个体遗传评定选择指数法实用教案

1、第一节 简 介 个体遗传评定：即个体种用价值评定 个体遗传评定的目的： 对个体种用能力进行评估，找出遗传潜能好的个体留种，即对家畜遗传型的评估。 种用个体的要求 生产性能高、体质外形好、发育正常、繁殖(fnzh)性能好、合乎品种标准、种用价值高 个体遗传评定的方法： A、对质量性状的评定：多采用系谱调查和测交试验来判定遗传型 B、对数量性状的评定：多采用估计育种值的方法来进行评定 第1页/共44页第一页，共45页。第二节 育种值的概念及其信息(xnx)来源途径 一、育种值的概念 育种值又称为种用价值，是个体育种值的简称，指的是种用个体的遗传特性。就某一性状而言，则是个体的遗传型（基因型）。 数

2、量性状表型值是由个体的遗传和环境效应共同作用的结果，即 其中，能稳定遗传给下一代的是基因的加性效应（ ），它可通过育种改良得到(d do)稳定的改进。 个体加性效应的高低反映了它在育种上贡献的大小，因而称之为育种值。 PGEADIEARA第2页/共44页第二页，共45页。相关(xinggun)概念 1估计育种值 虽然育种值是可以稳定遗传(ychun)的，根据它进行种用个体选择可以获得稳定的选择进展。但是，育种值是不能直接度量的，所能测定的是包含育种值在内的各种遗传(ychun)效应和环境效应共同作用得到的表型值。 因此，只能利用统计学原理和方法，通过表型值和个体间的亲缘关系进行估计，由此得到的

3、估计值称为估计育种值（estimated breeding value，EBV或 ）。 A第3页/共44页第三页，共45页。相关(xinggun)概念 2估计传递力 对常染色体上的基因而言，后代的遗传基础由父母双方共同决定，一个亲本只有一半的基因遗传给下一代。 对数量性状来说，个体(gt)育种值的一半能够传递给下一代，在遗传评估中将它定义为估计传递力（estimated transmitting ability，ETA）。 即： 2EBVETA 第4页/共44页第四页，共45页。相关(xinggun)概念 3相对育种值 个体育种值占所在群体均值的百分比称为(chn wi)相对育种值（relat

4、ive breeding value，RBV）。 这是为了育种实践中便于比较个体育种值的相对大小而设定的。 有： (1) 100%ARBVP第5页/共44页第五页，共45页。相关(xinggun)概念 4综合育种值 对多性状选择时，需要估计个体多个性状的综合育种值（total breeding value），根据它进行选择可获得多个性状的最佳选择效果。 综合育种值是考虑了不同性状在育种上和经济上的重要性差异(chy)，用性状的经济加权值表示。 假设需要选择提高的目标性状共有n个，各性状的育种值分别为a1an，相应的经济加权值（economic weight）分别为w1wn，则综合育种值（H）可

5、定义为： 1niiHwa第6页/共44页第六页，共45页。二、育种(y zhng)值的信息来源 种用个体(gt)育种值的信息来源可用下图表示： 全同胞同胞 半同胞后裔种用价值自身性能系谱 祖父父 祖母 外祖父 母 外祖母第7页/共44页第七页，共45页。第三节 单性状育种(y zhng)值的估计 一、估计育种值的原理(yunl) 二、单项资料估计育种值 三、多项资料估计育种值 第8页/共44页第八页，共45页。一、估计育种(y zhng)值的原理： PGE ； GADI ；PADIE P=A+R D和I的效应由于基因的分离和重组，不能确实(qush)遗传。育种中能固定的只是基因加性效应的部分，

6、即基因的加性值（A），又叫育种值。只有育种值能确实(qush)地遗传给后代，故根据育种值进行选择。 第9页/共44页第九页，共45页。 育种值不能直接度量，只能从表型值进行间接估计(gj)。这种估计(gj)要运用回归原理进行（利用两个变量间的回归关系，从一个变量估计(gj)另一个变量）。 通用的回归方程为： 其中：x为自变量； y为因变量； bxy为y对x的回归系数。 yxxbyxy)(第10页/共44页第十页，共45页。由表型值估计(gj)育种值： 在大群体的均数中，各种偏差正负抵消， 故： 代入得： 方程中，回归系数bAP根据提供信息(xnx)的个体与估计育种值个体间亲缘关系不同而给予不同

