專利名稱：中國對蝦多性狀育種制定選擇指數(shù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水產(chǎn)動物選擇育種技術(shù)，是一種在選擇育種過程中利用選擇指數(shù)有效地進行家系選擇和個體選擇的方法。

背景技術(shù)：
現(xiàn)代選擇育種研究中，個體或者家系多個性狀選育其選擇指數(shù)的制定是建立在育種性狀育種值估計的基礎(chǔ)上，而性狀育種值的估計主要是建立在混合模型方程基礎(chǔ)上的最佳線性無偏預(yù)測(Best Linear UnbiasedPrediction，BLUP)方法，它利用表型和系譜資料的信息來源，在同一個混合模型方程組中，估計出固定的環(huán)境效應(yīng)和遺傳效應(yīng)以及隨機的遺傳效應(yīng)，增加了育種值估計的的可靠性。在一些水產(chǎn)動物如大西洋鮭、大麻哈魚、虹鱒魚、尼羅羅非魚等物種上，都已經(jīng)開展了多性狀BLUP育種的應(yīng)用。依據(jù)家系或個體各性狀育種值進行個體選擇指數(shù)的制定時，需要計算各個性狀的經(jīng)濟加權(quán)系數(shù)。經(jīng)濟加權(quán)系數(shù)的確定，一般通過性狀經(jīng)濟分析法進行，主要包括利潤方程法、差額法和回歸法，涉及到產(chǎn)品的市場價格，市場供需平衡，經(jīng)濟狀況好壞、生產(chǎn)經(jīng)營水平等多種因素，對于剛起步的水產(chǎn)動物選擇育種研究的而言，由于缺乏一個有效的育種規(guī)劃系統(tǒng)和一個長期的經(jīng)驗數(shù)據(jù)積累，基礎(chǔ)相對薄弱，因此經(jīng)濟加權(quán)系數(shù)估計困難且偏差較大。Hazel(1977)認(rèn)為不正確的加權(quán)值可能導(dǎo)致期望選擇進展下降。本發(fā)明利用性狀在育種目標(biāo)中的重要性，即百分比代替經(jīng)濟加權(quán)，以性狀育種值的標(biāo)準(zhǔn)化為基礎(chǔ)，制定選擇指數(shù)，提高選擇的效率和準(zhǔn)確度。目前，國內(nèi)外尚未見到在水產(chǎn)動物育種中采用本發(fā)明制定選擇指數(shù)的報道。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在多性狀BLUP育種項目中，提出一種進行家系或者個體有效選擇的方法，是通過BLUP方法計算得到各個性狀的育種值，然后對其進行標(biāo)準(zhǔn)化，按照它們在育種目標(biāo)中的重要性進行百分比加權(quán)賦值，制定出一個綜合選擇指數(shù)，據(jù)此排隊有效地進行家系或者個體選擇，以獲得更大的遺傳進展。
本發(fā)明是按照以下技術(shù)方案完成的它的方法包括性狀育種值標(biāo)準(zhǔn)化、選擇指數(shù)的制定。
1、性狀育種值標(biāo)準(zhǔn)化通過BLUP方法計算得到每個個體(或家系)的育種值后，對育種值進行標(biāo)準(zhǔn)化；性狀育種值的標(biāo)準(zhǔn)化公式為 vij表示第i個個體(或家系)j個性狀標(biāo)準(zhǔn)化育種值，aij表示第i個個體(或家系)j個性狀育種值，a.j表示第j個性狀的平均育種值，σ.j表示第j個性狀的育種值標(biāo)準(zhǔn)差； 2、選擇指數(shù)的制定用每個性狀在育種目標(biāo)中的重要性，即百分比數(shù)值代替該性狀的經(jīng)濟加權(quán)系數(shù)，計算選擇指數(shù)。選擇指數(shù)公式為 p′＝[p1p2…pn]，vi＇＝[vi1vi2…vin]， i，j表示個體(或家系)，性狀的編號，n表示性狀的個數(shù)，Ii表示第i個個體(或家系)的選擇指數(shù)，p表示性狀在育種目標(biāo)中所占百分比向量，vi表示第i個個體(或家系)性狀標(biāo)準(zhǔn)化育種值向量，r控制選擇指數(shù)間的變異程度大小，r越大，那么轉(zhuǎn)化后選擇指數(shù)的方差和標(biāo)準(zhǔn)差越大，個體(或家系)選擇指數(shù)間的差異程度越大，在水產(chǎn)動物育種中，n一般取10。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比，其特點 1、適應(yīng)于采用數(shù)量遺傳學(xué)方法的水產(chǎn)動物高級選擇育種項目，尤其是多個性狀選的選育，能夠快速、準(zhǔn)確、有效的進行家系或者個體的選育。
