奶水牛乳房線性性狀主成分分析研究

陸呈委，鄧廷賢，譚正準，韋科龍，黃 健，李 輝，梁賢威，龐春英

(中國農業(yè)科學院廣西水牛研究所 廣西水牛遺傳繁育重點實驗室，廣西 南寧 530001)

?

科學試驗

奶水牛乳房線性性狀主成分分析研究

陸呈委，鄧廷賢，譚正準，韋科龍，黃 健，李 輝，梁賢威，龐春英

(中國農業(yè)科學院廣西水牛研究所 廣西水牛遺傳繁育重點實驗室，廣西 南寧 530001)

[目的]為進行奶水牛乳房線性性狀的主成分分析，[方法]本試驗在廣西水牛研究所種畜場隨機選取了49頭奶水牛，進行了乳頭左右間距(Х1)、乳頭前后間距(Х2)、乳頭交叉間距(Х3)、乳頭長(Х4)、后乳房寬(Х5)、乳房深度(Х6)、乳房高度(Х7)和前乳房附著度(Х8)等乳房線性性狀的主成分分析及載荷圖繪制。[結果]顯示，奶水牛8個乳房線性性狀可簡化為3個主成分(占信息總量的62.68 %)，其中可選取乳頭左右間距、乳頭交叉間距、乳頭長度和乳房深度作為代表性的性狀指標。[結論]載荷圖分析表明，Х1和Х3的距離最近，可視為同類性狀。對奶水牛乳房線性性狀進行主成分分析，選出具有代表性的性狀指標，可為今后奶水牛的選育和改良研究提供參考依據(jù)。

水牛；乳房線性性狀；主成分分析；主成分載荷圖

主成分分析的目的就是降維，可根據(jù)性狀間的相關性，找出能反映主要信息的少數(shù)幾個相互獨立的綜合性狀，已成為研究畜禽品種分類、起源進化、選育以及各種生產(chǎn)性能指標分類的重要手段。產(chǎn)奶量是奶牛育種中最重要的考察指標之一，而乳房線性性狀則是影響產(chǎn)奶量的主要因素之一?；谌榉烤€性性狀進行主成分分析是奶牛育種指標選擇的重要手段，已在奶牛生產(chǎn)中得到了廣泛應用[1]。王力生等[2](2007)證實了后乳房高度、后乳房寬度和乳靜脈長度與淮南地區(qū)荷斯坦牛產(chǎn)奶量呈正相關(\%P\%<0.05)，乳房深度、乳頭長度和乳頭直徑則與產(chǎn)奶量呈負相關(\%P\%<0.05)。Muhammad等[3](2013)則證明了巴基斯坦尼里拉菲水牛的乳靜脈、乳頭長度、乳頭直徑與產(chǎn)奶量存在較高的相關性。程郁昕等[4](2009)利用主成分分析方法探索了荷斯坦牛乳房線性性狀對305 d產(chǎn)奶量影響，結果表明，乳房附著強、后房高度高、后房寬度寬、懸韌帶強度高、乳房深度適中的奶牛有著較高的305 d產(chǎn)奶量，揭示了前房附著、后房高度、乳房深度等指標可作為選擇305 d產(chǎn)奶量時主要考慮的性狀。本試驗旨在利用主成分分析方法對奶水牛乳房線性性狀進行分析，篩選出具有代表性的性狀指標，為今后奶水牛的選育、品種改良等研究提參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

選擇廣西壯族自治區(qū)水牛研究所種畜場，隨機選取了成年奶水牛49頭，其中摩拉水牛15頭，尼里-拉菲水牛9頭，雜交水牛24頭(摩拉或尼里-拉菲水牛與廣西本地水牛的雜交后代)

1.2 體尺測定內容與方法

在相同的飼養(yǎng)條件下，測量每頭奶水牛個體的乳頭左右間距(Х1)、乳頭前后間距(Х2)、乳頭交叉間距(Х3)、乳頭長(Х4)、后乳房寬(Х5)、乳房深度(Х6)、乳房高度(Х7)和前乳房附著度(Х8)等8個乳房線性性狀指標。測量方法參照儲明星等[5](1999)所述的方法執(zhí)行。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運用R語言主成分分析數(shù)據(jù)包及Excel程序進行數(shù)據(jù)整理和分析。

