宁都黄公鸡睾丸质量与不同周龄第二性征的回归与主成分分析

周 敏，朱学农，谭玉文，章 逸，王远彬，罗锦胜，朱 沙，余 艳，郑世军

(1.南昌师范学院，江西 南昌 330029； 2.江西地方鸡种遗传改良重点实验室，江西 南昌 330029)

在优质鸡育种中，睾丸质量与公鸡的繁殖性能即精液产量和受精率有很大关系，睾丸质量是肉鸡选育的一个重要性状[1-3]。而睾丸生长发育指标如睾丸总质量属于屠宰性状，如果直接选择这个指标选育须进行大量屠宰，成本过高且工作繁琐。家禽的第二性征是繁殖性状的间接表征，因而可通过对第二性征的间接选择加快品种繁殖性能的选育进程。公鸡外貌的第二特征比如鸡冠、肉垂、羽色等受到雄性激素的调节，相互之间有着不同程度的相关性，可以间接反映公鸡雄性化发育的程度，与体内睾丸发育程度存在相关性。MCGARY等[4]研究发现，A系肉鸡鸡冠面积与受精率显著相关(P<0.05)，与睾丸质量极显著相关(P<0.01)，B系肉鸡睾丸质量与受精率极显著相关(P<0.001)，鸡冠面积可以作为A系肉鸡受精率选种指标。周虚等[5]研究表明，鸡冠生长与睾丸发育一致，可根据鸡冠发育程度判断性成熟的早晚。梁远东等[6]选用4～28周龄的良凤花肉用型父母代种公鸡，发现后备公鸡睾丸质量与体质量、胫长呈中等程度的正相关，与肉垂长呈弱的正相关，体质量大的公鸡睾丸也大些，公鸡的第二性征肉垂下垂长些，睾丸也相对大些，公鸡的体质量大小、胫长短和肉垂大小可作为衡量公鸡性腺发育的依据及选择目标。张德祥等[7]通过测量广东温氏南方家禽育种公司N414品系公鸡，发现45 d的肉垂长可作为77 d的睾丸总质量的间接选种指标，相关系数为0.288。近年来，在对我国地方鸡种选育过程中，睾丸质量与第二性征之间内在关系的研究主要集中在相关分析[4-6,8]和遗传参数分析[7]等方面。尚未有利用逐步回归分析方法和主成分分析方法对自然群体中睾丸质量与不同周龄第二性征性状之间关系的研究。为此，对宁都黄公鸡睾丸总质量和不同周龄第二性征指标进行了逐步回归和主成分分析，以揭示宁都黄公鸡睾丸总质量与不同周龄第二性征之间内在的关联性，筛选出具有代表性的第二性征性状作为选育参考指标，旨在为宁都黄公鸡繁殖性能的选育提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料及样品采集

试验鸡群由江西南师科技有限公司提供，饲养时间为2018年4—8月，鸡苗数为700羽，饲养模式为种公鸡笼养模式，按照肉种鸡常规免疫程序进行统一免疫，其他均按照常规方法进行饲养管理。在出生第1天戴上翅号，第5周戴上脚号。试验分别在4、6、8、10、12、14、16 周龄测定全群鸡冠、胫指标，在6、8、10、12、14、16 周龄测定全群肉垂指标，并在16周龄进行全群屠宰，测定睾丸总质量。去除死亡、逃逸以及明显错误与重复数据，最后得到503只试验公鸡数据。

1.2 测量指标及方法

第二性征测定的指标有冠高(Comb high，CH)、冠长(Comb length，CL)、冠厚(Comb thickness，CT)、肉垂长(Wattle long，WL)、肉垂厚(Wattle thickness，WT)、胫长(Shank length，SL)、胫围(Shank circumference，SC)、胫直径(Shank diameter，SD)。屠体指标有睾丸总质量(Total testes weight，TW)。

冠高用卡尺测量从鸡冠基部到最高冠齿的垂直距离(mm)；冠长用卡尺测量鸡冠的最前点与最后点的直线距离(mm)；冠厚用卡尺测量鸡冠中最厚的厚度(mm)；肉垂长用卡尺测量肉垂基部与肉垂最底部的垂直距离(mm)；肉垂厚用卡尺测量肉垂中部的厚度(mm)；胫长用游标卡尺测量从胫部上关节到第三、四趾间的直线距离(mm)；胫围用软尺测量胫骨中部的周长(cm)；胫直径用游标卡尺测量胫最细处的直径(mm)；睾丸总质量用电子秤测量左右两侧睾丸的总质量(g)。

