皮南牛体尺体重相关性及主成分分析

姚 治，张子敬，刘 贤，李欣淼，王二耀，茹宝瑞，王建钦，雷初朝，陈 宏，黄永震*

(1.西北农林科技大学动物科技学院，陕西 杨凌 712100;2.河南省农业科学院畜牧兽医研究所，郑州 45002;3.河南省畜牧总站，郑州 450008;4.南阳黄牛科技中心，河南 南阳 473000)

从1987年开始，南阳市新野县利用皮埃蒙特牛对南阳牛进行杂交改良。南阳牛作为我国五大黄牛之一，其体躯高大、肉质细嫩、役用性和适用性俱佳。皮埃蒙特牛素有“世界肉牛之父”之称，生长速度快，屠宰率、瘦肉率明显。经过30多年的选育，皮南牛成功继承了皮埃蒙特牛与南阳牛两者的优良性状[1]，群体规模和生产水平都得到了较大提高，提高了当地农户的经济收入。作为南阳本地特色的肉牛群体，可以通过皮南牛体尺性状和体重的关系并结合其品种特征来估测体重。在畜禽育种中，对体尺性状进行改良对其经济性能有着重要的影响[2]。因此，对现有群体的体尺等指标进行分析很有必要。本文选取了皮南牛的8个性状运用主成分分析和相关性分析，探索皮南牛生长发育规律和体重体尺之间相关性，为皮南牛的种群扩繁和生产利用提供科学资料。

1 材料与方法

1.1 数据来源

2021年5月在河南新野县皮南牛核心育种区进行皮南牛的体尺测量，所测头数为321头2～6岁成年母牛，牛场的饲养方式为舍饲，所有皮南牛体重均为现场实测数据。

1.2 测定方法

根据家畜体尺测量方法对皮南牛进行体尺鉴定[3]。测量指标包括体重(X1)、体高(X2)、体斜长(X3)、胸围(X4)、腹围(X5)、管围(X6)、十字部高(X7)、腰角宽(X8)。清晨牛空腹时测量体重；测仗量取鬐甲最高点到地面的垂直距离为体高；卷尺测量肩端到坐骨端的直线距离为体斜长；卷尺测量肩胛后骨处体躯的垂直周径为胸围；卷尺测量肩胛骨后端两侧胸部的垂直周径腹围；卷尺测量牛左前肢管部上1/3处的周径为管围；测仗测量最后一个背椎骨到地面的垂直高度为十字部高；测仗测量左右两腰角(髋结节)最大宽度为腰角宽；测仗测量左右两侧坐骨结节外侧的距离为坐骨端宽。

通过主成分分析方法分析皮南牛的体尺体重9个性状指标的相关系数、贡献率、相关矩阵的特征值和特征向量。

2 结果与分析

2.1 主要体尺性状的平均数与变异性指标

由表1可看出，皮南牛体重体尺性状之间的变异系数互不相同，体重的变异系数最大，为28.11%，其次为坐骨端宽、腰角宽、腹围、胸围、体斜长。其余性状体高、管围、十字部高的变异系数均小于10%，分别为6.55%，7.26%，5.77%，变异幅度变化最小。体重和坐骨端宽的变异幅度变化最大，其选育潜力也相对较大。

2.2 体尺性状间的相关性

由表2可知，皮南牛体重与体高、体斜长、胸围、腹围、管围、十字部高、腰角宽、坐骨端宽均具有极显著相关性(P<0.01),相关系数分别为0.805，0.791，0.947，0.943，0.757，0.758，0.571，0.637。

