專利名稱：中國對蝦多性狀育種制定選擇指數方法
技術領域：
本發明屬于水產動物選擇育種技術，是一種在選擇育種過程中利用選擇指數有效地進行家系選擇和個體選擇的方法。
背景技術：
現代選擇育種研究中，個體或者家系多個性狀選育其選擇指數的制定是建立在育種性狀育種值估計的基礎上，而性狀育種值的估計主要是建立在混合模型方程基礎上的最佳線性無偏預測(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，估計出固定的環境效應和遺傳效應以及隨機的遺傳效應，增加了育種值估計的的可靠性。在一些水產動物如大西洋鮭、大麻哈魚、虹鱒魚、尼羅羅非魚等物種上，都已經開展了多性狀BLUP育種的應用。依據家系或個體各性狀育種值進行個體選擇指數的制定時，需要計算各個性狀的經濟加權系數。經濟加權系數的確定，一般通過性狀經濟分析法進行，主要包括利潤方程法、差額法和回歸法，涉及到產品的市場價格，市場供需平衡，經濟狀況好壞、生產經營水平等多種因素，對于剛起步的水產動物選擇育種研究的而言，由于缺乏一個有效的育種規劃系統和一個長期的經驗數據積累，基礎相對薄弱，因此經濟加權系數估計困難且偏差較大。Hazel(1977)認為不正確的加權值可能導致期望選擇進展下降。本發明利用性狀在育種目標中的重要性，即百分比代替經濟加權，以性狀育種值的標準化為基礎，制定選擇指數，提高選擇的效率和準確度。目前，國內外尚未見到在水產動物育種中采用本發明制定選擇指數的報道。
發明內容
本發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，然后對其進行標準化，按照它們在育種目標中的重要性進行百分比加權賦值，制定出一個綜合選擇指數，據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。
本發明是按照以下技術方案完成的它的方法包括性狀育種值標準化、選擇指數的制定。
1、性狀育種值標準化通過BLUP方法計算得到每個個體(或家系)的育種值后，對育種值進行標準化；性狀育種值的標準化公式為 vij表示第i個個體(或家系)j個性狀標準化育種值，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個性狀的育種值標準差； 2、選擇指數的制定用每個性狀在育種目標中的重要性，即百分比數值代替該性狀的經濟加權系數，計算選擇指數。選擇指數公式為 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，Ii表示第i個個體(或家系)的選擇指數，p表示性狀在育種目標中所占百分比向量，vi表示第i個個體(或家系)性狀標準化育種值向量，r控制選擇指數間的變異程度大小，r越大，那么轉化后選擇指數的方差和標準差越大，個體(或家系)選擇指數間的差異程度越大，在水產動物育種中，n一般取10。
本發明與已有技術相比，其特點 1、適應于采用數量遺傳學方法的水產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中的重要性，即百分比數值代替了各個性狀的經濟加權系數，避免了復雜的經濟加權系數的制定和計算，同時也能夠對那些不能夠計算經濟加權系數的性狀進行選育。
3、對個體每個性狀的育種值進行了標準化，消除了由于各個性狀表型值度量單位以及標準差的不同對選擇指數的影響，提高了選擇的準確度。
具體實施例方式 下面通過實施例詳細敘述本發明中國對蝦多性狀育種制定選擇指數方法。
本發明利用性狀在育種目標中的重要性，即百分比數值代替經濟加權，以性狀育種值的標準化為基礎，制定選擇指數，提高選擇的效率和準確度。
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；然后利用測量的數據和系譜通過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準化，按照它們在育種目標中的重要性進行百分比加權賦值，計算選擇指數；最后根據選擇指數進行順序排隊，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殖品種之一，在近十多年的養殖生產中，中國對蝦WSSV病害嚴重，養殖環境惡化等問題變得更加突出，其產量也在不斷下降，優良養殖品種便成為制約我國對蝦養殖業發展的首要因素。針對中國對蝦的養殖現狀，確定其育種目標為培育生長快、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尾雌蝦建立基礎群體。利用性腺發育成熟的親蝦，通過人工授精技術，采用巢式設計，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)在養殖過程中，要進行苗種培育的標準化，包括每個家系個體數量、水環境以及餌料投放和藥物使用等管理措施，把家系間環境差異降至最低。受精卵孵化后，進行第1次家系個體數量標準化，每個家系取3000尾幼體，分別放入200L的桶內進行培育。仔蝦期第1天，進行第2次家系個體數量標準化，每個家系的個體數量降至300尾；仔蝦期第20天，進行第3次家系個體數量標準化，每個家系的個體數量標準化為100尾，移到室外3m3圓桶內進行培育。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對蝦不同發育階段進行調整。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記，以區分不同的家系。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處注射熒光標記。家系的熒光標記，為隨后的混養和WSSV攻毒測試做好準備。
