家畜育種學(xué)第五章級(jí)_第1頁
家畜育種學(xué)第五章級(jí)_第2頁
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文檔簡介

家畜育種學(xué)第五章級(jí)第1頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四第一節(jié)單性狀育種值估計(jì)第二節(jié)多性狀育種值估計(jì)第三節(jié)BLUP育種值估計(jì)第2頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四第一節(jié)單性狀育種值估計(jì)一、個(gè)體育種值二、利用一種信息估計(jì)個(gè)體育種值三、利用多種親屬信息估計(jì)個(gè)體育種值四、相對(duì)育種值第3頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四一、個(gè)體育種值(一)基本概念

1、育種值

控制一個(gè)數(shù)量性狀的所有基因座上基因的加性效應(yīng)的總和。育種值的大小反映了它在育種上的貢獻(xiàn)大小。第4頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四2、估計(jì)育種值(EBV)通過表型值和個(gè)體間的親緣關(guān)系估計(jì)出來的育種值。3、估計(jì)傳遞力(ETA)任何一個(gè)親本的育種值傳遞給下一代的能力。第5頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四(二)個(gè)體育種值估計(jì)的原理與公式

育種值是能夠真實(shí)遺傳的,只有根據(jù)育種值進(jìn)行選擇,選擇效果才最好。但育種值不能直接度量,要根據(jù)表型值與育種值之間的回歸關(guān)系來進(jìn)行間接估計(jì)。第6頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四決定rAP的三個(gè)參數(shù):①育種值與信息表型值的協(xié)方差;②被估個(gè)體的育種值方差;③信息表型值方差。第7頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四

rA:是提供信息的親屬個(gè)體與被估個(gè)體的親緣系數(shù)。親屬:祖代親代同胞子女個(gè)體親代親代同胞同胞子女子女子女外祖母外祖父祖母祖父第8頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四二、利用一種信息估計(jì)個(gè)體育種值所謂的信息是指被估個(gè)體的各種親屬資料。即:個(gè)體本身的資料系譜資料同胞資料后裔資料公式:

親代同胞第9頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四rA-親屬間的遺傳相關(guān)。全同胞為0.5;半同胞為0.25;個(gè)體本身為1。n:同胞、后裔則表示數(shù)量;個(gè)體本身則為度量次數(shù);系譜也表示度量次數(shù)。r-親屬間的表型相關(guān)。同胞、后裔則為rA·h2;

個(gè)體本身、系譜則為re。第10頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四(一)根據(jù)個(gè)體本身信息來估計(jì)育種值

1、個(gè)體本身單次表型值

2、個(gè)體本身k次表型值的均值第11頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四由此可知:(1)利用個(gè)體本身信息估計(jì)育種值的準(zhǔn)確度與性狀的度量次數(shù)和重復(fù)力有關(guān),度量次數(shù)越多,給予的加權(quán)值越大;重復(fù)力越高,單次度量值的代表性越強(qiáng)。(2)利用個(gè)體本身信息估計(jì)育種值的準(zhǔn)確度還取決于性狀遺傳力的大小,遺傳力高的性狀采用個(gè)體本身信息估計(jì)的準(zhǔn)確度較高。第12頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四(二)根據(jù)系譜信息來估計(jì)育種值

1、一個(gè)親本單次表型值

2、一個(gè)親本k次表型值的均值

3、雙親單次表型值的均值第13頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四由此可知:(1)親緣關(guān)系越遠(yuǎn),其信息利用價(jià)值越低,估計(jì)育種值的準(zhǔn)確性越低。(2)利用親本信息估計(jì)育種值的效率相對(duì)較低,但可以作早期選擇,在個(gè)體出生后無成績或甚至在個(gè)體未出生前,就可根據(jù)配種方案確定的兩親本成績來預(yù)測其后代的育種值。(3)在個(gè)體出生后有成績紀(jì)錄時(shí),親本信息作為個(gè)體選擇的輔助信息可提高個(gè)體育種值估計(jì)的準(zhǔn)確度。第14頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四(三)根據(jù)同胞信息來估計(jì)育種值1、一個(gè)同胞單次表型值2、一個(gè)同胞k次度量表型值的均值第15頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四3、n個(gè)同胞單次度量均值第16頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四由此可知:(1)同胞測定的效率與同胞測定的數(shù)量有關(guān),多個(gè)同胞情況下可較大幅度提高估計(jì)準(zhǔn)確度。(2)在一個(gè)同胞情況下,同胞信息估計(jì)的效率低于個(gè)體選擇;對(duì)低遺傳力的性狀選擇,其效率可高于個(gè)體選擇。(3)在測定數(shù)量相同時(shí),半同胞選擇效率低于全同胞。優(yōu)點(diǎn):①可作早期選擇;②可用于限性性狀選擇;③可用于活體難以測定的性狀選擇;④可用于閾性狀選擇;⑤同胞數(shù)量大時(shí),可較大幅度提高估計(jì)的準(zhǔn)確度。第17頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四(三)根據(jù)后裔信息估計(jì)育種值1、一個(gè)子女單次度量表型值2、一個(gè)子女k次度量均值第18頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四3、n個(gè)子女單次度量均值由此可知:在測定數(shù)量相等時(shí),由于分母變小,所以半同胞后裔測定的效率高于全同胞后裔測定。主要適用于種公畜的測定。測定時(shí)注意事項(xiàng):①盡量消除與配母畜效應(yīng)的影響;②減少后裔間的系統(tǒng)環(huán)境效應(yīng)影響,在比較不同種公畜時(shí),其后代的飼養(yǎng)管理和環(huán)境條件就盡量一致;③保證足夠的后裔測定數(shù)量。第19頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四三、利用多種親屬信息估計(jì)個(gè)體育種值1、利用多元回歸方程估計(jì)育種值