2、采用各個性狀在育種目標(biāo)中的重要性，即百分比數(shù)值代替了各個性狀的經(jīng)濟加權(quán)系數(shù)，避免了復(fù)雜的經(jīng)濟加權(quán)系數(shù)的制定和計算，同時也能夠?qū)δ切┎荒軌蛴嬎憬?jīng)濟加權(quán)系數(shù)的性狀進行選育。
3、對個體每個性狀的育種值進行了標(biāo)準(zhǔn)化，消除了由于各個性狀表型值度量單位以及標(biāo)準(zhǔn)差的不同對選擇指數(shù)的影響，提高了選擇的準(zhǔn)確度。

具體實施例方式 下面通過實施例詳細敘述本發(fā)明中國對蝦多性狀育種制定選擇指數(shù)方法。
本發(fā)明利用性狀在育種目標(biāo)中的重要性，即百分比數(shù)值代替經(jīng)濟加權(quán)，以性狀育種值的標(biāo)準(zhǔn)化為基礎(chǔ)，制定選擇指數(shù)，提高選擇的效率和準(zhǔn)確度。
首先建立中國對蝦的半同胞家系，對需要選育的多個性狀進行性能測定；然后利用測量的數(shù)據(jù)和系譜通過BLUP方法計算出個體或者家系性狀的育種值；再對個體或者家系每個性狀的育種值進行標(biāo)準(zhǔn)化，按照它們在育種目標(biāo)中的重要性進行百分比加權(quán)賦值，計算選擇指數(shù)；最后根據(jù)選擇指數(shù)進行順序排隊，從高到底進行個體或者家系的選擇。
中國對蝦是我國重要的海水養(yǎng)殖品種之一，在近十多年的養(yǎng)殖生產(chǎn)中，中國對蝦WSSV病害嚴(yán)重，養(yǎng)殖環(huán)境惡化等問題變得更加突出，其產(chǎn)量也在不斷下降，優(yōu)良養(yǎng)殖品種便成為制約我國對蝦養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的首要因素。針對中國對蝦的養(yǎng)殖現(xiàn)狀，確定其育種目標(biāo)為培育生長快、抗WSSV強和存活率高的中國對蝦新品種(系)。因此，中國對蝦遺傳改良的目標(biāo)性狀確定為體重、抗WSSV存活時間和池塘存活率等3個性狀。
確定育種目標(biāo)以后，收集中國黃渤海海域和朝鮮南海岸的地理群體，共70尾雄蝦和170尾雌蝦建立基礎(chǔ)群體。利用性腺發(fā)育成熟的親蝦，通過人工授精技術(shù)，采用巢式設(shè)計，每個雄蝦與2～3個雌蝦配對，建立了26個半同胞家系(57個全同胞家系)。其中23個半同胞家系雄雌配對比例為1∶2，其余的3個半同胞家系的雄雌配對比例為1∶3。
26個半同胞家系(57個全同胞家系)在養(yǎng)殖過程中，要進行苗種培育的標(biāo)準(zhǔn)化，包括每個家系個體數(shù)量、水環(huán)境以及餌料投放和藥物使用等管理措施，把家系間環(huán)境差異降至最低。受精卵孵化后，進行第1次家系個體數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)化，每個家系取3000尾幼體，分別放入200L的桶內(nèi)進行培育。仔蝦期第1天，進行第2次家系個體數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)化，每個家系的個體數(shù)量降至300尾；仔蝦期第20天，進行第3次家系個體數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)化，每個家系的個體數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)化為100尾，移到室外3m3圓桶內(nèi)進行培育。幼體餌料由微藻類、人工飼料、輪蟲和鹵蟲組成。每2小時投喂一次，投喂量和投喂比例根據(jù)對蝦不同發(fā)育階段進行調(diào)整。每天換水，換水量逐漸增加，仔蝦階段換水量達到100％。
中國對蝦體長達到3cm時候，對每個家系個體進行熒光標(biāo)記，以區(qū)分不同的家系。隨機選擇顏色組合，每個家系隨機抽取100尾，在每個家系個體的第六腹節(jié)處注射熒光標(biāo)記。家系的熒光標(biāo)記，為隨后的混養(yǎng)和WSSV攻毒測試做好準(zhǔn)備。