2.3 主成分分析

对皮南牛的体重和体尺性状进行主成分分析，得到9个主成分值见表1。按照累计贡献率在80%以上选取前两个主成分，提取的主成分如表3所示。由表1和表3可知，前两个主成分涵盖了80%的遗传信息。第一主成分的特征值为6.454，贡献率为71.714%，反映的综合信息量最大。第二主成分的特征值为0.797，贡献率为8.852%。根据计算出的特征向量，2个主成分关系式可表达为：Y1=0.957X1+0.890X2+0.835X3+0.941X4+0.916X5+0.834X6+0.856X7+0.638X8+0.699X9；Y2=0.158X6+0.631X8+0.382X9-0.026X1-0.259X2-0.317X3-0.042X4-0.040X5-0.238X7。

表2 主要体尺性状指标间的相关分析

第一主成分的表达式显示了体重、体高、体斜长、胸围、腹围、管围、十字部高的特征向量值较大，对第一主成分的贡献率也较大，基本反映了皮南牛的外貌整体结构信息。第二主成分中，腰角宽和坐骨端宽相比于其他体尺性状的特征向量值较大，反映了尻部特征。

表3 主成分的特征值和特征向量

3 讨 论

3.1 皮南牛体尺性状的相关性分析

皮南牛体重与体高、体斜长、胸围、腹围、管围、十字部高、腰角宽、坐骨端宽具有极显著相关性，与体重相关性最大的体尺性状为腹围和胸围。刘博[4]通过对皮南牛H1代母牛群体的体尺性状经过通径分析得出胸围对皮南牛体重的相关性最大，相关系数为0.831。刘贤等[5]的研究结果显示，郏县红牛体重与体高、体长、胸围、坐骨端宽、管围具有极显著的正相关。张晓雪等[6]对新疆西门塔尔牛进行体重体尺相关分析，结果体重与体高、体长、胸围、腿围、管围之间的相关系数分别为0.924，0.759，0.945，0.853，0.763，均达到极显著水平。王丹等[7]的研究结果显示，新疆褐牛与体重相关性最大的体尺性状为腹围和尻长。本研究均与以上研究结果相似。皮南牛的体型特征、体重、体尺指标间具有显著的线性关系，各个养殖场可以根据不同的育种规划，利用体尺性状间较强的相互关系达到选育目的。

3.2 皮南牛体尺、体重的主成分分析

研究中主成分分析结果显示，第一主成分体重、体高、体斜长、胸围、腹围、管围、十字部高的特征值较大，可称为体型外貌因子，反映了皮南牛的外貌整体结构信息。第二主成分中腰角宽、坐骨端宽相比其他体尺性状的特征值较大，可称为尻长因子，反映了尻部特征[8]。李娜等[9]对新疆肉牛13个体尺性状进行主成分分析，筛选的第一主成分为体型外貌因子，第二主成分为胸宽因子；对新疆褐牛的13个性状的主成分分析中，筛选出了7个主成分[10]，第一至第三主成分起主导作用,第一主成分为体型外貌因子，第二主成分主要反映尻部特征，与本研究结果相似，第三主成分主要反映后躯特征。张爱玲等[11]对秦川牛体尺性状进行主成分分析,将3个主成分分别划分为增重因子、高度因子、宽度因子。本研究中第一主成分为整体外貌特征因子，涵盖了增重和体高等部分，第二主成分中腰角宽、坐骨端宽主要影响皮南牛的髋宽，可包括为宽度因子。

4 结 论

研究通过对皮南牛生长发育性状9个指标的测定及主成分分析，明确体重与各个性状间的显著相关性，揭示了皮南牛体尺性状的主成分因子，第一主成分反映了皮南牛的外貌整体结构信息，第二主成分反映了尻部特征。这2个主成分在一定程度上反映了皮南牛的体型特征及今后的选育利用信息。作为方差解释量最大的第一主成分，它可能是皮南牛体尺指标变异的最大潜在来源，在今后的选育工作中应以第一主成分作为主体进行选择。遗传和环境的共同作用造成体型外貌的差异，家畜育种工作中，要结合各品种的特点合理制定育种计划。本研究所揭示的皮南牛体型外貌特征及其生长发育规律，可为阐明其种质特性及对皮南牛进行合理的选育和饲养管理提供依据。