新疆褐牛體尺體重相關(guān)性及主成分分析

王 丹，周靖航，劉麗元，乃比江，邱文卿，徐慶磊，尤震晨，黃錫霞*，楊光維*

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052；2.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏銀川 750021；3.新疆伊犁州畜牧科學(xué)研究所，新疆伊寧 835000）

新疆褐牛體尺體重相關(guān)性及主成分分析

王 丹1，周靖航2，劉麗元2，乃比江3，邱文卿1，徐慶磊1，尤震晨1，黃錫霞1*，楊光維3*

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052；2.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院，寧夏銀川 750021；3.新疆伊犁州畜牧科學(xué)研究所，新疆伊寧 835000）

在建立新疆褐牛9分制的鑒定標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)伊犁地區(qū)新源縣、尼勒克縣、昭蘇縣3個(gè)牛場(chǎng)中的569頭新疆褐牛成年母牛進(jìn)行測(cè)量，選取13個(gè)體重體尺性狀進(jìn)行相關(guān)性及主成分分析。結(jié)果表明：新疆褐牛體重與體高、體斜長(zhǎng)、胸圍、腹圍、尻寬、尻長(zhǎng)、后腿寬度、后腿厚度、后腿半圍等具有極顯著相關(guān)性（P＜0.01）；13個(gè)主成分中第1主成分的貢獻(xiàn)率最大，反映了新疆褐牛的外貌整體結(jié)構(gòu)信息，第2和第3主成分反映了后軀特征和尻部特征。

主成分分析；體尺；體重；9分制外貌鑒定；新疆褐牛

在畜牧研究和生產(chǎn)中，常常會(huì)用一種指標(biāo)來(lái)描述研究對(duì)象某方面的特征。如可用某一階段的體重、體高、體長(zhǎng)、胸圍和管?chē)戎笜?biāo)來(lái)描述家畜個(gè)體的生長(zhǎng)發(fā)育情況[1]，用pH、肉色、大理石紋等指標(biāo)來(lái)描述肌肉的品質(zhì)等[2]，這些指標(biāo)其含義部分重疊，各指標(biāo)間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜。為了找出幾個(gè)相互獨(dú)立的體尺指標(biāo)盡可能反映9分制外貌鑒定中眾多體尺的信息，可采用主成分分析法[3]。目前，常采用體高、體斜長(zhǎng)、胸圍、管?chē)?個(gè)體尺性狀制定體重估計(jì)公式[4-5]。新疆褐牛以其耐寒、耐粗飼、抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)遍及天山南北[6]，其群體規(guī)模和生產(chǎn)水平都得到了較大提高，作為新疆地方特色的兼用牛品種對(duì)增加農(nóng)牧民經(jīng)濟(jì)收入有著舉足輕重的作用。新疆褐牛作為乳肉兼用牛，可以結(jié)合本品種特征選用與體重相關(guān)性較高的體尺性狀來(lái)估測(cè)其體重。因此，對(duì)現(xiàn)有群體的體尺等指標(biāo)進(jìn)行分析很有必要。本文選取9分制外貌鑒定中的13個(gè)性狀，運(yùn)用主成分分析法以及多元線性回歸方法，探討體尺性狀與體重之間存在的關(guān)聯(lián)性，以期揭示新疆褐牛各性狀間的相互關(guān)系，為新疆褐牛選育和生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源 2016年分別在伊犁地區(qū)昭蘇縣、尼勒克縣以及新源縣開(kāi)展新疆褐牛體型外貌的9分制鑒定，所測(cè)頭數(shù)為569頭新疆褐牛2～6歲成年母牛，3個(gè)牛場(chǎng)的飼養(yǎng)方式均為半舍飼半放牧形式，所有新疆褐牛體重均為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。