2 結果與分析

2.1 乳房線性性狀測量值

成年奶水牛乳房線性性狀測量值見表1。乳房線性性狀變異系數(shù)位于17.36和24.88之間，其中乳頭左右間距、乳頭長、乳房深度和乳房高度等4個指標的變異系數(shù)高于其他乳房性狀指標的變異系數(shù)，說明這4個性狀在群體中具有較大的選擇余地。

表1 奶水牛乳房線性性狀測量值

2.2 乳房線性性狀的主成分分析

2.2.1 主成分的特征根、貢獻率及特征向量 各主成分的特征根和貢獻率見表2。FAC1、FAC2、FAC3、FAC4、FAC5和FAC6等6個主成分的累計貢獻率已達90.76%，其中FAC1、FAC2、FAC3的貢獻率分別為34.40%、15.78%、12.50%，三者貢獻率累計達62.68%，即三者綜合反映的信息量超過60%。主成分Ⅰ～Ⅵ的特征向量見表2。主成分Ⅰ的表達式為FAC1=0.44Х1+0.42Х2+0.44Х3+0.14Х4+0.30Х5-0.38Х6,主成分Ⅱ的表達式為FAC2=-0.09Х1+0.06Х2-0.10Х3+0.56Х4+0.27Х5-0.36Х6，主成分Ⅲ的表達式為FAC3=-0.52Х1+0.26Х2-0.44Х3-0.05Х4+0.55Х5+0.03Х6，余類推。主成分Ⅰ中，特征向量乳頭左右間距(Х1)和乳頭交叉間距(Х3)對主成分Ⅰ的貢獻率最大，分別為0.44和0.44；主成分Ⅱ中，特征向量乳頭長度(Х4)和乳房深度(Х6)對主成分Ⅱ的貢獻率最大，分別為0.56和-0.36；主成分Ⅲ中，特征向量后乳房寬度(Х5)和乳頭左右間距(Х1)對主成分Ⅲ的貢獻率最大，分別為0.55和-0.52。基于FAC1、FAC2和FAC3綜合反映信息量超過60%，即乳頭左右間距、乳頭交叉間距、乳頭長度和乳房深度等4個指標對今后奶水牛選育的具有應用價值。

表2 主成分的特征根、貢獻率、特征向量

圖1 主成分分析載荷圖

表3 性狀在入選主成分上的載荷

3 討論

基于主成分分析的原理，本試驗研究結果表明，在累計貢獻率達85%以上的6個主成分中，F(xiàn)CA1、FCA2 和FCA3綜合反映的信息量為62.68%，可選取乳頭左右間距、乳頭交叉間距、乳頭長度和乳房深度等4個乳房線性性狀作為代表性的性狀指標。同時，載荷圖表明，Х1和Х3的距離最近可視為同類性狀，即乳頭左右間距和乳頭交叉間距可作為同類性狀進行分析。葉唱等[6](2013)利用相關分析和通徑分析發(fā)現(xiàn)，乳頭前后間距(0.3557)、乳頭均勻度(0.2599)、乳頭左右間距(0.2572)等3個乳房性狀對產(chǎn)奶量有直接影響，證實了本試驗中選取乳頭左右間距可作為奶水牛產(chǎn)奶性能選育性狀指標的觀點。對奶牛而言，劉云芳等[7](2001)發(fā)現(xiàn)荷斯坦奶牛的后乳房寬、乳房縱溝深、乳頭直徑是影響產(chǎn)奶量的重要性狀，且是正向作用，后乳房高對產(chǎn)奶量起負面影響，其間距作用大，這與劉小林[8]、劉松柏[9]和Juan[10]等研究結果類似。顯然，乳房性狀是直接影響產(chǎn)奶量的主要因素，且乳房性狀間存在著一定的相關性。因此，在育種工作中，應構建適宜、優(yōu)良的乳房性狀是創(chuàng)造一個健康、高產(chǎn)奶水牛群體的必備條件之一，同時應逐步完善乳房線性性狀的評定體系，為今后選育出高產(chǎn)優(yōu)質的奶水牛群等提供參考依據(jù)，促進我國水牛奶業(yè)的健康發(fā)展。

[1] 王新峰,劉云芳,李明強,等.主成分分析在奶牛產(chǎn)奶量選擇中的應用[J].中國草食動物,2002,22(1):8-9.