估計(jì)個(gè)體育種值的信息類型有:

個(gè)體單次度量表型值(Pi)多次度量表型均值()多個(gè)個(gè)體多次度量均值()多個(gè)個(gè)體單次度量表型均值一個(gè)個(gè)體多次度量表型均值第20頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四2、利用多種親屬估計(jì)育種值的遺傳度來估計(jì)復(fù)合育種值多種親屬信息育種值的估計(jì)是在單項(xiàng)資料估計(jì)育種值的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種方法。各種資料來源于親屬,由于這些親屬與被測個(gè)體間存在不同的遺傳相關(guān),它們的遺傳效應(yīng)就不能簡單相加,需根據(jù)不同資料在不同情況下的育種重要性,給每個(gè)單項(xiàng)育種值一定的加權(quán)值后相加。第21頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四Ax=0.1A1+0.2A2+0.3A3+0.4A4四個(gè)加權(quán)值加起來等于1,單項(xiàng)育種值給予什么樣的加權(quán)值決定于性狀遺傳力的大小。性狀遺傳力A1

A2

A3

A4h2

≤0.2祖先個(gè)體同胞后裔0.2<h2<0.6祖先同胞個(gè)體后裔

h2

≥0.6祖先同胞后裔個(gè)體復(fù)合育種值的估計(jì),充分利用了各方面的遺傳信息,提高了估計(jì)的可靠性。第22頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四四、相對(duì)育種值相對(duì)育種值概念個(gè)體育種值相對(duì)于所在群體均值的百分?jǐn)?shù)。相對(duì)育種值公式

第23頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四第二節(jié)多性狀育種值估計(jì)一、選擇指數(shù)概述二、普通綜合選擇指數(shù)三、約束與最宜選擇指數(shù)第24頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四一、選擇指數(shù)概述(一)選擇指數(shù)的類別1、經(jīng)典選擇指數(shù)把所需要選擇的幾個(gè)性狀,根據(jù)它們的遺傳特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,綜合成一個(gè)使個(gè)體間可以相互比較的指數(shù)值,依據(jù)指數(shù)高低進(jìn)行選留和淘汰。第25頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四2、約束選擇指數(shù)

在普通選擇指數(shù)的基礎(chǔ)上,通過對(duì)性狀的改進(jìn)施加某種約束條件,使一些性狀得到改進(jìn)的同時(shí),保持另一些性狀不發(fā)生改變。3、最宜選擇指數(shù)

在普通選擇指數(shù)的基礎(chǔ)上,通過對(duì)性狀的改進(jìn)施加某種限制,使一些性狀按適當(dāng)?shù)谋壤蟾倪M(jìn)。4、通用選擇指數(shù)是充分利用各種信息來制定選擇指數(shù)對(duì)個(gè)體多性狀進(jìn)行綜合遺傳評(píng)定的一種方法。第26頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四(二)選擇指數(shù)與育種值1、綜合育種值依據(jù)多個(gè)性狀在育種上和經(jīng)濟(jì)上不同的重要性給予不同的加權(quán)值的復(fù)合數(shù)量性狀的育種值。第27頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四2、選擇指數(shù)由于每個(gè)性狀的真實(shí)育種值無法得到的,需要通過各種信息來源的表型值加以估計(jì),即為選擇指數(shù)。選擇指數(shù)是個(gè)體育種值的最佳線性預(yù)測,它采取育種值對(duì)所有信息來源的復(fù)回歸形式。個(gè)體指數(shù)的線性表達(dá)式:第28頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四P表示由下標(biāo)數(shù)字表示的度量值的表型方差和協(xié)方差;A表示由下標(biāo)數(shù)字表示的目標(biāo)性狀和度量性狀的育種值方差和協(xié)方差。該組聯(lián)立方程式反映出選擇指數(shù)和育種值的線性預(yù)測關(guān)系。第29頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四二、普通綜合選擇指數(shù)(一)經(jīng)典選擇指數(shù)信息性狀—個(gè)體本身或有關(guān)親屬的相關(guān)性狀的表型值。目標(biāo)性狀—綜合育種值中所包含的性狀。第30頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四1、指數(shù)式的一般形式根據(jù)個(gè)體育種值的原理:第31頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四