7、加权的遗传力。 APPbAAP)(AP PPPbAAP)(第11页/共44页第十一页，共45页。回归系数bAP计算(j sun)通式 式中: 表示提供信息的个体与估计育种值个体间的亲缘系数 为各测量的表型值间的表型相关 当信息来源是一个个体多次度量均值时， 等于多次度量的重复(chngf)率 ； 当信息来源是n个同类个体单次度量均值时， 等于同类个体间的亲缘系数与性状遗传力的乘积( )。 表示提供信息的个体之间的亲缘系数。21(1)AAPpr nhbnrArprprerpr*2Ar h*Ar第12页/共44页第十二页，共45页。混合(hnh)家系的平均亲源相关系数： d为配种并产仔的母畜数dd

8、rA41第13页/共44页第十三页，共45页。个体育种值估计(gj)准确度的度量 表示的是利用选择指数估计(gj)育种值的准确度，实际上是选择指数与育种值之间的相关系数 利用表型值估计(gj)育种值的时候，估计(gj)准确度就是表型值与育种值之间的相关系数 根据生统理论有： 可知，个体育种值估计(gj)的准确度取决于提供信息个体与被估个体间的亲缘关系、性状的遗传力、重复力及可利用的信息量。 AAIGir AIrAPr( , )1 (1)APAAPPCOV A Pnrr hnr 第14页/共44页第十四页，共45页。二、单项资料(zlio)估计育种值 估计结果： 估计育种值(estimated

9、breeding value , EBV) 资料来源： 本 身 记 录 、 祖 先 记 录 、 同 胞 ( t n g b o ) 记 录 （ 全 同 胞 ( t n g b o ) 或 半 同 胞(tngbo)）、后裔记录 可根据单个记录进行估计育种值，也可根据多种资料进行复合评定。 第15页/共44页第十五页，共45页。 1、根据(gnj)个体记录其中： 表示个体x某性状的估计(gj)育种值（EBV）； Px 表示个体x该性状的表型值； 表示该性状的群体表型平均值； h2 表示该性状的遗传力公式含义：选择差遗传力 PhPPAxx2)(xAP第16页/共44页第十六页，共45页。（2）根据个

10、体(gt)的多次记录其中： 是个体x的n次记录(jl)的平均表型值； h(n)2 是n次记录(jl)平均值的遗传力 h(n)2 n 表示记录(jl)次数； re 表示各次记录(jl)间的相关系数（即重复率）PhPPAnnx2)()()()(nPenPArnnhVV) 1(12)(第17页/共44页第十七页，共45页。2、根据(gnj)祖先记录 根据系谱记录对种畜的育种值进行估计(gj)，最重要的是父母记录。 （1）只有一个亲本记录时： 其中： 为一个亲本n次记录的平均值 hp(n)2为亲本n次记录平均值的遗传力 PhPPAnPnPx2)()()()(nPP第18页/共44页第十八页，共45页。

11、（2）同时有父母的记录：其中： 、 为父亲(f qn)和母亲n次记录平均值hS(n)2、hD(n)2为父母n次记录平均值遗传力（3）利用双亲的一次记录：注意：用祖先记录估计的育种(y zhng)值不如根据个体本身记录准确，但可作为早期选种的依据。PhPPhPPAnDnDnSnSx2)()(2)()()( 5 . 0)( 5 . 0)(nSP)(nDPPhPPPADSx2)(5 . 0第19页/共44页第十九页，共45页。3、根据(gnj)同胞记录 （1）全同胞记录： 其中： 为全同胞的平均(pngjn)表型值； h(FS)2为全同胞均值的遗传力 h(FS)2= PhPPAFSFSx2)()()

