奶水牛乳房线性性状主成分分析研究

陆呈委，邓廷贤，谭正准，韦科龙，黄 健，李 辉，梁贤威，庞春英

(中国农业科学院广西水牛研究所 广西水牛遗传繁育重点实验室，广西 南宁 530001)



科学试验

奶水牛乳房线性性状主成分分析研究

陆呈委，邓廷贤，谭正准，韦科龙，黄 健，李 辉，梁贤威，庞春英

(中国农业科学院广西水牛研究所 广西水牛遗传繁育重点实验室，广西 南宁 530001)

[目的]为进行奶水牛乳房线性性状的主成分分析，[方法]本试验在广西水牛研究所种畜场随机选取了49头奶水牛，进行了乳头左右间距(Х1)、乳头前后间距(Х2)、乳头交叉间距(Х3)、乳头长(Х4)、后乳房宽(Х5)、乳房深度(Х6)、乳房高度(Х7)和前乳房附着度(Х8)等乳房线性性状的主成分分析及载荷图绘制。[结果]显示，奶水牛8个乳房线性性状可简化为3个主成分(占信息总量的62.68 %)，其中可选取乳头左右间距、乳头交叉间距、乳头长度和乳房深度作为代表性的性状指标。[结论]载荷图分析表明，Х1和Х3的距离最近，可视为同类性状。对奶水牛乳房线性性状进行主成分分析，选出具有代表性的性状指标，可为今后奶水牛的选育和改良研究提供参考依据。

水牛；乳房线性性状；主成分分析；主成分载荷图

主成分分析的目的就是降维，可根据性状间的相关性，找出能反映主要信息的少数几个相互独立的综合性状，已成为研究畜禽品种分类、起源进化、选育以及各种生产性能指标分类的重要手段。产奶量是奶牛育种中最重要的考察指标之一，而乳房线性性状则是影响产奶量的主要因素之一。基于乳房线性性状进行主成分分析是奶牛育种指标选择的重要手段，已在奶牛生产中得到了广泛应用[1]。王力生等[2](2007)证实了后乳房高度、后乳房宽度和乳静脉长度与淮南地区荷斯坦牛产奶量呈正相关(\%P\%<0.05)，乳房深度、乳头长度和乳头直径则与产奶量呈负相关(\%P\%<0.05)。Muhammad等[3](2013)则证明了巴基斯坦尼里拉菲水牛的乳静脉、乳头长度、乳头直径与产奶量存在较高的相关性。程郁昕等[4](2009)利用主成分分析方法探索了荷斯坦牛乳房线性性状对305 d产奶量影响，结果表明，乳房附着强、后房高度高、后房宽度宽、悬韧带强度高、乳房深度适中的奶牛有着较高的305 d产奶量，揭示了前房附着、后房高度、乳房深度等指标可作为选择305 d产奶量时主要考虑的性状。本试验旨在利用主成分分析方法对奶水牛乳房线性性状进行分析，筛选出具有代表性的性状指标，为今后奶水牛的选育、品种改良等研究提参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

选择广西壮族自治区水牛研究所种畜场，随机选取了成年奶水牛49头，其中摩拉水牛15头，尼里-拉菲水牛9头，杂交水牛24头(摩拉或尼里-拉菲水牛与广西本地水牛的杂交后代)

1.2 体尺测定内容与方法

在相同的饲养条件下，测量每头奶水牛个体的乳头左右间距(Х1)、乳头前后间距(Х2)、乳头交叉间距(Х3)、乳头长(Х4)、后乳房宽(Х5)、乳房深度(Х6)、乳房高度(Х7)和前乳房附着度(Х8)等8个乳房线性性状指标。测量方法参照储明星等[5](1999)所述的方法执行。

1.3 数据处理

运用R语言主成分分析数据包及Excel程序进行数据整理和分析。

2 结果与分析

2.1 乳房线性性状测量值

成年奶水牛乳房线性性状测量值见表1。乳房线性性状变异系数位于17.36和24.88之间，其中乳头左右间距、乳头长、乳房深度和乳房高度等4个指标的变异系数高于其他乳房性状指标的变异系数，说明这4个性状在群体中具有较大的选择余地。

