DHI数据,共包含550 078条测定日产奶量记录。质控标准为:产犊月龄为22—36 mo、泌乳天数为5—305 d及日产奶量为5.9—53.3 kg。质控后,共得到14 320头母牛的127 478条测定日记录(占原始记录的23.14%)。将有表型的母牛至少向上追溯三代(父母、祖父母、外祖父母),得到遗传评估所用的系谱文件,共包含24 272头奶牛。使用Excel 2013计算各测定日的平均产奶量,利用SAS 9.1软件的非线性回归过程(NLIN)结合Wood模型拟合群体水平的泌乳曲线。采用随机回归测定日动物模型,通过DMU 5.2软件对头胎产奶量进行遗传参数估计。随机回归测定日模型中包括了一般固定效应、固定回归项及随机回归项三类效应。研究中使用场-测定日作为固定效应、产犊年季效应作为固定回归项,并将加性遗传效应和永久环境效应作为随机回归项。测定日子模型采用4阶勒项德多项式(Legendre polynomials)。根据宁夏地区气候特点,将产犊季节划分为春(3月11日至5月20日)、夏(5月21日至8月25日)、秋(8月26日至10月15日)和冬(10月16日至3月10日)四季。【结果】宁夏地区荷斯坦牛头胎测定日产奶量群体均值为29.66 kg,在泌乳90 d时达到泌乳高峰,高峰产奶量为31.84 kg。通过不同产犊年份、产犊季节和牧场效应组合下的泌乳曲线拟合效果分析,以上因素通过影响泌乳曲线拟合效果进而影响头胎产奶量。在使用测定日模型估计头胎遗传参数时均应通过子模型拟合考虑其泌乳曲线的差异,在产奶量遗传评估模型中予以考虑。产奶量性状5—305d的遗传力在0.08—0.29之间,305d产奶量的总遗传力为0.16。【结论】通过使用wood模型拟合宁夏地区荷斯坦牛头胎泌乳曲线,优化了适合于该群体的测定日模型。利用修改后的测定日模型,估计了宁夏地区荷斯坦牛测定日产奶量的遗传参数。305 d遗传力(0.16)略低于其他群体的同类文研究结果。在测定日模型评估生产性能记录时,应注意对残差方差的处理并关注构建分子亲缘关系矩阵所需系谱的完整性,以保证遗传评估的可靠性。本研究为日后使用多性状随机回归测定日模型估计泌乳性状遗传参数研究奠定了基础。     

全基因组关联分析中混合模型的原理、优化与应用

全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）是定位基因组中与性状显著关联的变异位点的有效方法。随着表型记录的完善、高通量基因型分型技术的发展,以及统计方法的改进,全基因组关联分析在人类疾病、动物植物遗传等领域得到了广泛的应用。假阳性是影响全基因组关联分析结果可靠性的重要因素之一。为了控制假阳性,除了校正P值,GWAS模型从最简单的方差分析（或用于质量性状的卡方检验）到加入固定效应协变量的普通线性模型（general linear model,GLM）,再到加入随机效应的混合线性模型（mixed linear model,MLM）持续改进,控制了多种混杂因素导致的假阳性。将个体的遗传效应拟合为由基因组亲缘关系矩阵（genomic relationships matrix,GRM）定义的随机效应是目前常用的方法。由于MLM的参数估计大量消耗计算资源,研究人员不断尝试模型求解优化和GRM的构建优化（GRM的构建优化同时也提高了计算效率）,最终将基于MLM计算的时间复杂度由O(MN3)逐步改进到O(MN),实现了计算速度与统计功效的飞跃。针对质量性状...     

F2群体动态性状基因定位的极大似然分析

把表型值随着时间(生命时期、年龄、胎次等)或其他可以量化的因素(生理状态、生产水平、代谢率和环境条件等)变化的性状称为动态性状。受动物遗传育种中用来估计动态性状育种值的随机回归测定日模型思想的启发,将关于时间(测定日期)的Legendre多项式镶嵌在遗传模型的每个遗传效应中,以刻画QTL对动态性状变化过程的作用,从而建立起动态性状基因定位的数学模型。以F2遗传设计群体为例,论述了动态性状基因定位分析的基本原理,推导了QTL效应大小和位置的极大似然法估计过程。选择3次Legendre多项式为子模型,采用MonteCarlo方法模拟F2设计群体,研究抽样群体大小和测定日密度对不同遗传力QTL检测效力的影响。利用正交设计安排因素试验组合,分析模拟试验结果表明:高遗传力的要比低遗传力的QTL在检测时需要较少个体数和测定日抽样;但不论QTL的遗传力多大,300以上的群体大小和5%以上的测定日密度都可以保证足够高的检测效力。     

动物分子育种技术

DNA标记辅助选择育种，是利用与重要经济性状连锁的DNA标记或功能基N来改良动物品种的现代分子育种技术；而转基N育种则是通过向受体动物转移有重要功能的基N或一组功能相关的基N来提高动物的生产性能的育种技术。DNA标记辅助选择对于遗传力低的性状，如产仔数、肉质性状和屠体性状等，改良效率是传统育种方法的几倍、甚至几十倍。如果在进行育种选择时，     