1.3 统计方法

采用Excel软件对所有数据建立数据库并进行基础处理，计算各个指标的平均值、标准差和变异系数，试验数据以平均值±标准差表示。在进行相关分析、回归分析以及主成分分析前运用SPSS 22.0统计软件对原始数据进行标准化转换。简单相关分析采用Spearman相关系数法；多元回归分析以16周龄睾丸总质量为因变量，以不同周龄第二性征为自变量通过逐步回归分析(Stepwise)，构建不同周龄宁都黄公鸡的最佳回归方程；主成分分析前对标准化数据进行KMO和Bartlett检验，当KMO值>0.6、BartlettP值<0.01时，说明适合进行主成分分析。由于经过因子旋转后变量在因子上的载荷分布更加分散，因而比未旋转时容易解释，本试验利用方差最大化正交旋转进行因子旋转，选取旋转后特征值较大且累计贡献率大于或等于85%的主成分进行分析。

2 结果与分析

2.1 宁都黄公鸡睾丸总质量与不同周龄第二性征各指标的测定结果

宁都黄公鸡16周龄睾丸总质量(16w TW)与不同周龄第二性征8个指标的测定结果见表1。从表1可知，宁都黄公鸡群体所测的指标中，16周龄睾丸总质量的变异系数最大，高达85.89%，平均值为5.81 g，最大值为25.3 g，最小值为0.1 g，说明该群体内个体间的睾丸总质量差异很大。在所测的不同周龄第二性征8个指标中，胫3个性状的变异系数最小，在5.13%～11.77%，14周龄胫围的变异系数最小；而冠长、冠高、冠厚、肉垂长、肉垂厚等第二性征性状的变异系数都较大，在15.40%～37.90%，表明该宁都黄公鸡群体鸡冠、肉垂等第二性征性状发育均匀度不够，一致性较差。说明今后该群体在睾丸质量、鸡冠和肉垂选育方面具有较大的选择潜力和提升空间。

表1 宁都黄公鸡睾丸总质量与不同周龄第二性征性状的表型值

续表1 宁都黄公鸡睾丸总质量与不同周龄第二性征性状的表型值

2.2 宁都黄公鸡睾丸总质量与不同周龄第二性征指标间的相关分析

由表2可知，除了与16周龄胫直径不相关外，宁都黄公鸡睾丸总质量与不同周龄鸡冠、肉垂、胫等性状的其他各指标间存在显著(P<0.05)或极显著正相关(P<0.01)，相关系数在0.106～0.688，与14周龄胫直径相关性最小，与16周龄的冠长相关性最大，为0.688。16周龄睾丸总质量和不同周龄的鸡冠与肉垂均呈极显著相关(P<0.01)，相关系数在0.189～0.688；16周龄睾丸总质量与不同周龄鸡冠、肉垂各指标间相关的程度随周龄增大呈现增大的趋势；在10周龄前，与16周龄睾丸总质量相关程度最高的是肉垂长，10周龄后为冠长；在12周龄时，各指标间的相关系数都大于0.4，16周龄时，睾丸总质量与冠高、冠长与肉垂长各个指标间的相关系数在0.603～0.688，为强相关；睾丸总质量与肉垂厚的相关性弱于冠高、冠长、冠厚以及肉垂长。16周龄睾丸总质量与不同周龄胫3个指标相关关系中，除了与16周龄胫直径不相关外，与其余的指标均有显著或极显著的正相关性，但均呈弱相关，相关系数在0.106～0.211，与10周龄胫长相关性最高(0.211)。

不同周龄的第二性征的8个指标间绝大多数存在显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关，对于单个指标不同周龄间也具有显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的正相关性。在16周龄前不同周龄的鸡冠、肉垂、胫各性状间均呈显著(P<0.05)或极显著相关(P<0.01)；但在16周龄，除了肉垂厚与胫长、胫围不相关，肉垂长与胫直径不相关，其余各个性状间呈显著(P<0.05)或极显著相关(P<0.01)。在不同周龄间的肉垂厚与冠高、冠长、冠厚和肉垂长相关分析中，除了12周龄肉垂厚与4周龄冠高、4周龄冠长、4周龄冠厚不相关，16周龄肉垂厚与4周龄冠高不相关外，其余各性状间存在显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关。在不同周龄的胫长、胫直径、胫围中，16周龄胫长与4周龄胫长不相关，8周龄胫长与8周龄胫直径不相关，16周龄胫直径与4周龄胫长、12周龄胫长、16周龄胫长不相关，4周龄胫围与16周龄胫长不相关，16周龄胫围与4周龄胫长、8周龄胫长、12周龄胫长、4周龄胫直径不相关，其余各性状间存在显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关。

表2 睾丸总质量与不同周龄宁都黄公鸡第二性征指标的相关系数

注：*和**分别表示差异5%水平显著性(P<0.05)和1%水平显著性(P<0.01)(双侧检验)。

Note:*and**indicate significant difference atP<0.05 andP<0.01 respectively(Two test).

