中国荷斯坦奶牛发情后期卵巢大小与重量相关性分析

蓝康澍,李 洁,牛至寒,沈成龙,王勇胜*

(1.西北农林科技大学动物医学院,陕西杨凌 712100;2.西北农林科技大学动物科技学院,陕西杨凌 712100)

荷斯坦奶牛作为世界上产奶量最高、养殖数量最多的奶牛品种[1],为人类提供了丰富、优质的奶源。尤其在当今人们生活水平不断提高的情况下,人们对优质牛奶的需求越来越高。但是近年来对奶牛的不当筛选使得奶牛繁殖性能降低,奶牛在泌乳高峰期时,能量需求会高于供应,造成负能量平衡,此时奶牛会调动机体代谢来增加泌乳所需的能量供应,使得奶牛在提高泌乳量的同时降低自身体况指数。而体况指数的降低又会造成奶牛繁殖性能(如产犊间隔、受孕率等)降低[2]。因此,传统选育方法仅通过泌乳奶牛的体况指数进行筛选以提高泌乳产量是不可取的[3]。奶牛的繁殖性能降低一直都是限制奶牛产业经济的重要因素之一[4]。这些都提示了我们需要在提高产奶量的同时,对奶牛繁殖性能进行提升。

作为雌性生殖系统的重要组成部分,卵巢对雌性动物的繁殖性能起决定性作用,卵巢不仅能够产生卵子,还作为内分泌腺分泌可调节生殖过程的生殖激素[5]。许多研究都开始以卵巢性状为研究对象,研究如何建立高繁殖力牛群[6]。但是有关卵巢性状之间相关关系的研究仍较欠缺,了解卵巢性状之间的关系更有助于对缺失数据进行预测和未来卵巢发育规律相关实验的数据分析。

因此,通过对大样本(n=389)发情后期中国荷斯坦奶牛的卵巢性状数据进行相关和回归性分析,并建立卵巢性状的最优回归方程,为后续牛卵巢生长发育规律研究提供科学依据和理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 卵巢收集与分型 试验中的卵巢来源于同一屠宰场(陕西西安屠宰场)。根据所收集卵巢卵泡及黄体、白体的出现情况,间接对卵巢来源个体进行发情周期分期。分期标准如下:卵巢上无较大卵泡(直径>8 mm)和黄体的判定为发情前期;卵巢上有较大卵泡(直径>8 mm)且没有黄体的判定为发情期;卵巢上含有Ⅰ型或Ⅱ型黄体的判定为发情后期;卵巢上含有Ⅲ型和Ⅳ型黄体的判定为发情间期(表1,黄体分型标准参照王艳东等[10]的研究)。

表1 黄体分型标准[10]

1.1.2 卵巢性状测量 最终共计收集390头发情后期奶牛的卵巢。采用两把铁尺垂直放置对卵巢的长(x1)、宽(x2)和高(x3)进行测量并记录,将卵巢放于无菌电子天平进行称量并记录卵巢重量(y)数据。

1.2 方法

1.2.1 数据整理 将测量所得数据录入Excel 2019进行整理,剔除不合理数据,最终获得389头奶牛的卵巢的长、宽、高和重量数据。

1.2.2 相关性分析 使用SPSS 23.0软件对卵巢表型统计量进行分析。采用SPSS软件中的独立样本t检验方法对卵巢长、宽、高和卵巢重量进行相关性分析,并利用Pearson法对卵巢性之间的相关系数进行分析。

A.长和宽的测量;B.长和高的测量,单位为cm

1.2.3 通径分析 随后以卵巢重量y为因变量,卵巢长(x1)、卵巢宽(x2)和卵巢高(x3)为自变量进行通径分析,对相关系数进行分解。

1.2.4 逐步回归分析 最后再对卵巢性状进行逐步回归分析,构建回归模型,建立卵巢重量和卵巢长、宽、高的最优回归方程。

腕表搭载Cal.3638自动上链机心，机心由镶有39枚红宝石轴承的464个部件组成，动力储存可达7天。12点钟位置的小表盘显示时辰数字及字符（24小时一周期）；3点钟位置显示五行元素和十天干（10年一周期）；9点钟位置显示农历月（12个月一周期）、农历日（30天一周期）及闰月；12点钟位置的年份视窗显示当年所属生肖（12年一周期），月相盈亏显示则位于表盘6点钟方位。2018为中国狗年，一只生肖狗昂首立于12点钟位置，寓意2018吉犬“旺”年，福禄呈祥。

2 结果

2.1 卵巢数据整理及相关性分析

对389枚卵巢数据进行表型统计。表2为卵巢性状的“平均值±标准误”。

表2 中国荷斯坦奶牛的卵巢性状统计量(n=389)

对卵巢重量与卵巢长、宽和高的相关性分析如表3所示,可得卵巢长、宽和高3种性状均与卵巢重量显著相关,其中卵巢高与卵巢重量的相关性最高(r=0.480),其次是卵巢长(r=0.473)和卵巢宽(r=0.385)。卵巢长、宽、高3种性状之间仅有卵巢高和卵巢长呈显著相关,其他均不显著,且卵巢高与卵巢宽呈负相关。

表3 中国荷斯坦奶牛卵巢长、宽、高和卵巢重量相关系数

2.2 卵巢重量与卵巢长、宽、高的通径分析

为进一步明确自变量之间的关系,研究各自变量对因变量的直接影响力和间接影响力,以卵巢重量为因变量,卵巢长、宽和高为自变量进行了通径分析。根据公式:相关系数=直接影响力+间接影响力,列出以通径系数P为变量的多元一次方程:

由:

r1y=P1+r12P2+r13P3

r2y=r12P1+P2+r23P3

r3y=r13P1+r23P2+P3

得:

0.473=P1+0.079P2+0.256P3

0.385=0.079P1+P2-0.072P3

0.480=0.256P1-0.072P2+P3

对该多元一次方程进行求解,得出通径系数:P1=0.334;P2=0.389;P3=0.422

直接通径系数也可直接通过SPSS 23.0进行逐步回归分析,从输出结果中“标准化系数”一栏中得到。

2.3 卵巢重量与卵巢长、宽、高相关系数分解

对相关系数进行分解以更好地研究自变量对因变量的直接作用以及间接作用。卵巢长、宽和高对卵巢重量的直接作用从大到小为:x3>x1>x2,对卵巢重量的间接作用从大到小为:x1>x3>x2(表4),其中卵巢宽对卵巢重量的直接作用最大(P=0.389),卵巢长对卵巢重量的直接作用最小(P=0.385)。结果表明,卵巢长、宽和高主要通过直接作用对卵巢重量产生影响(直接作用>间接作用)。

表4 中国荷斯坦奶牛卵巢性状相关系数的分解

2.4 卵巢长、宽、高对卵巢重量的逐步回归分析

通过SPSS 23.0软件进行逐步回归分析,以卵巢重量y为因变量,卵巢长x1、卵巢宽x2和卵巢高x3为因变量,建立最优回归方程。在变量逐步回归的过程中,首先引入变量x3建立模型1;再引入变量x2,建立模型2;最终引入变量x1建立模型3。根据逐步回归分析结果(表5),模型3为最优回归模型(R=0.715),相应回归方程为:y=0.192x1+0.291x2+0.321x3-11.335(表6)。该回归方程达到极显著水平(P<0.01),具有统计学意义。

表5 中国荷斯坦奶牛卵巢长、宽、高对卵巢重量回归模型

表6 中国荷斯坦奶牛卵巢长、宽、高对卵巢重量回归系数

3 讨论

卵巢作为母牛生殖系统中最重要的组成部分之一,一直都被作为雌性繁殖性能相关研究的对象。卵巢的长、宽、高和重量作为卵巢的性状,在一定程度下也能反映卵巢的功能。已有研究表明,牛卵巢的大小与卵巢的功能密切相关[11],体积大的牛卵巢可以分离到相对较多的腔前卵泡[10],这为繁殖性能相关研究提供了新角度。现在已有不少研究以卵巢性状为繁殖性能的潜在表型,研究相关基因与繁殖性能的关系[11-13]。此外,有研究表明,发生多囊卵巢综合征(Polycystic ovary syndrome,PCOS)大鼠的卵巢重量显著增加[14],证明了卵巢重量也可以应用于卵巢相关疾病的诊断,通过超声技术测量卵巢的长、宽和高性状以此预测卵巢的重量,作为个体是否患有PCOS的初步论证。然而,卵巢长、宽、高与卵巢重量的关系鲜有人研究。即使卵巢的长、宽、高可以通过影响卵巢的体积,进而会对卵巢重量产生影响,但影响的大小及程度仍有待研究。

收集389头处于发情后期的中国荷斯坦奶牛的卵巢,通过对卵巢长、宽、高和卵巢重量的相关性分析,可得卵巢长、宽、高与卵巢重量相关性呈极显著,其中卵巢高与卵巢重量的相关性最大(r=0.480),说明在卵巢高对卵巢重量的影响最大。卵巢长、宽、高之间相关性几乎不显著,除卵巢高和卵巢长呈显著外(r=0.256),其他均不显著,说明卵巢长、宽、高之间,除了卵巢高和卵巢长,相互之间几乎没有影响。

通径分析可以用于研究变量间较为复杂的关系及自变量对因变量作用的方式及程度[15]。通过通径分析对卵巢长、宽、高性状间的关系及它们和卵巢重量的相关性进行进一步分析,可得出卵巢的长、宽和高对卵巢重量的影响均主要通过直接作用达成。卵巢高对卵巢重量的直接作用最大(P=0.422),该结果与相关性分析一致。卵巢长、宽和高对卵巢重量的间接作用中,卵巢高通过卵巢长对卵巢重量的间接作用和卵巢长通过卵巢高对卵巢重量的间接作用最大,其中后者大于前者,分别为0.086和0.108;该结果与相关性分析结果一致,卵巢高与卵巢重量的相关性比卵巢长与卵巢重量的相关性强,且卵巢高与卵巢长呈显著相关。

逐步回归分析通过检验各自变量对回归方程的贡献来剔除贡献不显著的自变量,建立最优回归方程。通过对卵巢重量和卵巢其他性状进行逐步回归分析建立的最优回归方程为:y=0.192x1+0.291x2+0.321x3-11.335,该方程达到极显著水平(P<0.01),该方程将卵巢长、宽、高3种性状全部引入,且卵巢高的系数最高,说明卵巢高是影响卵巢重量的主要因素,该结果与相关性分析结果一致。此外,该回归方程的R2值达到了0.50以上(且R值大于0.70),说明卵巢的长、宽和高性状是对卵巢重量影响最大的因素,其他因素虽然对卵巢重量也有一定影响,但都不起主要作用。

本研究从卵巢性状作为切入点,用统计学方法研究了处于发情后期荷斯坦奶牛卵巢性状之间的相关性,为后续卵巢发育规律研究奠定基础,后续研究可以在此基础上,收集卵巢卵母细胞,探究卵巢性状(包括卵巢长、宽、高、黄体发育情况)与卵母细胞质量的相关性。