標(biāo)記后，每個家系隨機抽取50尾標(biāo)記個體，放入一個150m3水泥池中進行混養(yǎng)。在中國對蝦達12周齡時，測量26個半同胞(57個全同胞)家系個體體重；同時，每個家系總共抽取30尾標(biāo)記個體，分別放入3個2.5m3中，即570尾對蝦飼養(yǎng)在一個養(yǎng)殖缸。當(dāng)每尾對蝦平均體重長到1.7g時，進行WSSV攻毒測試。攻毒前試驗動物饑餓1天，然后分早晚兩次共飼喂10％體重的含WSSV的粉碎南美白對蝦，連續(xù)飼喂兩天。試驗用海水均經(jīng)過砂濾，整個試驗水溫控制在25.5±0.9℃。除飼喂感染組織時，試驗動物每天兩次飼喂含25％蛋白質(zhì)的商品餌料。每兩小時從養(yǎng)殖缸內(nèi)撈出死亡或瀕死的對蝦，并記錄它們的標(biāo)記顏色、死亡時體重、所在缸號和取出時間。計算每個個體的存活時間。
根據(jù)測量的個體體重、抗WSSV存活時間資料和個體的系譜信息，建立混合模型方程，通過REML(約束最大似然法)估計各個性狀的遺傳參數(shù)(遺傳方差、殘差、遺傳力，性狀間的遺傳相關(guān))，利用BLUP(最佳線性無偏預(yù)測)估算個體性狀的育種值。家系體重、抗WSSV存活時間的育種值為其家系內(nèi)個體育種值的平均值(表1)。
家系體重、抗WSSV存活時間等性狀育種值標(biāo)準(zhǔn)化通過下面的公式，對這兩個性狀育種值進行標(biāo)準(zhǔn)化。性狀育種值的標(biāo)準(zhǔn)化公式為 vij表示第i個家系j個性狀標(biāo)準(zhǔn)化育種值，aij表示第i個家系j個性狀育種值，a.j表示第j個性狀的平均育種值，σ.j表示第j個性狀的育種值標(biāo)準(zhǔn)差。在本實施例中，育種目標(biāo)包含性狀的數(shù)目為2個，家系的總數(shù)目為57個，57個家系體重、抗WSSV存活時間育種值的平均值分別為0.00、0.49(表1)，育種值的標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.35、3.60(表1)。依據(jù)公式計算得到的部分家系標(biāo)準(zhǔn)化育種值見表1。
家系選擇指數(shù)制定確定每個性狀在育種目標(biāo)中的重要性，用百分比數(shù)值表示，選擇指數(shù)公式為 p′＝[p1p2…pn]，vi＇＝[vi1vi2…vin]， i，j表示家系，性狀的編號，n表示性狀的個數(shù)，Ii表示第i個家系的選擇指數(shù)，p表示性狀在育種目標(biāo)中所占百分比向量，vi表示第i個家系性狀標(biāo)準(zhǔn)化育種值向量，r控制選擇指數(shù)間的變異程度大小，r越大，那么轉(zhuǎn)化后指數(shù)的方差和標(biāo)準(zhǔn)差越大，家系指數(shù)間的差異程度越大，在水產(chǎn)動物育種中，n一般取10。在本實施例中，育種目標(biāo)包含性狀的數(shù)目為2個，家系的總數(shù)目為57個，體重、抗WSSV存活時間在育種目標(biāo)中所占的百分比分別為70％、30％，r＝10。依據(jù)公式計算得到的部分家系選擇指數(shù)見表1。根據(jù)選擇指數(shù)從高到低排序，本實施例中保留選擇指數(shù)值大于100的家系，低于100的家系予以淘汰。
對于選留家系繼續(xù)進行養(yǎng)殖，當(dāng)個體發(fā)育至成蝦時(24周齡時)，將標(biāo)有數(shù)字序號的小塑料環(huán)(直徑3mm)，套入對蝦的眼柄，標(biāo)識個體。對于標(biāo)記的每個個體，測量其體重。根據(jù)每個家系存活的個體數(shù)目，計算其池塘存活率。
根據(jù)測量的體重、抗WSSV存活時間，池塘存活率等性狀資料和個體的系譜信息，建立混合模型方程，通過REML(約束最大似然法)估計各個性狀的遺傳參數(shù)(遺傳方差、殘差、遺傳力，性狀間的遺傳相關(guān))，利用BLUP(最佳線性無偏預(yù)測)估算個體性狀的育種值(表2)。
個體體重、池塘存活率、性狀抗WSSV存活時間等性狀育種值標(biāo)準(zhǔn)化。通過以下公式，對這3個性狀育種值進行標(biāo)準(zhǔn)化。性狀育種值的標(biāo)準(zhǔn)化公式為 vij表示第i個個體j個性狀標(biāo)準(zhǔn)化育種值，aij表示第i個個體j個性狀育種值，a.j表示第j個性狀的平均育種值，σ.j表示第j個性狀的育種值標(biāo)準(zhǔn)差。在本實施例中，育種目標(biāo)包含性狀的數(shù)目為3個，標(biāo)記個體的總數(shù)目為298個，298個標(biāo)記個體體重、池塘存活率和抗WSSV存活時間的育種值平均值分別為0.28、1.24、2.81(表2)，育種值的標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.60、3.19、3.66(表2)。依據(jù)公式計算得到的部分家系標(biāo)準(zhǔn)化育種值見表2。