標記后，每個家系隨機抽取50尾標記個體，放入一個150m3水泥池中進行混養。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尾標記個體，分別放入3個2.5m3中，即570尾對蝦飼養在一個養殖缸。當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，連續飼喂兩天。試驗用海水均經過砂濾，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％蛋白質的商品餌料。每兩小時從養殖缸內撈出死亡或瀕死的對蝦，并記錄它們的標記顏色、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(遺傳方差、殘差、遺傳力，性狀間的遺傳相關)，利用BLUP(最佳線性無偏預測)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準化通過下面的公式，對這兩個性狀育種值進行標準化。性狀育種值的標準化公式為 vij表示第i個家系j個性狀標準化育種值，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個性狀的育種值標準差。在本實施例中，育種目標包含性狀的數目為2個，家系的總數目為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)，育種值的標準差分別為0.35、3.60(表1)。依據公式計算得到的部分家系標準化育種值見表1。
家系選擇指數制定確定每個性狀在育種目標中的重要性，用百分比數值表示，選擇指數公式為 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，Ii表示第i個家系的選擇指數，p表示性狀在育種目標中所占百分比向量，vi表示第i個家系性狀標準化育種值向量，r控制選擇指數間的變異程度大小，r越大，那么轉化后指數的方差和標準差越大，家系指數間的差異程度越大，在水產動物育種中，n一般取10。在本實施例中，育種目標包含性狀的數目為2個，家系的總數目為57個，體重、抗WSSV存活時間在育種目標中所占的百分比分別為70％、30％，r＝10。依據公式計算得到的部分家系選擇指數見表1。根據選擇指數從高到低排序，本實施例中保留選擇指數值大于100的家系，低于100的家系予以淘汰。
對于選留家系繼續進行養殖，當個體發育至成蝦時(24周齡時)，將標有數字序號的小塑料環(直徑3mm)，套入對蝦的眼柄，標識個體。對于標記的每個個體，測量其體重。根據每個家系存活的個體數目，計算其池塘存活率。
根據測量的體重、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(遺傳方差、殘差、遺傳力，性狀間的遺傳相關)，利用BLUP(最佳線性無偏預測)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準化。通過以下公式，對這3個性狀育種值進行標準化。性狀育種值的標準化公式為 vij表示第i個個體j個性狀標準化育種值，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個性狀的育種值標準差。在本實施例中，育種目標包含性狀的數目為3個，標記個體的總數目為298個，298個標記個體體重、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)，育種值的標準差分別為0.60、3.19、3.66(表2)。依據公式計算得到的部分家系標準化育種值見表2。
個體選擇指數制定。確定3個性狀在育種目標中的重要性，用百分比數值表示，選擇指數公式為 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，Ii表示第i個個體的選擇指數，p表示性狀在育種目標中所占百分比向量，vi表示第i個個體性狀標準化育種值向量，r控制選擇指數間的變異程度大小，r越大，那么轉化后指數的方差和標準差越大，個體指數間的差異程度越大，在水產動物育種中，n一般取10。在本實施例中，育種目標包含性狀的數目為3個，標記個體的總數目為298個，體重、抗WSSV存活時間、池塘存活率在育種目標中所占的百分比分別為60％、35％和5％，r取10。依據公式計算得到的部分個體選擇指數見表2。根據選擇指數從高到低排序，選擇次序靠前的個體，參考其近交系數，進行合理的交配設計，為下一代的育種計劃做好準備。
表1部分家系體重育種值、抗WSSV存活時間的育種值、標準化育種值和選擇指數 表2部分標記雄蝦體重、池塘存活率和抗WSSV存活時間育種值、標準化育種值和選擇指數
權利要求
1、一種中國對蝦多性狀育種制定選擇指數方法，其特征在于該方法包括性狀育種值標準化和選擇指數的制定
(1)、性狀育種值標準化通過BLUP方法計算得到每個個體或家系的育種值后，對育種值進行標準化，性狀育種值的標準化公式為
vij表示第i個個體或家系j個性狀標準化育種值，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個性狀的育種值標準差；
(2)、選擇指數的制定用每個性狀在育種目標中的重要性，即百分比數值代替該性狀的經濟加權系數，計算選擇指數，選擇指數公式為
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，Ii表示第i個個體或家系的選擇指數，p表示性狀在育種目標中所占百分比向量，vi表示第i個個體或家系性狀標準化育種值向量，r控制選擇指數間的變異程度大小。
全文摘要
一種中國對蝦多性狀育種制定選擇指數方法，該方法包括性狀育種值標準化和選擇指數的制定。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準化，然后按照每個性狀在育種目標中的重要性進行百分比加權賦值，每個性狀標準化育種值與其百分比加權值的乘積和，即為選擇指數。以選擇指數為標準，就可以從高到底進行個體或者家系的選擇。本發明適應于利用BLUP方法估計育種值的水產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 優先權日2006年11月14日
發明者欒生, 孔杰, 張勤 申請人:中國水產科學研究院黃海水產研究所