2.3 宁都黄公鸡睾丸总质量与不同周龄第二性征的多元回归分析

采用逐步回归法(Stepwise)分别对16周龄睾丸总质量与不同周龄鸡冠、肉垂、胫等指标进行多元回归分析，得到不同周龄的最佳回归方程如下：

4周龄：Y=-0.010+0.204X(Y：睾丸总质量，X：冠长。决定系数R2=0.042，校正R2=0.041，P<0.001)。

6周龄：Y=-0.004+0.206X1+0.159X2(Y：睾丸总质量，X1：肉垂长，X2：肉垂厚。决定系数R2=0.102，校正R2= 0.098，P<0.001)。

8周龄：Y=-0.006+0.165X1+0.171X2+0.162X3(Y：睾丸总质量，X1：冠长，X2：肉垂厚，X3：冠厚。决定系数R2=0.183，校正R2=0.178，P<0.001)。

10周龄：Y=-0.001+0.236X1+0.224X2+0.114X3(Y：睾丸总质量，X1：冠长，X2：肉垂厚，X3：冠厚。决定系数R2=0.240，校正R2=0.235，P<0.001)。

12周龄：Y=0.003+0.492X1+0.223X2+0.134X3-0.169X4(Y：睾丸总质量，X1：冠长，X2：肉垂长，X3：肉垂厚，X4：冠高。决定系数R2=0.384，校正R2= 0.379，P<0.001)。

14周龄：Y=0.009+0.519X1+0.220X2-0.074X3(Y：睾丸总质量，X1：冠长，X2：肉垂长，X3：胫围。决定系数R2=0.472，校正R2= 0.469，P<0.001)。

16周龄：Y=1.973×10-15+0.627X1+0.180X2-0.107X3(Y：睾丸总质量，X1：冠长，X2：肉垂长，X3：冠厚。决定系数R2=0.487，校正R2=0.484，P<0.001)。

以上模型经F检验，均达到极显著水平(P<0.01)，具有统计学意义，表明应用这些回归方程，通过鸡冠、肉垂与胫的发育状况能够较准确地评估睾丸总质量。从得到的7个周龄的最佳回归方程校正决定系数看，随着周龄的增大，16周龄睾丸总质量与第二性征各个指标间的拟合度越来越高，在8周龄前的回归方程校正决定系数均<0.2，从10周龄到14周龄，第二性征各指标生长比较明显，校正决定系数有较大的增长，从0.235增长到0.469。标准偏回归系数的大小代表对应自变量对因变量影响力的强弱，由标准偏回归系数可知，从12周龄开始冠长对16周龄睾丸总质量的影响最大，其次是肉垂长。

2.4 宁都黄公鸡睾丸总质量与不同周龄第二性征的主成分分析

因子分析前需进行KMO与Bartlett检验，一般而言，当KMO值为0.9以上极适合进行因子分析，0.8以上适合进行因子分析，0.7以上效果尚可，0.6以上勉强可以，0.5以上不适合，0.5以下非常不适合。对宁都黄公鸡16周龄睾丸总质量与不同周龄第二性征等指标进行KMO和Bartlett检验，结果见表3。由表3可知，6周龄、8周龄、10周龄、12周龄、14周龄与16周龄数据适合做主成分分析，而4周龄尚可做主成分分析。按照累计贡献率达到85%以上的要求，选取前5个主成分，各周龄的累计贡献率分别为94.319%、88.693%、89.375%、87.766%、89.001%、88.952%和87.238%。累计贡献率代表各复合性状相对于所有复合性状对遗传方差贡献的百分率，特征向量表示对复合性状贡献的大小，其绝对值反映了各性状对该主成分作用的大小和性质。由表4可知，各周龄特征根大于1的累计贡献率分别为80.596%、77.720%、78.224%、77.381%、67.575%、67.618%和76.185%，反映了大部分信息量，4周龄、6周龄、8周龄、10周龄、12周龄、14周龄、16周龄的主成分分别有4、4、4、4、3、3、4个。各周龄入选的主成分特征根、累计贡献率以及特征向量见表4—6。