1.2 測(cè)定指標(biāo) 按照家畜體尺測(cè)量鑒定的方法[7]對(duì)牛進(jìn)行測(cè)定新疆褐牛的9分制外貌鑒定。測(cè)定指標(biāo)包括體重（X1）、體高（X2）、體斜長(zhǎng)（X3）、胸圍（X4）、腹圍（X5）、胸底寬（X6）、尻寬（X7）、尻長(zhǎng)（X8）、坐骨端寬（X9）、后腿寬度（X10）、后腿厚度（X11）、后腿高度（X12）、后腿半圍（X13）。1.3 統(tǒng)計(jì)分析 數(shù)據(jù)利用Excel進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，剔除錯(cuò)誤記錄，并應(yīng)用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。通過(guò)主成分分析方法分析新疆褐牛的體尺體重等13個(gè)性狀指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)、貢獻(xiàn)率、相關(guān)矩陣的特征值和特征向量。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要體尺性狀的平均數(shù)與變異性指標(biāo) 由表 1可知，不同性狀指標(biāo)之間的變異系數(shù)有所不同，后腿厚度的變異系數(shù)最大，為19.03%，其次為體重、后腿高度、尻寬、胸底寬、后腿寬度。其余性狀坐骨端寬、尻長(zhǎng)、后腿半圍、胸圍、腹圍、體斜長(zhǎng)、體高變異系數(shù)均小于10%。體高和體斜長(zhǎng)的變異系數(shù)分別為4.05%、5.56%，變異幅度變化最小。其中后腿厚度和體重的變異幅度變化最大，選育潛力也相對(duì)較大。

表1 主要體尺性狀的平均數(shù)平均值與變異性指標(biāo)

2.2 體尺性狀間的相關(guān)性 由表2可知，新疆褐牛體重與體高、體斜長(zhǎng)、胸圍、腹圍、尻寬、尻長(zhǎng)、后腿寬度、后腿厚度、后腿半圍等具有極顯著相關(guān)性（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)分別為0.337、0.544、0.579、0.593、0.557、0.308、0.320、0.424、0.340；后腿高度與后腿厚度和后腿半圍呈不顯著負(fù)相關(guān)（P＞0.05）。體高與后腿寬度、腹圍與后腿寬度、尻長(zhǎng)與后腿寬度和后腿厚度間具有弱相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0.217、0.224、0.206、0.275（P＜0.05），呈顯著相關(guān)。

2.3 主成分分析

2.3.1 KMO檢驗(yàn) KMO（Kaiser-Meyer-Olkin）檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量是用于比較變量間簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)和偏相關(guān)系數(shù)的指標(biāo)。KMO值越接近于1，意味著變量間的相關(guān)性越強(qiáng)，原有變量越適合作因子分析[8-9]。Kaiser給出了常用的KMO度量標(biāo)準(zhǔn)：0.9以上表示非常適合；0.8表示適合；0.7表示一般；0.6表示不太適合；0.5以下表示極不適合[9-10]。通過(guò)SPSS分析結(jié)果顯示，KMO值為0.748，所有的性狀適合進(jìn)行因子分析。

2.3.2 各主成分的特征值和貢獻(xiàn)率 對(duì)新疆褐牛體尺，體重性狀指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，得到13個(gè)主成分值見(jiàn)表3。按貢獻(xiàn)率在10%以上，選取前3個(gè)主成分，入選主成分的特征值、貢獻(xiàn)率和特征向量見(jiàn)表4。由表3和表4可得，前3個(gè)主成分包含了總信息量61%的遺傳信息。第1主成分的特征值為4.579，貢獻(xiàn)率為35.224%，反映的綜合信息量最大。第2主成分的特征值為1.951，貢獻(xiàn)率15.007%，第3主成分的特征值為1.406，貢獻(xiàn)率為10.813%。根據(jù)計(jì)算出的特征向量，前三主成分關(guān)系式可表達(dá)如下:

Y1= 0.727X1+0.368X2+0.526X3+0.792X4+ 0.827X5+0.593X6+0.308X7+0.353X8+ 0.269X9-0.056X10+0.350X11-0.132X12+0.123X13

表2 主要體尺性狀指標(biāo)間的相關(guān)分析

表3 體尺性狀相關(guān)矩陣的特征值及累計(jì)貢獻(xiàn)率

Y2= 0.309X1+0.398X2+0.323X3+0.194X4+0.037X5+ 0.011X6+0.191X7+0.466X8- 0.007X9+0.807X10+0.630X11-0.018X12+0.887X13

Y3= 0.263X1+0.139X2+0.375X3+0.169X4+0.046X5-0.530X6+0.666X7+ 0.582X8+0.524X9+0.291X10-0.020X11+0.843X12-0.072X13

由主成分1的表達(dá)式可知，體重、體斜長(zhǎng)、胸圍、腹圍、胸底寬的特征值較大，對(duì)第1主成分的貢獻(xiàn)率也較大，基本上反映了新疆褐牛的外貌整體結(jié)構(gòu)信息。在第2主成分中，后腿寬度、后腿厚度、后腿半圍的特征向量值比較大，反映了后軀特征。在第3主成分中，尻寬、尻長(zhǎng)和坐骨端寬的特征值最大，主要反映了尻部特征。

表4 主成分的特征值和特征向量

3 討 論

3.1 新疆褐牛體尺的相關(guān)性分析 新疆褐牛體重與體高、體斜長(zhǎng)、胸圍、腹圍、尻寬、尻長(zhǎng)、后腿寬度、后腿厚度、后腿半圍等具有極顯著相關(guān)性，與體重相關(guān)性最大的體尺性狀為腹圍和尻長(zhǎng)。藺宏凱等[11]研究結(jié)果顯示，新疆褐牛體高與十字部高、體斜長(zhǎng)、胸深、髖寬間具有中等及以上程度相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別為0. 761、0.578、0.396、0.397，與其他體尺指標(biāo)間無(wú)顯著相關(guān)，付雪峰等[12]研究結(jié)果表明，舍飼新疆褐牛犢牛的4個(gè)體尺間均存在極顯著的正相關(guān)。魯西黃牛的體尺與體重相關(guān)性最大的性狀為胸圍和管?chē)鶾13]。王永奇等[14]研究結(jié)果表明，大額牛體重與頭長(zhǎng)、頭深、十字高、胸深、胸寬、尻長(zhǎng)和管?chē)鹊南嚓P(guān)系數(shù)在0.42～0.62，體重和體斜長(zhǎng)和胸圍的相關(guān)系數(shù)分別為0.67和0.81。閩南黃牛體重與體高、體長(zhǎng)、胸圍、十字部高均存在極顯著的正相關(guān)[15]。本研究均與以上研究結(jié)果相似。新疆褐牛的體型特征、體重與體尺指標(biāo)間存在顯著的線性關(guān)系，在體尺選擇方面可根據(jù)不同養(yǎng)殖場(chǎng)的育種計(jì)劃，利用這些較強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系達(dá)到選育目的。

3.2 新疆褐牛體尺體重的主成分分析 從本研究主成分分析結(jié)果可知，第1主成分體重、體斜長(zhǎng)、胸圍、腹圍、胸底寬等的特征值較大，反映了新疆褐牛的外貌整體結(jié)構(gòu)信息，可稱為體型外貌因子。第2主成分中后腿寬度、后腿厚度、后腿半圍的特征向量值比較大，可稱為后軀寬度因子[16]。第3主成分中尻寬、尻長(zhǎng)和坐骨端寬的特征值最大，可稱為尻長(zhǎng)因子。劉慶華等[15]對(duì)閩南黃牛6個(gè)體尺性狀指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，篩選出的第1主成分為體高因子，第2主成分為胸圍因子；大額牛體尺性狀指標(biāo)與體重的主成分分析中篩選出了8個(gè)主成分[14]，其中第1主成分的貢獻(xiàn)率最大，其中第1主成分反映信息與前人的研究結(jié)果相同，其他主成分因子、貢獻(xiàn)率、權(quán)重等與前人的研究結(jié)果有差異。前人研究結(jié)果均表明，第2主成分為尻長(zhǎng)因子，第3主成分為后軀因子。張愛(ài)玲等[17]的研究結(jié)果將第1主成分以及第2主成分中以背高等為決定因子劃分為增重以及增高因子，這也可以為本研究提供新的參考。新疆褐牛為乳肉兼用牛，不同的牛場(chǎng)對(duì)其產(chǎn)品的需求不同，造成差異的原因之一可能是不同牛場(chǎng)選育的側(cè)重方向不同[18]。此外，還有可能是新疆褐牛部分群體采用放牧加補(bǔ)飼的飼養(yǎng)模式，長(zhǎng)期適應(yīng)草場(chǎng)環(huán)境所形成的外貌特征有關(guān)，還有待更進(jìn)一步的分析探究。

