中国荷斯坦青年牛繁殖性状的固定模型

中国荷斯坦青年牛繁殖性状的固定模型

繁殖性能是影响奶牛业经济效益的重要因素之一。奶牛繁殖性能的好坏直接影响着其产奶年限及终生产奶量。青年牛的繁殖性能与成母牛的产奶量和繁殖性能存在高度相关,同时也反映了牛群饲养管理水平,因此青年牛的繁殖性能在遗传选择及饲养管理中起着非常重要的作用。反映青年牛繁殖性能的指标主要包括初次配种年龄(Ageatfirstservice,AFS)、初次产犊年龄(Ageatfirstcalving,AFC)、首次输精56d不返情率(First-servicenonreturnrateto56dNRR)、首次输精妊娠率(Conceptionrateforfirstservice,CR)及首次输精到成功妊娠之间间隔天数(Daysfromfirstservicetoconception,FSTC)等。Pirlo等(2000)报道,意大利荷斯坦牛的AFC平均为28.12个月(20～36月),并发现AFC对产奶量等生产性状具有正效应。Jamrozik等(2005)研究报道加拿大荷斯坦牛的AFS平均为499.7d(274～639d),且AFS较大的青年牛,NRR较高,FSTC较小。繁殖性状虽然不能直接体现动物个体的生产性能,但是它们与许多功能性状之间存在着显著相关。繁殖性能较差的母牛,被淘汰的几率较高,繁殖性能不佳的群体,经济效益差,只能通过淘汰来提高整体的健康水平及繁殖性能。国外对奶牛繁殖性状的研究逐渐增多,但是国内由于繁殖数据的资料收集所限,在此方面的研究还较少。韩广文等(2007)对黑龙江荷斯坦牛群几个繁殖性状的遗传力进行估计,发现繁殖性状属低遗传力性状;于孟虎等(2002)对荷斯坦牛体尺、体重性状与繁殖性状的相关分析发现,它们之间存在中等以上或者弱的正相关;王国红等(2003)对中国荷斯坦牛初配日龄进行了相关调查。本研究通过收集大量的数据,对中国荷斯坦青年牛部分繁殖性状进行分析,旨在了解其遗传规律及相关影响因素,为提高奶牛繁殖性能提供理论参考。1材料和方法1.1试验结果及分析以北京地区23个规模化奶牛场的中国荷斯坦青年牛各繁殖性状记录为研究材料,收集整理了1988～2011年间的72193条青年牛配种、产犊、繁殖记录。根据数据资料的基本情况,本研究主要针对以下4个性状进行分析:1)青年牛首次输精日龄(AFI):青年牛个体首次配种日期与出生日期之间的间隔天数。2)青年牛首次妊娠日龄(AFP):青年牛个体首次确定妊娠日期与出生日期之间的间隔天数。3)第一次产犊日龄(AFC):与配母牛首次产犊日期与出生日期之间的间隔天数。4)青年牛重复输精次数(NS):青年牛首次输精到确定妊娠之间的重复输精次数。本研究首先剔除系谱记录不完整的数据,根据相关文献和奶牛正常繁殖生理规律,设定繁殖性状筛选标准如表1所示。1.2不同固定效应模型的单因素分析本研究采用统计分析软件SAS(StatisticalAnalysisSystem)9.1的方差分析(ANOVA)过程和最小二乘分析(GLM)过程,针对不同资料结构分析了不同牛场、出生年份、出生季节及公牛等固定效应对奶牛群体繁殖性状的影响。所用固定效应模型为:其中,yijklm为i场j出生年份k出生季节l公牛女儿的繁殖性状观察值(AFI,AFP,AFC,NS),μ为总体均值,αi为第i个牛场的固定效应(i=1～23),βj为第j个出生年份的固定效应(j=2000～2009年),δk为第k个出生季节的固定效应(k=1～4),ωl为第l头公牛的固定效应(k=1～105),eijklm为随机误差。根据北京市气候情况和相关文献将12个月划分为4个季节(表2):2结果与分析2.1青年牛各繁殖性状的描述性统计量根据表1的筛选标准,获得了105头公牛的25705头女儿繁殖性能记录。表3列出了青年牛各繁殖性状的描述性统计量。北京地区中国荷斯坦青年牛的平均首次输精日龄、首次妊娠日龄、第一次产犊日龄和重复输精次数分别为513.30d、532.60d、811.30d和1.44次。2.2青年牛繁殖性状表4可见,除出生季节效应对青年牛重复输精次数有显著影响(P<0.05)之外,牛场、出生年份、出生季节及公牛效应均对青年牛的4个繁殖性状存在极显著影响(P<0.01)。2.2.1生长性状的比较如图1所示,不同牛场的青年母牛各繁殖性状存在着显著差异。不同牛场之间,性状AFI最大值与最小值之间的差值约为75d,性状AFP最大值与最小值之间的差值约为60d,性状AFC最大值与最小值之间的差值约为62d,性状NS最大值与最小值之间的差值约为1.4次。