表3 不同周龄宁都黄公鸡测试指标的KMO和Bartlett检验Tab.3 KMO and Bartlett test of Ningdu Huang roosters testing index at different weeks of age

表4 不同周龄宁都黄公鸡相关矩阵旋转后的特征值Tab.4 Eigenvalues of the rotation matrix of Ningdu Huang roosters at different weeks of age

表5 不同周龄宁都黄公鸡相关矩阵旋转后的累计贡献率Tab.5 Cumulative contribution rate of the rotation matrix of Ningdu Huang roosters at different weeks of age %

表6 不同周龄宁都黄公鸡入选主成分的特征向量Tab.6 The eigenvectors of the principal components of Ningdu Huang rooster at different weeks of age

由4周龄的主成分分析数据可知，第一主成分特征值为2.554，贡献率为36.483%。第一主因子贡献主要依次为冠长、冠高、冠厚、胫长、胫直径、胫围、16周龄睾丸总质量。同理可以获得其他周龄宁都黄公鸡第二性征参数的主成分。6周龄宁都黄公鸡第二性征参数的第一主成分为冠长、冠高、冠厚、肉垂长，第二主成分为胫直径与胫围，第三主成分为16周龄睾丸总质量，第四主成分为胫长；8周龄宁都黄公鸡第二性征参数的第一主成分为冠长、冠高、冠厚、肉垂长，第二主成分为胫直径与胫围，第三主成分为肉垂厚，第四主成分为16周龄睾丸总质量；10周龄宁都黄公鸡第二性征参数的第一主成分为冠长、冠高、冠厚、肉垂长，第二主成分为胫直径与胫围，第三主成分为胫长，第四主成分为16周龄睾丸总质量；12周龄宁都黄公鸡第二性征参数的第一主成分为冠长、冠高、冠厚、肉垂长、16周龄睾丸总质量，第二主成分为胫直径与胫围，第三主成分为胫长；14周龄宁都黄公鸡第二性征参数的第一主成分为冠长、冠高、冠厚、肉垂长、16周龄睾丸总质量，第二主成分为胫直径与胫围，第三主成分为胫长；16周龄宁都黄公鸡第二性征参数的第一主成分为冠长、冠高、冠厚、肉垂长、16周龄睾丸总质量，第二主成分为胫直径，第三主成分为胫长；第四主成分为胫围。

综合变量特征和主成分分析结果可知，7个不同周龄第一主成分的贡献率都在36%以上，随着周龄的最大，贡献率呈现增大的趋势。7个不同周龄的第一主成分主要为鸡冠因子(冠高、冠长与冠厚)，随着6周龄开始测定肉垂指标，从6周龄后第一主成分包括了鸡冠因子与肉垂长度因子；随着周龄的增加，12周龄开始，16周龄睾丸总质量与鸡冠因子和肉垂长度可归为同一主成分，说明冠长、冠高、冠厚、肉垂长是影响16周龄睾丸总质量最主要的第二性征指标。

3 结论与讨论

在现代养禽业中，众多研究者与养殖者均意识到种公鸡对生产水平的高低有着重要的作用，特别是影响种蛋的受精率、孵化率，进而影响种鸡的经济效益。除遗传因素外，合格的体质量、充分发育的性腺与适时的性成熟也是种公鸡获得较高的种用价值非常重要的因素。