[2] 王力生,蔡克周,程茂基,等. 荷斯坦牛乳房諸性狀與305d產(chǎn)奶量的相關[J].草食家畜，2007,4(137):12-13.

[3] Muhammad A,Khalid J,Khalid,M.S.,et al.Relationships ofudder and teat morphology with milk production in Nili-Ravi buffaloes of Pakistan[J].Buffalo Bulletin，2013,32(2):1335-1338.

[4] 程郁昕.荷斯坦牛乳房線性性狀對305d產(chǎn)奶量的主成分分析[J].中國奶牛， 2009,10(127):27-29.

[5] 儲明星,師守堃.奶牛體型線性評定及其應用[M].北京:中國農業(yè)出版社,1999.

[6] 葉唱.雜交奶水牛體尺和體重及乳房性狀與產(chǎn)奶性能的相關分析[D]. 武漢: 華中農業(yè)大學,2013.

[7] 劉云芳,王新峰,李明強,等.荷斯坦奶牛產(chǎn)奶量與乳房性狀的通徑分析[J]. 中國奶牛，2001,5(298):28-30.

[8] 劉小林,張慧林,任濤,等.黑白花奶牛乳房性狀對產(chǎn)奶量的影響效果分析[J].西北農林科技大學學報(自然科學版)，29(增刊)：5-9.

[9] 劉松柏,易建明,晏邦富,等.中國荷斯坦牛乳房性狀、體型總分與產(chǎn)奶性狀的相關分析[J].中國畜牧雜志，2010,46(21):5-8.

[10] Juan C,Zoot,Mario C,et al.Relationship between type traits and milk production inHolstein cows from Antioquia,Colombia [J].Revista MVZ Córdoba.2011,16(2):2507-2513.

Principal Component Analysis of Udder Linear Traits in Water Buffalo

LU Cheng-wei, DENG Ting-xian, TAN Zheng-huai, WEI Ke-long, HUANG Jian, LI Hui, LIANG Xian-wei, PANG Chun-ying

(GuangxiBuffaloResearchInstituteofChineseAcademyofAgriculturalScience,TheKeyLaboratoryofBuffaloGeneticsBreedingandReproductioninGuangxi,Nanning,Guangxi, 530001)

【Objective】The aim of this study was to investigate analysis the principal component (PCA) of udder linear traits in water buffaloes.【Method】 A total of 49 buffaloes were selected randomly as the experimental animals in a farm located in Guangxi Buffalo Research Institute. eight udder linear traits were measured, which included teat left and right(Х1), teat before and after(Х2), teat cross pitch(Х3), teat length(Х4), rear udder width (Х5), udder depth(Х6), udder height(Х7), and udder attachment (Х8), and the bitmap was loaded. 【Result】 The results showed that the 8 udder liner traits could be simplified as three principal components that accounted for 62.68% of information content, and four traits (teat before and after, teat cross pitch, teat length and udder depth) could be selected as the representative traits index. 【Conclusion】The loading analysis of PCA indicated that the distance between Х1 and Х3 was the nearest that regarded as the similar traits. Therefore, this study aimed to analysis the principal component of udder linear traits in buffaloes so as to obtain the representative traits index, which provided a reference for buffalo breeding and genetic improvement in future.

buffalo; udder linear traits; principal component analysis; loading of PCA

2015-12-10

2015-12-30

桂漁牧科2014452032；水?；?404007

陸呈委(1976-)，男，廣西人，助理畜牧師，研究方向為動物遺傳育種。

S813

A

1001-9111(2016)02-0001-03

*通訊作者：龐春英，女，廣西人，副研究員，研究方向為動物分子育種。