表1 奶水牛乳房线性性状测量值

2.2 乳房线性性状的主成分分析

2.2.1 主成分的特征根、贡献率及特征向量 各主成分的特征根和贡献率见表2。FAC1、FAC2、FAC3、FAC4、FAC5和FAC6等6个主成分的累计贡献率已达90.76%，其中FAC1、FAC2、FAC3的贡献率分别为34.40%、15.78%、12.50%，三者贡献率累计达62.68%，即三者综合反映的信息量超过60%。主成分Ⅰ～Ⅵ的特征向量见表2。主成分Ⅰ的表达式为FAC1=0.44Х1+0.42Х2+0.44Х3+0.14Х4+0.30Х5-0.38Х6,主成分Ⅱ的表达式为FAC2=-0.09Х1+0.06Х2-0.10Х3+0.56Х4+0.27Х5-0.36Х6，主成分Ⅲ的表达式为FAC3=-0.52Х1+0.26Х2-0.44Х3-0.05Х4+0.55Х5+0.03Х6，余类推。主成分Ⅰ中，特征向量乳头左右间距(Х1)和乳头交叉间距(Х3)对主成分Ⅰ的贡献率最大，分别为0.44和0.44；主成分Ⅱ中，特征向量乳头长度(Х4)和乳房深度(Х6)对主成分Ⅱ的贡献率最大，分别为0.56和-0.36；主成分Ⅲ中，特征向量后乳房宽度(Х5)和乳头左右间距(Х1)对主成分Ⅲ的贡献率最大，分别为0.55和-0.52。基于FAC1、FAC2和FAC3综合反映信息量超过60%，即乳头左右间距、乳头交叉间距、乳头长度和乳房深度等4个指标对今后奶水牛选育的具有应用价值。

表2 主成分的特征根、贡献率、特征向量

图1 主成分分析载荷图

表3 性状在入选主成分上的载荷

3 讨论

基于主成分分析的原理，本试验研究结果表明，在累计贡献率达85%以上的6个主成分中，FCA1、FCA2 和FCA3综合反映的信息量为62.68%，可选取乳头左右间距、乳头交叉间距、乳头长度和乳房深度等4个乳房线性性状作为代表性的性状指标。同时，载荷图表明，Х1和Х3的距离最近可视为同类性状，即乳头左右间距和乳头交叉间距可作为同类性状进行分析。叶唱等[6](2013)利用相关分析和通径分析发现，乳头前后间距(0.3557)、乳头均匀度(0.2599)、乳头左右间距(0.2572)等3个乳房性状对产奶量有直接影响，证实了本试验中选取乳头左右间距可作为奶水牛产奶性能选育性状指标的观点。对奶牛而言，刘云芳等[7](2001)发现荷斯坦奶牛的后乳房宽、乳房纵沟深、乳头直径是影响产奶量的重要性状，且是正向作用，后乳房高对产奶量起负面影响，其间距作用大，这与刘小林[8]、刘松柏[9]和Juan[10]等研究结果类似。显然，乳房性状是直接影响产奶量的主要因素，且乳房性状间存在着一定的相关性。因此，在育种工作中，应构建适宜、优良的乳房性状是创造一个健康、高产奶水牛群体的必备条件之一，同时应逐步完善乳房线性性状的评定体系，为今后选育出高产优质的奶水牛群等提供参考依据，促进我国水牛奶业的健康发展。

[1] 王新峰,刘云芳,李明强,等.主成分分析在奶牛产奶量选择中的应用[J].中国草食动物,2002,22(1):8-9.

[2] 王力生,蔡克周,程茂基,等. 荷斯坦牛乳房诸性状与305d产奶量的相关[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.荷斯坦牛乳房线性性状对305d产奶量的主成分分析[J].中国奶牛， 2009,10(127):27-29.

[5] 储明星,师守堃.奶牛体型线性评定及其应用[M].北京:中国农业出版社,1999.

[6] 叶唱.杂交奶水牛体尺和体重及乳房性状与产奶性能的相关分析[D]. 武汉: 华中农业大学,2013.

[7] 刘云芳,王新峰,李明强,等.荷斯坦奶牛产奶量与乳房性状的通径分析[J]. 中国奶牛，2001,5(298):28-30.

[8] 刘小林,张慧林,任涛,等.黑白花奶牛乳房性状对产奶量的影响效果分析[J].西北农林科技大学学报(自然科学版)，29(增刊)：5-9.

[9] 刘松柏,易建明,晏邦富,等.中国荷斯坦牛乳房性状、体型总分与产奶性状的相关分析[J].中国畜牧杂志，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

桂渔牧科2014452032；水牛基金1404007

陆呈委(1976-)，男，广西人，助理畜牧师，研究方向为动物遗传育种。

S813

A

1001-9111(2016)02-0001-03

*通讯作者：庞春英，女，广西人，副研究员，研究方向为动物分子育种。