由图1A可以看出,第23个场的AFI、AFP及AFC值都较高,这些性状的高低直接反映了一个牛场的繁殖效率。可见,牛场不同的饲养管理水平直接影响了奶牛繁殖性能的好坏。2.2.2生长和饲养管理条件对ns值的影响如图2所示,不同出生年份的奶牛个体之间,各繁殖性状存在着显著的差异。除NS外,青年牛的各繁殖性状数值随着年份的增加整体呈下降趋势。性状AFI、AFP及AFC最大值与最小值之间的差值分别为153d、144d及140d,最大值均出现在2000年,最小值出现在2009年。可见,随着饲养管理水平的不断提高,后备牛发育成熟期逐渐提前,从而造成初配日龄、首次妊娠日龄和初产日龄逐年下降。NS最大值与最小值之间差值为0.8次,并且随着年份的增加整体呈递增趋势。NS值在2000年为最小,从2004年开始明显上升,在2006、2007年达到最高值,之后又有所下降。这可能是因为牛场从2004年开始使用性控冻精配种,且之后用量逐年加大,而性控精液妊娠率相对较低,因此在2004年到2006年间平均配种次数逐渐增加。随着饲养管理水平的提高和性控冻精配种操作技术的规范化,从2006年到2009年配种次数又呈逐年下降趋势。2.2.3fp、afc在不同季节和季节动态生长情况下的生长性状表1如图3所示,奶牛个体在不同出生季节之间,各繁殖性状存在差异。对于性状AFI、AFP及AFC,最小值均出现在秋季,最大值出现在冬季,这是因为冬季出生的奶牛个体犊牛期生长缓慢可能影响了后期的生长发育,而造成性成熟期延迟;而秋季气候干燥、凉爽适合犊牛生长发育,性成熟期较早。对于性状NS,最大值出现在夏季,最小值在秋冬季节。2.2.4不同配车比及afc性状的变化表4列出了各性状排序之后前五名和后五名的公牛编号,可以看出,不同公牛对其女儿繁殖性状的影响存在着显著差异。其中,AFI、AFP及AFC三个性状在不同公牛间的变化趋势基本一致,均以94号公牛为最低值,58号公牛为最高值。三个性状的最大值与最小值之间的差值分别为:91.19d,252.48d和107.42d。性状NS的变化趋势则与这三个性状不完全一致,以90号和96号公牛分别为最大值和最小值,它们之间的差值为1.27次。可见,青年牛繁殖性状除受到饲养管理水平等环境因素影响外,在很大程度上还受到遗传因素的影响。3讨论3.1科学确定合理的接种时间及对繁殖性能的影响本研究中,北京地区中国荷斯坦青年牛的平均初配日龄为513.30d,略低于Raheja等在1989年的研究结果(580.2d),相比2004年Muir等(504.06d)以及2005年Jamrozik等(499.7d)的研究结果较高。在本研究的23个奶牛场中,青年牛首次配种日龄存在较大差异。第23牛场的母牛平均首次配种时间晚于其余22个牛场,第15牛场母牛的首次配种时间是所有牛场中最早的,这两个牛场的平均青年牛首次配种时间相差75d。可见,不同的饲养管理水平对首次配种时间具有较大影响。根据近10年的数据资料显示,青年牛首次配种时间逐渐提前。2000年到2009年间出生的母牛,从出生到配种之间间隔的缩短约153d,这一下降趋势与其他研究报道类似,可能是由于我国奶牛饲养水平逐渐提高,奶牛性成熟期逐渐提前。也可能是由于生产实际需要及观念的转变,提前配种可以大大减小饲养青年牛所需的各项消耗,降低饲养成本,同时可以使奶牛提早进入生产周期,增加其使用年限以提高经济效益。然而,青年牛早期配种要与饲养管理水平及奶牛的实际发育情况相一致,过早的配种及初产会由于身体发育不足而影响后期的产奶量,导致终生产奶量的下降,进而影响经济效益。因此,青年牛的适时配种在奶牛生产管理中起着重要的作用。季节因素对奶牛个体的繁殖性能有所影响,其主要原因是环境温度、湿度的变化影响了奶牛的生长发育。北京地区为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候,夏季高温多雨,冬季寒冷干燥,春、秋季短促。根据这些气候特点,我们将奶牛出生年中的12个月份划分为春、夏、秋、冬四个季节,分别为4～5月、6～8月、9～10月及11～3月。不同季节出生的奶牛,各项繁殖性能存在着一定的差异。秋季出生的奶牛,由于环境舒适利于其生长发育因而青春期出现的较早;而在冬季出生的奶牛,由于环境寒冷往往造成生长发育迟缓导致性成熟晚,进入青春期也较晚。根据中国荷斯坦牛的生理特点,初情期一般在6～9月龄,初配年龄在15～18月龄左右。但随着品种的不断改良及饲养管理水平的逐渐提高,荷斯坦牛的初情期及初配年龄逐渐提前。