06 多性状育种值估计.ppt

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1、v第一节第一节 选择指数概述选择指数概述v第二节第二节 普通综合选择指数普通综合选择指数 v第三节第三节 约束与最宜选择指数约束与最宜选择指数 第六章第六章 多性状育种值估计多性状育种值估计1 1、SmithSmith（19371937）在植物育种中首先提出来）在植物育种中首先提出来2 2、HazelHazel和和LushLush（19421942），），HazelHazel对这一方法作了系统的论述，对这一方法作了系统的论述，给出了计算方法。给出了计算方法。3 3、发展快：由于选择指数法具有较大的优越性，在过去的、发展快：由于选择指数法具有较大的优越性，在过去的3030余余年中得到了很大的发展

2、：年中得到了很大的发展：a a、从一般的综合选择指数、从一般的综合选择指数b b、约束选择指数、约束选择指数c c、最宜选择指数、最宜选择指数d d、通用选择指数等、通用选择指数等.4 4、因而成为多性状选择的一种重要的方法。、因而成为多性状选择的一种重要的方法。第一节第一节 选择指数概述选择指数概述 一、选择指数的提出及发展简史一、选择指数的提出及发展简史第一节第一节 选择指数概述选择指数概述二、选择指数的类别二、选择指数的类别 1 1、经典选择指数（、经典选择指数（selection indexselection index）由由HazelHazel（19431943）提出。它将需要选择的

3、几个性状）提出。它将需要选择的几个性状 ，依据各自的遗传力、表型方差、经济加权值，以及性依据各自的遗传力、表型方差、经济加权值，以及性状间的遗传相关和表型相关，计算出一个综合指数。状间的遗传相关和表型相关，计算出一个综合指数。然后依据指数值的高低进行选择。然后依据指数值的高低进行选择。2 2、约束选择指数（、约束选择指数（restricted selection indexrestricted selection index）由由KempthorneKempthorne（19591959）等提出，是在普通选择指数的）等提出，是在普通选择指数的基础上，通过对性状的改进施加某种约束条件，使一基础上

4、，通过对性状的改进施加某种约束条件，使一些性状改进的同时，保持另一些性状不发生改变。些性状改进的同时，保持另一些性状不发生改变。3 3、最宜选择指数（、最宜选择指数（optimum selection indexoptimum selection index）由由Tallis(1962)Tallis(1962)提出，是在普通选择指数的基础上，提出，是在普通选择指数的基础上，通过对性状的改进施加某种限制，使一些性状按适当通过对性状的改进施加某种限制，使一些性状按适当的比例要求改进。的比例要求改进。4 4、通用选择指数（、通用选择指数（general selection indexgeneral

5、selection index）由陈瑶生和盛志廉由陈瑶生和盛志廉(1988(1988，1989)1989)提出，是在普通选择提出，是在普通选择指数的基础上，充分利用各种信息，包括个体本身及指数的基础上，充分利用各种信息，包括个体本身及各种亲属的各个性状的信息，适用于各种选择指数的各种亲属的各个性状的信息，适用于各种选择指数的统一的通用选择指数。统一的通用选择指数。三、选择指数与育种值的关系三、选择指数与育种值的关系 综合育种值：选择指数：选择指数：综合育种值与选择指数的线性预测关系：综合育种值与选择指数的线性预测关系：第二节第二节 普通综合选择指数普通综合选择指数 一、经典选择指数一、经典选择

6、指数指数式的一般形式 为性状的加权系数，也即为偏回归系数为性状的加权系数，也即为偏回归系数经典的综合选择指数是依据个体本身的多个性经典的综合选择指数是依据个体本身的多个性状的表型值来估计个体综合育种值，目的是要状的表型值来估计个体综合育种值，目的是要获得一个指数获得一个指数 ，用它可以达到最准确地估计，用它可以达到最准确地估计 ，即令综合育种值与指数间相关，即令综合育种值与指数间相关 最大化，最大化，从而获得最大的综合育种值进展从而获得最大的综合育种值进展 ，利用求，利用求极大值方法可以得到多元正规方程：极大值方法可以得到多元正规方程：是各选择性状的偏回归系数向量是各选择性状的偏回归系数向量

7、是各选择性状表型值之间的方差、协方差矩阵是各选择性状表型值之间的方差、协方差矩阵 是各选择性状育种值之间的方差、协方差矩阵是各选择性状育种值之间的方差、协方差矩阵 是各选择性状的经济加权值向量是各选择性状的经济加权值向量 二、选择指数效果的度量二、选择指数效果的度量 综合育种值估计准确度综合育种值估计准确度 综合育种值选择进展综合育种值选择进展 各性状育种值选择进展各性状育种值选择进展 v举例举例选择计划制定一般步骤选择计划制定一般步骤性状各种表型参数和遗传参数的估计；性状各种表型参数和遗传参数的估计；性状经济加权值的确定；性状经济加权值的确定；选择强度估计；选择强度估计；选择指数制定和选择效