12、()(FSP225 . 0) 1(15 . 0hnnh第20页/共44页第二十页，共45页。（2）半同胞(tngbo)记录： 其中： 为半同胞(tngbo)的平均表型值； h(HS)2 为半同胞(tngbo)均值的遗传力： h(HS)2 注意：同胞(tngbo)数越多，同胞(tngbo)均值遗 传 力 越 大 。 故 对 于 低 遗 传 力 性 状 ， 用 同 胞(tngbo)资料选种的可靠性大。PhPPAHSHSx2)()()()(HSP2225. 0) 1(125. 0hnnh第21页/共44页第二十一页，共45页。 利用同胞信息估计育种值的优点： 可进行早期选种 可进行限性性状的选择 可

13、进行本身难以度量的性状的选择 对低遗传率性状，同胞资料选种的可靠性大 缺点: 只能区别家系间优劣(yu li)，不能鉴别家系内好坏第22页/共44页第二十二页，共45页。4、根据后裔(huy)记录主要用于公畜选择 （1）公畜与随机母畜群体交配( jiopi)的后代： 其中： 是子女的平均表型值； h(0)2是子女均值的遗传力：h(0)22h(HS)2 即有： 由后裔资料估计育种值的可靠性高于用半同胞资料估计育种值。 PhPPAx2)0(0)(0PPhPPAHSx2)(0)(2第23页/共44页第二十三页，共45页。（2）与配母畜(mch)为挑选出的群体PhhPPPPAODx2)(20)(5 .

14、 0)(PhhPPPPAHSDx2)(20)()(2或：第24页/共44页第二十四页，共45页。三、多项资料(zlio)估计育种值 即：利用多种亲属信息育种值估计 有多种资料来源(liyun)时，由于亲属间亲缘相关系数的差异，要利用不同的偏回归系数对各项资料进行加权，以求得复合育种值。 不同资料来源(liyun)的比较： 祖先资料估计育种值的可靠性较差； 对于遗传力低的性状，同胞选择优于个体选择，遗传力高时，相反； 对于遗传力高而本身又能直接度量的性状，个体选择的效果优于后裔测定。 第25页/共44页第二十五页，共45页。简化的复合(fh)育种值估计 由于计算偏回归系数的过程复杂，故简化： 简

15、化处理(chl)的方法： 在单项育种值基础上，根据性状高低给予不同的加权值，并使各项加权值之和为1。即： 式中的A1A4分别代表哪种信息估计的育种值由性状的h2来确定，如有缺项，该项以零计。 12340.10.20.30.4xAAAAA第26页/共44页第二十六页，共45页。22111222223334441234222211223344();();();()0.10.20.30.40.1()0.2()0.3()0.4()xAP P hPAPP hPAPP hPAPP hPAAAAAP P hPP hPP hPP hP 0.20.2亲本亲本自身自身同胞同胞后裔后裔 0.60.6亲本亲本同胞同胞

16、自身自身后裔后裔 0.60.6亲本亲本同胞同胞后裔后裔自身自身第27页/共44页第二十七页，共45页。第四节 多性状(xngzhung)综合遗传评定 一、多性状的选择方法： 实际育种过程中，必须同时考虑对多个性状进行选择多性状综合遗传(ychun)评定。 顺序选择法 独立淘汰法 综合选择（选择指数）法 多性状BLUP法第28页/共44页第二十八页，共45页。 制订选择计划的步骤： 1、各性状表型参数和遗传(ychun)参数的估计； 2、各性状经济加权值的确定； 3、选择强度的估计； 4、选择指数的制订和选择效果的估计； 5、计算个体指数值，确定选择策略第29页/共44页第二十九页，共45页。二