多性狀選擇的目的是要獲得一個(gè)指數(shù)I,用它可以達(dá)到最準(zhǔn)確地估計(jì)H,即令綜合育種值與指數(shù)間相關(guān)(rHI)最大化,從而獲得最大的綜合育種值進(jìn)展ΔH,利用求極大值方法可以得到如下多元正規(guī)方程:第32頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四是各選擇性狀表型值之間的方差-協(xié)方差矩陣第33頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四是各選擇性狀育種值之間的方差-協(xié)方差矩陣第34頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四2、選擇指數(shù)選擇效果的預(yù)估(1)綜合育種值估計(jì)準(zhǔn)確度(rHI)(2)綜合育種值選擇進(jìn)展(△H)第35頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四(3)各性狀育種值選擇進(jìn)展(△a)第36頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四3、經(jīng)典選擇指數(shù)計(jì)算步驟(1)整理各性狀的表型、遺傳參數(shù)及經(jīng)濟(jì)加權(quán)值;(2)計(jì)算性狀的表型方差、協(xié)方差矩陣和育種值方差、協(xié)方差矩陣;(3)求解各偏回歸系數(shù);(4)計(jì)算rHI

、△H、△a(5)將各性狀表型值或其它的離均差值代入公式計(jì)算個(gè)體的指數(shù)值。第37頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四(二)通用選擇指數(shù)1、通用選擇指數(shù)的構(gòu)建(1)建立信息性狀的線性函數(shù)I。用I可以最準(zhǔn)確地估計(jì)H(綜合育種值)要求:信息性狀和目標(biāo)性狀應(yīng)具有較高的遺傳相關(guān)。第38頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四

(2)利用求極大值的方法建立多元正規(guī)方程:或第39頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四是信息性狀表型值之間的方差-協(xié)方差矩陣第40頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四是各信息性狀與目標(biāo)性狀育種值之間的方差-協(xié)方差矩陣第41頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四是對(duì)應(yīng)于提供每一信息性狀的個(gè)體或有關(guān)親屬與被估計(jì)個(gè)體間的親緣相關(guān)對(duì)角矩陣第42頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四2、通用選擇指數(shù)選擇效果的預(yù)估(1)綜合育種值估計(jì)準(zhǔn)確度(rHI)(2)綜合育種值選擇進(jìn)展(△H)第43頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四(3)各性狀育種值選擇進(jìn)展(△a)第44頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四3、應(yīng)用選擇指數(shù)法的條件(1)用于計(jì)算指數(shù)值的所有觀測值不存在系統(tǒng)環(huán)境效應(yīng),或就予以校正;(2)被選個(gè)體間不存在固定遺傳差異;(3)計(jì)算過程中所涉及到的各種群體參數(shù)都是已知的。第45頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四4、指數(shù)選擇效果與理論預(yù)測的差異(1)各種參數(shù)理論誤差的存在;(2)加權(quán)值確定的依據(jù)不充分;(3)候選群體??;(4)單信息的選擇指數(shù)只利用本身的信息,降低了選擇指數(shù)的準(zhǔn)確性;(5)各個(gè)個(gè)體的信息來源不同。第46頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四5、制訂選擇指數(shù)的注意事項(xiàng)(1)突出主要性狀,選擇2-4個(gè)性狀為宜;(2)應(yīng)該是容易度量的性狀;(3)盡可能是家畜的早期性狀;(4)對(duì)于遺傳力低的重要的經(jīng)濟(jì)性狀應(yīng)給予較大的加權(quán)值;(5)對(duì)于向上選擇的性狀,給予正值,對(duì)于向下選擇的性狀給予負(fù)值,但∑Wi=1。(6)對(duì)于一些負(fù)相關(guān)的性狀,盡可能把它們合并為一個(gè)性狀來處理。第47頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四三、約束與最宜選擇指數(shù)(一)概念約束選擇指數(shù)-在多性狀遺傳改良中,希望在一些性狀改進(jìn)的同時(shí),保持另一些性狀不變。最宜選擇指數(shù)-控制某些性狀以適當(dāng)?shù)谋壤匆蟾倪M(jìn)。第48頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四(二)約束選擇原理約束指數(shù)是在綜合選擇指數(shù)的基礎(chǔ)上,對(duì)某些性狀的遺傳進(jìn)展施加一定的約束,需要引入一個(gè)約束矩陣R:第49頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四最宜選擇公式:約束選擇公式:第50頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四兩類特定條件下的簡化形式:(1)只有個(gè)體本身成績記錄,且不含選種輔助性狀這時(shí):D=I,A'=A最宜選擇指數(shù)(bo):約束選擇指數(shù)(bR)第51頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四(2)有多種信息來源合并選擇指數(shù)(bC):因只有各種親屬的一個(gè)性狀信息,所以無約束性狀,w=I、R=0個(gè)體育種值估計(jì)(bH):這時(shí)無約束性狀,R=0