8、果估计；选择指数制定和选择效果估计；计算个体指数值，确定选择决策。计算个体指数值，确定选择决策。v选择指数制定步骤选择指数制定步骤计算性状的表型方差、协方差矩阵和育种值方计算性状的表型方差、协方差矩阵和育种值方差、协方差矩阵；差、协方差矩阵；计算各性状偏回归系数计算各性状偏回归系数选择效果估计选择效果估计 计算个体指数值计算个体指数值 v例1 某猪场的资料分析得到三个性状：饲料利用率、平均日增重和胴体瘦肉率的表型、遗传参数，以及性状的边际效益，列入下表，根据给定的参数制定这三个性状的选择指数，并计算如下两头猪的指数值：A：B：表表7-1 7-1 猪三个性状的表型猪三个性状的表型遗传遗传参数和参

9、数和边际边际效益效益（表中右（表中右边边4 4项项的右上角的右上角为为表型相关；右表型相关；右边边4 4项项左下角左下角为遗传为遗传相关）相关）性状性状单位单位饲料利用率饲料利用率 kg/kg2.8-78.800.300.12-0.65-0.23平均日增重平均日增重 g650.00.110.354257.6-0.75-0.25胴体瘦肉率胴体瘦肉率%6010.400.464.71-0.39-0.10由表中参数计算三个性状的表型方差、协方差矩阵为：其中：三个性状的育种值方差、协方差矩阵为：其中：经济加权值为：由前面的回归公式得到：由前面的回归公式得到：所以所以这这三个性状的三个性状的综综合合选择选

10、择指数指数为为：由于：由于：所以综合选择指数的估计准确度为所以综合选择指数的估计准确度为：综合育种值选择进展为：综合育种值选择进展为：各性状育种值选择进展为：各性状育种值选择进展为：若采用若采用这这一指数一指数对对后后备备猪猪进进行行综综合育种合育种值评值评定，并依据它定，并依据它进进行行选选种，以种，以给给出的两个个体出的两个个体为为例，可分例，可分别计别计算其算其综综合合选择选择指指数数为为：从从选选种角度而言，需要知道的只是个体种角度而言，需要知道的只是个体选择选择指数指数值值的相的相对对大小排列大小排列顺顺序，因而有序，因而有时为时为了了简单简单，只用个体的表型，只用个体的表型值值代替

11、其代替其离均差离均差计计算，算，对对A A和和B B两个体有：两个体有：二、通用选择指数二、通用选择指数 经经典的典的选择选择指数要求目指数要求目标标性状与信息性状一致，性状与信息性状一致，而且只是利用个体本身的各性状信息，而且只是利用个体本身的各性状信息，这这不符合不符合现现代育种学的精神。代育种学的精神。实际实际上，上，对对于多性状于多性状选择选择在群体在群体遗传遗传基基础础和和环环境条件相境条件相对对一致的情况下，一致的情况下，应该应该充分充分利用各种信息来源的利用各种信息来源的资资料料 .v通用选择指数的构建方法通用选择指数的构建方法 利用个体本身及其亲属的相关性状的表型值作为信息性状

12、，利用个体本身及其亲属的相关性状的表型值作为信息性状，建立一个信息性状的线性函数建立一个信息性状的线性函数 ，即通用选择指数，用它来，即通用选择指数，用它来估计估计 ，从而获得最大的综合育种值进展，从而获得最大的综合育种值进展 ，这里，信息，这里，信息性状与目标性状可以相同，也可以不同，但必须与目标性状有性状与目标性状可以相同，也可以不同，但必须与目标性状有较高的遗传相关，利用求极大值方法可以得到如下多元正规方较高的遗传相关，利用求极大值方法可以得到如下多元正规方程组：程组：是信息性状表型值之间的方差、协方差矩阵是信息性状表型值之间的方差、协方差矩阵 是各信息性状与目标性状育种值之间的方差、协