17、、综合(zngh)选择指数的制订简化选择指数的制订(zhdng) 通用选择指数的制订(zhdng)第30页/共44页第三十页，共45页。（一）简化(jinhu)选择指数的制订 常用的简化选择指数公式： 为第个性状的经济加权值； 为第个性状的遗传(ychun)加权值（遗传(ychun)率）； 为第个性状的个体表型值； 为第个性状的群体均值； 为简化选择指数。 2221 1112222211.()()()()nnnnniiiiiIWhPPW hPPW hPPWhPPiW2ihiPiPI第31页/共44页第三十一页，共45页。 为了便于比较和相加，将各性状的离差标准化，即： 因为(yn wi) 的变

18、化趋势与 的变化一致，由此衍生出第二种表达式： 22211221 1221221()()()()nnnnnniiiiiiPPPPPPIWhW hW hPPWh()iiPPiP212.niiiiiPIWh第32页/共44页第三十二页，共45页。 上式中，不同(b tn)性状在指数中占的比重受 大小的影响很大， 小的性状占比重较大，而一些受环境影响大的重要经济性状的 值大，在指数中占的比重就小，这显然是不合理的。 为了克服这一缺点，改用性状的群体均值来标准化性状的表型值，就获得了第三种表达式 ： iii213.niiiiiPIWhP第33页/共44页第三十三页，共45页。（二）通用(tngyng)

19、选择指数的制订 出发点：经济上获得最大遗传进展 思路：结合考虑经济上的遗传进展（综合育种值H）和综合选择指数值（I），使两者相关(xinggun)达最大。 HW1A1W2A2WnAn I b1P1 + b2P2 + + bnPn 其中：Wi为各性状的经济加权值； Ai为各性状育种值； Pi为各性状表型值； bi为H和I相关(xinggun)达到最大时的待定系数第34页/共44页第三十四页，共45页。目标：使H与I相关(xinggun)达到最大（LS法） 当以下关系(gun x)成立时，H与I的相关性达到最大： b1P11+b2P12+bnP1nW1A11W2A12WnA1n b1P21+b2P

20、22+bnP2nW1A21W2A22WnA2n b1Pn1+b2Pn2+bnPnnW1An1W2An2WnAnn第35页/共44页第三十五页，共45页。例如(lr)：对两个性状的选择 有：b1P11+b2P12W1A11W2A12 b1P21+b2P22W1A21W2A22其中：P11、P22为性状1和2的表型方差(fn ch)； A11和A22为性状1和2的遗传方差(fn ch)； P12P21为性状1和2的表型协方差(fn ch)； A12A21为性状1和2的遗传协方差(fn ch)第36页/共44页第三十六页，共45页。将上式用矩阵(j zhn)表示Pb=AW 解得： b=P-1AW 其

21、中：P表示(biosh)方差、协方差矩阵； A表示(biosh)遗传方差、协方差矩阵； W表示(biosh)经济加权值矩阵； b表示(biosh)待定系数矩阵； P1为P的逆矩阵 第37页/共44页第三十七页，共45页。注意(zh y)： 同时对n个性状选择时，每个性状的选择反应是单个性状选择时的 。 此结论( jiln)成立的条件为： 1、所选性状间无相关； 2、各性状有相同的遗传力和标准差； 3、选择强度和经济加权值相同。n1第38页/共44页第三十八页，共45页。第五节 选择指数法应用(yngyng)的注意事项一、应用选择指数的前提 所有观测值间没有系统环境效应（场、年度、季节等），或者

22、在使用前对系统环境效应进行了校正；侯选个体(gt)间不存在固定遗传差异，即要求个体(gt)源于同一遗传基础的群体（导致了选择指数法不能用于对不同群体和不同世代个体(gt)间进行比较）；各种群体参数已知。如误差方差协方差、育种值方差协方差等都已知。 第39页/共44页第三十九页，共45页。 实际情况下，上述三个条件往往是不成立的。 鉴于选择指数法有这些缺陷，所以提出多性状BLUP（Best Linear Unbiased Prediction,最优线性无偏预测）育种值预测法，这种方法的思想就是在消除各种系统环境(hunjng)误差的基础上，充分利用各方面的信息，对个体的育种值进行一种最优化的准确估计。 BLUP方法应用起来比较复杂，所以在实际生产中，特别是一般