检测控制动态性状的QTL随机回归模型 ——基于B样条函数

表型值随着时间(生命时期、年龄、胎次等)或其他可以量化的因素(生理状态、生产水平、代谢率和环境条件等)变化的性状称为动态性状,如产蛋、泌乳和生长等性状皆属此类。该研究基于随机回归模型思想,提出了检测控制动态性状的多个数量性状位点(QTL)的贝叶斯定位分析方法,在这里视B样条(B-spline)函数作为子模型。计算机模拟试验验证所建议分析方法的统计强度和QTL参数估计精度。相比于Legendre多项式,由低阶多项式构成的样条函数更广泛的应用于非参数的数据分析,并且能很好的回避龙格现象。实际数据集分析了包含有420头中国荷斯坦奶牛的胸围数据,并且得出了具有生物学意义的结论。     

作物模拟与QTL定位的互补作用及其应用

 作物模型正日益用于设计不同环境中的理想株型育种。DNA分子标记可把复杂的数量性状分解成若干个数量性状位点（quantitative trait loci,QTL）的效应,并将QTL转入到栽培品系中去。作物模拟与QTL定位相结合,QTL将去除若干所测定模型输入参数的随机误差。这种基于QTL效应的作物模型,将弥补常规模型忽视其输入性状遗传效应的缺点,并能更准确地预测遗传群体中各个体间的产量差异。另一方面,作物模型能成为解释"基因型与环境互作"的有力工具,也将弥补QTL定位不能将一个环境条件试验分析结果外推到另一环境条件。基于上述分析,提出了一个将标记辅助育种与以模型为基础的理想株型育种的综合方法。     

分子育种技术在动物性状改造方面的应用

动物分子育种的内容包括转基因育种和基因组育种等方面,是利用DNA重组技术,根据分子遗传学和数量遗传学理论,改良畜禽品种的新方法。本文通过分析畜禽分子育种技术的内涵,探讨了分子育种技术在动物性状改造方面的应用,并提出了一些对策措施和政策建议,以期能够促进分子育种技术在动物性状改造方面的发展。     

农垦新型职业农工基层管理者胜任素质模型构建及应用

将黑龙江省农垦总局作为农业新型运营主体的样本,采用构建胜任素质模型方法,遴选具有管理新型职业农工的企业基层管理人员的胜任素质特征,优化后得到:个性品质、工作能力、管理能力、综合技能、工作态度、关系建立能力、领导特质、变通能力和垦区精神九大胜任素质特征。研究表明,招聘应根据报名学生与上述九大胜任素质特征的相关度高低进行选拔;在培训设定的课程中应注意加强与上述九大胜任素质特征相关的隐性素质培养,并且根据岗位需求注重实践对学生全方位培养。该研究为新型农业主体的企业,培养新型职业农工的基层管理者提供了方法。     

城市天然气负荷特点及其预测研究

对城市天然气各类用户的负荷特点以及现有的负荷预测方法进行了研究。介绍了常用的三类预测方法,分析了各种方法的特点和适用条件并对城市天然气各类用户的用气特点进行了研究,提出了建立以历史数据拟合程度、发展协调一致性和模型可信性为判断标准的天然气负荷层次综合最优组合预测模型体系,认为应加快引进国外先进成熟的负荷预测软件,做好二次开发和应用,研制出适应我国国情的预测软件。     

梅花种质资源表型多样性研究

[目的]研究梅花（Prunus mume Sieb.et Zucc.）种质资源的表型多样性,为梅花遗传多样性研究提供试验数据,为其优异种质的保存、开发和应用奠定基础。[方法]对149个梅花品种的表型多样性进行研究。[结果]在9个质量性状中,花部、果实和枝型的Shan-non指数均值分别为1.195、1.023和0.341,Simpson指数均值分别为0.576、0.539和0.192。在6个数量性状中,花部、枝条、叶片平均的变异系数分别为20.45%、19.98%、14.07%。花径和花瓣数,花径和雄蕊数,花瓣数和雄蕊数达到了极显著的相关。[结论]梅花花部性状变异最丰富。     