第52頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四(三)約束選擇指數(shù)選擇效果的預(yù)估(1)綜合育種值估計(jì)準(zhǔn)確度(rHI)(2)綜合育種值選擇進(jìn)展(△H)第53頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四(3)各性狀育種值選擇進(jìn)展(△a)第54頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四第三節(jié)BLUP育種值估計(jì)B—Best—最佳:指估計(jì)值與真實(shí)值的方差最小、精確度最好。L—Linear—線性:指估計(jì)育種值與觀察值為線性函數(shù)關(guān)系。U—Unbiased—無偏:指估計(jì)值的數(shù)學(xué)期望值等于真實(shí)值的期望值。P—Prediction—預(yù)測:指對(duì)未來事件可能出現(xiàn)的結(jié)果。第55頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四一、有關(guān)預(yù)備知識(shí)(一)分快矩陣、逆矩陣和廣義逆矩陣1、分快矩陣第56頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四2、逆矩陣逆矩陣存在的先決條件是:

①A必須是方陣;②A的行列式|A|≠0

AA-1=A-1A=I3、廣義逆矩陣

AA-A=A第57頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四(二)隨機(jī)向量、期望向量和方差-協(xié)方差矩陣和正態(tài)分布設(shè)x1,x2,···,xn是n個(gè)隨機(jī)變量,令:

的數(shù)學(xué)期望值;的方差;

的協(xié)方差第58頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四X是隨機(jī)向量為x的期望向量第59頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四V是X的方差-協(xié)方差矩陣對(duì)于一個(gè)隨機(jī)向量x,其多變量正態(tài)分布密度函數(shù)為:第60頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四(三)個(gè)體間的加性遺傳相關(guān)概念:兩個(gè)個(gè)體獲得相同基因的概率。公式:①兩個(gè)個(gè)體間的加性遺傳相關(guān)

②一個(gè)個(gè)體的加性遺傳相關(guān)第61頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四③加性遺傳相關(guān)矩陣可用下列兩個(gè)公式來計(jì)算A中的每一個(gè)元素

aii=1+0.5asidiaij=0.5(aisj+aidj)第62頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四(四)線性模型1、模型概念:描述某種現(xiàn)象的特征或本質(zhì)的數(shù)學(xué)關(guān)系式。意義:恰當(dāng)?shù)胤从硵?shù)據(jù)資料的性質(zhì)和所要解決的問題。第63頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四類型:(1)真實(shí)模型非常準(zhǔn)確地模擬觀察值的變異性。(2)理想模型盡可能接近真實(shí)模型的模型。(3)操作模型用于實(shí)際統(tǒng)計(jì)分析的模型,是理想模型的簡化形式。第64頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四2、線性模型概念:指在模型中所包含的各個(gè)因子是以相加的形式影響觀察值,即它們與觀察值的關(guān)系為線性關(guān)系,但對(duì)于連續(xù)性的協(xié)變量也允許出現(xiàn)平方或立方項(xiàng)。組成:數(shù)學(xué)方程式;方程式中隨機(jī)變量的期望和方差及協(xié)方差;假設(shè)及約束條件。第65頁,共73頁,2023年,2月20日,星期四3、線性模型的分類:(1)從功能上分類:回歸模型、方差分析模型等。(2)按模型中的因子數(shù)分類:單因子、雙因子等。(3)按模型中的因子性質(zhì)分類:固定效應(yīng)模型—模型中除了隨機(jī)誤差外,其余

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