個體選擇指數(shù)制定。確定3個性狀在育種目標(biāo)中的重要性，用百分比數(shù)值表示，選擇指數(shù)公式為 p′＝[p1p2…pn]，vi′＝[vi1vi2…vin]， i，j表示個體，性狀的編號，n表示性狀的個數(shù)，Ii表示第i個個體的選擇指數(shù)，p表示性狀在育種目標(biāo)中所占百分比向量，vi表示第i個個體性狀標(biāo)準(zhǔn)化育種值向量，r控制選擇指數(shù)間的變異程度大小，r越大，那么轉(zhuǎn)化后指數(shù)的方差和標(biāo)準(zhǔn)差越大，個體指數(shù)間的差異程度越大，在水產(chǎn)動物育種中，n一般取10。在本實施例中，育種目標(biāo)包含性狀的數(shù)目為3個，標(biāo)記個體的總數(shù)目為298個，體重、抗WSSV存活時間、池塘存活率在育種目標(biāo)中所占的百分比分別為60％、35％和5％，r取10。依據(jù)公式計算得到的部分個體選擇指數(shù)見表2。根據(jù)選擇指數(shù)從高到低排序，選擇次序靠前的個體，參考其近交系數(shù)，進行合理的交配設(shè)計，為下一代的育種計劃做好準(zhǔn)備。
表1部分家系體重育種值、抗WSSV存活時間的育種值、標(biāo)準(zhǔn)化育種值和選擇指數(shù) 表2部分標(biāo)記雄蝦體重、池塘存活率和抗WSSV存活時間育種值、標(biāo)準(zhǔn)化育種值和選擇指數(shù)
權(quán)利要求
1、一種中國對蝦多性狀育種制定選擇指數(shù)方法，其特征在于該方法包括性狀育種值標(biāo)準(zhǔn)化和選擇指數(shù)的制定
(1)、性狀育種值標(biāo)準(zhǔn)化通過BLUP方法計算得到每個個體或家系的育種值后，對育種值進行標(biāo)準(zhǔn)化，性狀育種值的標(biāo)準(zhǔn)化公式為
vij表示第i個個體或家系j個性狀標(biāo)準(zhǔn)化育種值，aij表示第i個個體或家系j個性狀育種值，a.j表示第j個性狀的平均育種值，σ.j表示第j個性狀的育種值標(biāo)準(zhǔn)差；
(2)、選擇指數(shù)的制定用每個性狀在育種目標(biāo)中的重要性，即百分比數(shù)值代替該性狀的經(jīng)濟加權(quán)系數(shù)，計算選擇指數(shù)，選擇指數(shù)公式為
p′＝[p1 p2…pn]，vi′＝[vi1 vi2…vin]，
i，j表示個體或家系，性狀的編號，n表示性狀的個數(shù)，Ii表示第i個個體或家系的選擇指數(shù)，p表示性狀在育種目標(biāo)中所占百分比向量，vi表示第i個個體或家系性狀標(biāo)準(zhǔn)化育種值向量，r控制選擇指數(shù)間的變異程度大小。
全文摘要
一種中國對蝦多性狀育種制定選擇指數(shù)方法，該方法包括性狀育種值標(biāo)準(zhǔn)化和選擇指數(shù)的制定。是通過BLUP方法計算出個體或者家系每個性狀的育種值后，對個體或者家系每個性狀的育種值進行標(biāo)準(zhǔn)化，然后按照每個性狀在育種目標(biāo)中的重要性進行百分比加權(quán)賦值，每個性狀標(biāo)準(zhǔn)化育種值與其百分比加權(quán)值的乘積和，即為選擇指數(shù)。以選擇指數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，就可以從高到底進行個體或者家系的選擇。本發(fā)明適應(yīng)于利用BLUP方法估計育種值的水產(chǎn)動物高級選擇育種項目，尤其是針對多個性狀的綜合選育，能夠快速、準(zhǔn)確、有效的進行家系或者個體的選擇。
文檔編號A01K61/00GK1957684SQ200610070100
公開日2007年5月9日 申請日期2006年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月14日
發(fā)明者欒生, 孔杰, 張勤 申請人:中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所