奶牛育种中的长寿性状

长寿性状是奶牛育种中最重要的功能性状之一,除产量性状之外,长寿性状具有最大的经济价值。由于遗传力低、数据分布特殊和性状表现晚等特点,长寿性状也是选育难度最大的性状之一。自上世纪50年代起,长寿性状就进入了各国奶牛育种家的视野,针对长寿性状的研究持续进行;上世纪90年代后,各奶业发达国家陆续将长寿性状纳入其奶牛综合选择指数。目前,我国奶牛综合选择指数（CPI）中尚不包含长寿性状,对长寿性状的研究也处于起步阶段。文章通过整理分析奶牛长寿性状的有关研究,从性状定义、遗传评估方法、与其他性状的关系、遗传标记、性状选育策略等方面系统介绍了长寿性状的研究和选育情况。通过汇总有关长寿性状与其他性状遗传相关的研究,阐述了长寿性状与其他性状之间的复杂关系;通过收集各国奶牛选育方案中的相关信息,重点介绍了各主要奶业发达国家对长寿性状的选育策略。此外,本文还通过收集在我国奶牛群体中针对长寿性状开展的研究,概述了奶牛长寿性状在我国的研究现状。长寿性状有许多不同的定义,可使用不同的模型对其进行遗传评估,包括线性模型、阈模型、生存分析模型和随机回归模型等。长寿性状与产量、体型、繁殖、健康和管理类性状等存在低到中等的遗传相关,线性体型性状中,与泌乳系统有关的体型性状与长寿性状的遗传相关较高;繁殖和健康性状表现更好的奶牛,其长寿性状通常表现更好;长寿性状与其他性状之间的遗传关系受牛群选育方向的影响较大,在不同群体中,长寿性状与同一性状的遗传相关不尽相同。奶业发达国家的奶牛综合选择指数中均包含长寿性状,这些国家除了使用直接长寿进行选择之外,部分国家还同时采用间接选择的方法对长寿性状进行选育,常用于间接选择长寿性的其他性状主要包括泌乳系统、腰强度、尻角度、肢蹄和乳房炎抗性等。在不同群体中,均发现了大量与长寿性状相关的遗传标记,其中大多数标记都定位在已报道的与繁殖、疾病和体型等性状相关的遗传区域内。文章还提出了从数据收集、遗传参数估计、遗传标记挖掘、评估模型和选择策略探讨等方面针对我国奶牛群体进行长寿性状研究的必要性。     

3种新型化学杂交剂诱导小麦雄性不育效果比较

以杂种小麦新品种西杂一号和 1 6个小麦常规品种为供试材料 ,应用混合线形模型研究了 3种化学杂交剂 SQ- 1 ,GENESIS和 BAU94 0 3诱导小麦雄性不育的效果及对种子性状的影响。结果表明 ,SQ- 1在 3种化学杂交剂中的杀雄效果最好 ,并对杂交种种子的千粒重有提高作用 ;GENESIS和 BAU94 0 3不同程度对杂交种种子千粒重有降低作用 ,其中 BAU94 0 3影响更大 ;SQ- 1和 GENESIS对杂交种发芽率、发芽势和容重的影响与对照不喷药无显著差异 ,但 BAU94 0 3与对照有显著差异     

两等级阈性状遗传力估计的原理和方法(综述)

阈性状是受多基因支配的、表型呈不连续分布的一类性状,因而其遗传力的估计方法具有许多不同于数量性状的特点。本文就阈性状遗传力估计方法的历史发展,以及就各方法的估计原理、估计值性质、适用条件等方面进行了综述和讨论。分析了线性方法和子亲回归方法的缺陷和局限性,演示了方差组分估计非线性方法导出的思路和方法,阐述了方差组分估计非线性方法的优越性。     

大数据视域下高校数字档案馆优化策略研究

大数据环境下,各种数字档案信息资源急剧增加,高校数字档案馆建设的优化模式成为档案工作的必然。从技术层面、人才层面、安全层面作以分析,提出了大数据视域下高校数字档案馆优化策略。     

强筋小麦综合农艺措施与产量及品质关系研究

采用五因素二次正交旋转组合设计方法,研究了强筋小麦不同种植密度、种肥N、种肥P2O5、种肥K2O、追肥N等5项农艺措施与产量和品质的关系,建立了产量、粗蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值等4个目标性状的教学模型。采用“贡献率法”求得产量、品质等4个目标性状的各因素贡献率大小依次为：追肥N〉密度〉种肥N〉种肥P2O5〉种肥K2O。并分析了各单项因子效应和因子阀的互作效应。明确了实现7500kg／hm^2以上产量水平,品质指标迭国家强筋小麦二级以上标准的最佳农艺措施方案为：基本苗638．7万～658．35万苗／hm2,种肥氮（N）量17．20～18．38kg／hm ^2,种肥磷（P2O5）量107．04～117．96kg／hm^2,肥钾（K2O）量88．69～94．73kg／hm^2。追肥氮（N）量171．42～179．04kg／hm。。     

小麦栽培氮肥运筹的动态知识模型

 通过分析和提炼小麦氮肥管理方面的最新研究资料 ,以小麦产量和品质为目标 ,根据土壤理化特性、品种遗传特征和水分管理水平等 ,利用养分平衡原理 ,建立了系统化和广适性的小麦栽培氮肥运筹的动态知识模型。该模型可用于精确定量不同环境条件及不同小麦品种生产过程中的总施氮量、有机氮与无机氮的比例以及氮基肥与氮追肥的比例等。利用南京和徐州 2个不同生态点的不同土壤和品种资料、不同产量和品质目标 ,以及不同水分管理水平等对所建氮肥运筹知识模型进行了实例分析 ,表明所建知识模型具有较好的决策性和适用性。