睾丸是雄性动物重要的生殖器官，具有产生精子和分泌雄激素的功能[5]。睾丸总质量是屠宰性状，因此，需要找到与公鸡睾丸总质量相关程度较高的体表性状，通过选择该性状来间接提高睾丸总质量，从而选育出睾丸发育优良的个体[9-10]。本试验测定了16周龄睾丸总质量与7个不同周龄的第二性征8个指标，分析了16周龄睾丸总质量与这些指标间的相关性。在所测定的指标中，睾丸总质量的变异系数最大，高达85.89%，这与张德祥等[7]、鲁生霞等[8]结果相似，在不同品系内的个体间睾丸总质量差异很大，进一步说明公鸡睾丸总质量具有很大的选择潜力和提升空间。鸡冠、肉垂是家禽的第二性征，均受到雄性激素的影响，与睾丸总质量密切相关[11-13]。在本研究中，睾丸总质量和不同周龄的鸡冠与肉垂均呈极显著正相关(P<0.01)，16周龄睾丸总质量与不同周龄鸡冠、肉垂各指标间相关程度随周龄增大呈现增大的趋势；在10周龄前，与16周龄睾丸总质量相关性最高的是肉垂长，10周龄后为冠长，提示在10周龄前可以肉垂长、10周龄后以冠长作为间接选种指标对16周龄睾丸总质量进行选育；16周龄睾丸总质量与不同周龄胫3个指标相关性分析中，除了与16周龄胫直径不相关外，与其余的指标均呈显著或极显著弱相关，与10周龄胫长相关性最为密切(0.211)；相关分析的结果与张德祥等[7]、鲁生霞等[8]、刘宗政等[14]的结果基本一致，与赵振华等[13]结果不太一致，睾丸总质量与胫长呈中等强度相关，与肉垂长呈弱相关，可能是由于公鸡第二性征与睾丸质量在不同时间的相关性具有品种(配套系)特异性，由品种不同造成的。

在家禽生产育种中常需要记录多个时间段的多个观察指标并考虑多个影响因素，这样的数据虽然可以提供丰富的信息，但会给后续数据分析带来较大困难，并使实际育种中工作量加大、耗时耗力，选择难度增大而精度降低。各变量相互之间又有一定的关联，本研究中，不同周龄第二性征的8个指标间绝大多数存在显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的正相关性，对于单个指标不同周龄间也具有显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的正相关性，若这些指标全部测定将会使得实际育种工作变得十分繁琐。逐步回归法是向前选择法和向后消去法的结合，先选择对因变量贡献最大且符合判断条件的自变量进入回归方程，再将模型中不符合设定条件的变量剔除，当没有变量被引入或删除时，得到最终回归方程，这时回归方程中所有变量对因变量都是显著的，因此，用逐步回归法可求得最佳回归方程[15]。该方法已在家禽体尺、活体质量、屠宰性状间进行了大量的研究[16-18]。本研究中采用逐步回归分析法成功构建了宁都黄公鸡7个周龄的最佳回归方程，随着周龄的增大，16周龄睾丸总质量与第二性征各个指标间的拟合度越来越高，在8周龄前的回归方程校正决定系数均<0.2，提示对该群体在8周龄前用第二性征的指标间接选种睾丸总质量可信度不高，这与笔者对宁都黄公鸡血液激素与睾丸发育组织切片的研究结果基本一致，宁都黄公鸡睾丸的第2次发育从8周龄开始(结果未发表)。从10周龄到14周龄这段期间，校正决定系数有较大的增长，表明这段时间是睾丸发育较快速的时期，在节约成本的前提下结合校正决定系数，12周龄可作为16周龄睾丸总质量的间接选种时间。由各周龄的标准偏回归系数可知，冠长除了在6周龄时不影响睾丸总质量外，其余各周龄都是16周龄睾丸总质量的最大影响因素，其次是肉垂长；由于肉垂的性状是在第6周龄开始测定，肉垂厚在12周龄前都是影响16周龄睾丸总质量的主要因素之一，这与相关分析的结果一致，说明12周龄前是肉垂厚发育的快速时期。

主成分分析是根据性状间的相关性，应用多元统计分析原理从多个变量群中提取共性因子，找出能反映主要信息的少数几个互相独立的综合性状。目前在畜禽育种中主要采用因子分析中的主成分分析法对数据集进行降维处理，大大缩减了指标数量，为后续数据分析提供了便利，且有效减少实际育种中的工作量，已在家鸡育种研究中得到广泛的应用[19-28]。本研究中对16周龄睾丸总质量与7个周龄的第二性征均进行了主成分分析，发现随着周龄的增大，从12周龄开始，16周龄睾丸总质量与冠高、冠长、冠厚和肉垂长度可归为同一主成分，进一步说明16周龄睾丸总质量与冠高、冠长、冠厚、肉垂长的相关程度较高，也侧面表明在进行16周龄睾丸总质量选育时，12周龄的冠高、冠长、冠厚、肉垂长可作为间接选育指标，这个结果跟相关分析、回归分析的结果一致。

综合相关分析、逐步回归分析与主成分分析的结果，在今后宁都黄公鸡选育过程中，可以通过选择12周龄的冠长与肉垂长这2个指标对16周龄睾丸总质量进行间接选育。