上述主成分分析結(jié)果可為新疆褐牛9分制外貌鑒定評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的每個(gè)測(cè)定性狀的等級(jí)評(píng)定以及賦分提供參考。在主成分Y1中胸圍的特征值最大，本次測(cè)得數(shù)據(jù)中，胸圍的變異系數(shù)為6.15%。胸圍較大的牛心肺容積較大且血液循環(huán)較好，因此可以根據(jù)胸圍由小至大分別賦予1～9分。

4 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)新疆褐牛的13個(gè)體尺和體重指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)以及主成分分析，明確了新疆褐牛的體型特征、體重與體尺指標(biāo)間的關(guān)系，可根據(jù)不同飼養(yǎng)牛場(chǎng)的育種計(jì)劃，以此作為新疆褐牛的選配工作的基礎(chǔ)性資料。

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Correlation and Principal Component Analysis of Xinjiang Brown Cattle

WANG Dan1, ZHOU Jing‐hang2, LIU Li‐yuan2, NAI Bi‐jiang2, QIU Wen‐qing1, XU Qing‐lei1, YOU Zhen‐chen1, HUANG Xi‐xia1*, YANG Guang‐wei3*

(1. College of Animal Science, Xinjiang Agricultural University, Xinjiang Urumqi 830052, China; 2.School of Agriculture, Ningxia University, Ningxia Yinchuan 750021, China; 3.Institute of Animal Husbandry Science of Yili, XinJiang Yining 835000, China)

In the process of establishing the identif i cation standard of Xinjiang brown cattle 9th point system, 569 Xinjiang brown cattle adult cattle in three cattle farms: Xinyuan County, Nileke County and Zhaoxu County of Yili Prefecture were measured and 13 body size traits correlation and principal component analysis was carried out. The results showed that the body weight of Xinjiang brown cattle had a signif i cant correlation with body height, body length, chest circumference, abdomen, rump width, rump length, hind leg width, hind leg thickness and hind legs (P ＜0.01); 13 The contribution of the fi rst principal component in the principal component is the largest, which ref l ects the overall structure of the Xinjiang brown cattle, and the second and third principal components ref l ect the hindquarters and the rump characteristics.

Principal component analysis; Nine‐point appearance identif i cation; Xinjiang Brown cattle

S823.2

A

10.19556/j.0258-7033.2017-09-038

2017-07-27；

2017-08-18

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃（2011BAD28B02）；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（奶牛）產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金（CARS-37）；新疆維吾爾自治區(qū)科技計(jì)劃（201230116-7）；自治區(qū)自然科學(xué)基金計(jì)劃特培項(xiàng)目（2017D03031）

王丹（1993-），女，新疆人，碩士研究生，主要從事動(dòng)物遺傳育種方向研究，E-mail：601437917@qq.com

*通訊作者：黃錫霞，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事動(dòng)物遺傳育種方向研究，E-mail：au-huangxixia@163.com；楊光維，高級(jí)畜牧師，主要從事畜牧科技研究推廣工作，E-mail：sniqx wy@163.com