秋季出生的母牛,会经过一个漫长的冬天,然后在下一年春季的时候开始进入初情期。初情期是母牛性成熟的初级阶段,是具有繁殖能力的开始,这一阶段处于春季,气候凉爽干燥,母牛能得到良好的发育,为以后良好的生产性能奠定基础。初情期后,母牛的生殖器官发育增快,直至生殖机能比较成熟,具备了正常的繁殖能力,便进入了初冬,此时母牛既有充足的饲料供应,又不会受到夏季高温多雨所带来的各种应激的影响,可以较早地对其进行初次配种。冬季出生的母牛则恰恰相反,初情期发生在秋季,但适合初次配种的阶段却在夏季,此时北京地区高温多雨,闷热潮湿的环境条件会对母牛产生一定程度的热应激,使其配种年龄有所延迟。研究表明,公牛是影响其女儿终生生产、繁殖能力等各项性能的一个十分重要的因素,各国的育种方案也都以公牛的繁殖性能作为选育重点。在本研究中发现,不同公牛对其女儿的繁殖性能存在着显著的影响。由此可见,遗传因素在奶牛繁殖性能方面起着非常重要的作用。3.2青年牛妊娠日龄本研究中,青年牛首次妊娠日龄平均为532.60d与平均初配日龄之间相差约19d。而Abe等(2009)在对日本荷斯坦青年牛的研究中,平均妊娠日龄为545.0d,与其初配日龄之间差值为26.4d,高于本研究结果。青年牛的妊娠日龄反映了奶牛个体的受孕能力,如果首次配种成功,青年牛的初配日龄便与妊娠日龄相同。如首次配种未能使母牛成功妊娠,则需要进行重复输精,直至确定成功妊娠。受孕能力强的奶牛个体,第一次配种到成功妊娠所需的天数就少,可以减少这一期间的各种饲养管理消耗以及配种费用。在第23牛场青年牛中,虽然初配日龄最晚,但其妊娠日龄不是最晚,而初次配种时间较早的15场,青年牛成功妊娠时间也不是最早。平均妊娠最早是第11场,但该场的初次配种时间为487d左右,在所有场中处于中间位置。同时,配种时间最晚的23场,配种到确定妊娠之间的平均间隔天数最少。配种最早的15场奶牛则需要约50d才能成功妊娠,所需天数最多。可见,青年牛妊娠日龄既受到青年牛初配日龄影响也受到其他因素的影响,如饲养管理水平、配种员技术水平等。但总体来说,适宜的初配日龄可能是影响奶牛妊娠日龄的核心因素。与初配日龄相类似,妊娠日龄随着母牛个体出生年份的增加也呈现下降趋势,但下降趋势较初配日龄缓和许多。虽然2000年对青年牛的配种较晚,但是配种与妊娠之间的间隔最小。从图2A中看出,随着出生年份的增加,初配日龄大幅度下降,而配种与成功妊娠之间的间隔却逐渐增加,直至2006、2007年,这一间隔达到最大。之后的几年中,初配日龄的下降趋势变缓,妊娠日龄的下降幅度却有所增加,说明首次输精到成功妊娠之间的间隔在不断缩短。这可能是因为在开始阶段虽然认识到提早配种可以提高饲养经济效益,但由于饲养管理水平限制了青年牛的生长发育,造成首次输精到成功妊娠之间的时间间隔增加。随着饲养者对青年牛的不断重视,饲养水平不断提高,使青年牛提早达到性成熟期,缩短了首次输精与成功妊娠之间的时间间隔。出生季节对青年牛妊娠日龄的影响,与初配日龄基本一致。秋季出生的母牛较早开始配种,确定妊娠的时间也相应较早。虽然秋季出生的母牛初次配种与成功妊娠之间所需时间最短,但不同季节之间,初次配种与成功妊娠之间的间隔天数差别不大,可见季节因素对青年牛受孕能力的影响没有对于首次配种时间的影响显著。3.3产蚤、妊娠和出生年份对产蚤的影响初产日龄可以同时反映母牛个体的性成熟早晚以及其受孕能力。本研究中,母牛第一次产犊的平均日龄为811.30d,相比GhaviHossein-Zadeh(2011)对伊朗荷斯坦牛的研究(794.4d)较高,而略低于Pirlo等(2000)对意大利荷斯坦牛的研究报道(843.6d)。产犊日龄和妊娠日龄在不同牛场间的差异相比初配日龄较小,变化趋势也较为平缓,这是因为相对于配种日龄和初次配种到成功妊娠间隔天数来说,妊娠期长短的差异较小,使得产犊日龄与妊娠日龄的变化趋势较为一致。出生年份对第一次产犊日龄的影响也较初配日龄小很多,但总体还是呈下降趋势。初产日龄随年份增加而提前的趋势在其他研究中也有报道。与前述两个性状一致,出生于秋季的母牛第一次产犊较早,而冬季出生的母牛较晚,但是差异不大。与妊娠日龄及初配日龄受公牛影响的趋势相比,公牛对第一次产犊日龄的影响与对妊娠日龄的影响趋势之间较为吻合。3.4青年牛重复输精次数的时间变化重复输精次数反映了青年牛的受孕能力。早期研究中由于输精记录的资料不完善,缺乏对此类性状的研究,但随着管理水平的提高及输精记录的完善,近些年很多对繁殖性状的研究中都对重复输精次数进行了分析。