13、方差矩阵是各信息性状与目标性状育种值之间的方差、协方差矩阵 是对应于提供每一信息性状的个体或有关亲属与被估计个体是对应于提供每一信息性状的个体或有关亲属与被估计个体间的亲缘相关对角矩阵间的亲缘相关对角矩阵 v通用选择指数效果度量通用选择指数效果度量 综合育种值估计准确度综合育种值估计准确度 综合育种值选择进展综合育种值选择进展 各性状育种值选择进展各性状育种值选择进展 v信息性状表型值方差协方差的计算信息性状表型值方差协方差的计算第一类：一个信息来源，一个性状的方差第一类：一个信息来源，一个性状的方差一个个体单次度量值一个个体单次度量值 一个个体一个个体 次度量值次度量值 个个体单次度量值个个

14、体单次度量值为个体间的亲缘系数 为重复率 第二类：一个信息来源，两性状间协方差第二类：一个信息来源，两性状间协方差 一个个体单次度量值一个个体单次度量值 和和 一个个体 次度量值均值 和 个个体单次度量均值 和 第三类：两个不同信息来源，一个性状间的协方差或第三类：两个不同信息来源，一个性状间的协方差或一个性状与另一个性状间的协方差一个性状与另一个性状间的协方差 绵绵羊三个性状的表型、羊三个性状的表型、遗传遗传参数和参数和经济经济加加权值权值性状性状单位单位净毛量净毛量 kg3.000.250.4763.360.460.37体重体重 kg38.9020.520.401.150.210.06毛长

15、毛长 cm10.100.880.300.100.55-0.26 由表中参数可得到两个目标性状和的育种值方差、协方由表中参数可得到两个目标性状和的育种值方差、协方差矩阵为：差矩阵为：其中：（表中右表中右边边3 3项项的右上角的右上角为为表型相关，左下角表型相关，左下角为遗传为遗传相关）相关）某羊场历年资料计算得到的净毛量（羊场历年资料计算得到的净毛量（）、体重（）、体重（）和毛长（）和毛长（）的各有关参数，列入下表。）的各有关参数，列入下表。现确定选育目标是提高现确定选育目标是提高2 2个目标性状个目标性状 和和 的综合育种值，的综合育种值，作为选种辅助性状，根据选育方案，有下列作为选种辅助性状

16、，根据选育方案，有下列3 3个信息来源：个信息来源：公羊本身的公羊本身的 、和和 表型值；表型值；公羊的公羊的2020个半同胞姐妹的个半同胞姐妹的 平均表型值；平均表型值；公羊的公羊的2020个半同胞女儿的个半同胞女儿的 、和和 平均表型值。平均表型值。l 试制定一个公羊的选择指数，并评价选择的效果。公羊试制定一个公羊的选择指数，并评价选择的效果。公羊A A的的度量信息为：度量信息为：公羊本身的公羊本身的 公羊的公羊的2020个半同胞姐妹个半同胞姐妹 ；公羊的公羊的2020个半同胞女儿个半同胞女儿 其它元素值可类似计算得到。三个信息来源共七个信息性状其它元素值可类似计算得到。三个信息来源共七个

17、信息性状的方差、协方差矩阵可根据前面的公式计算，得到：的方差、协方差矩阵可根据前面的公式计算，得到：其中：其中：其它元素值可类似计算得到。信息性状与两个目标性状的其它元素值可类似计算得到。信息性状与两个目标性状的育种值方差、协方差矩阵为：育种值方差、协方差矩阵为：其中：其中：其它元素可其它元素可类类似似计计算。算。亲缘亲缘系数矩系数矩阵阵和和经济经济加加权值权值向量分向量分别别为为：得到系数矩阵方程为：得到系数矩阵方程为：三个性状的综合选择指数为：三个性状的综合选择指数为：综合选择指数的估计准确度为：综合选择指数的估计准确度为：综合选择指数的遗传进展为：综合选择指数的遗传进展为：单个性状的遗传

18、进展为：单个性状的遗传进展为：若采用这一指数对公羊若采用这一指数对公羊A A进行遗传评估，则公羊进行遗传评估，则公羊A A的选择指的选择指数为：数为：一、约束选择计算原理及方法一、约束选择计算原理及方法 第三节第三节 约束与最宜选择指数约束与最宜选择指数 约束选择指数是建立在综合选择指数基础上，通过一定方约束选择指数是建立在综合选择指数基础上，通过一定方式施加约束条件来实现的。因此，综合育种值（式施加约束条件来实现的。因此，综合育种值（）和选择指）和选择指数（数（）的定义和普通选择指数相同。为了对某些性状的遗传）的定义和普通选择指数相同。为了对某些性状的遗传进展施加一定的约束，需要引入如下的约

19、束矩阵进展施加一定的约束，需要引入如下的约束矩阵 ，即：，即：为目标性状的数目为目标性状的数目 为施加约束的性状数为施加约束的性状数 如果限制约束性状按比例向量如果限制约束性状按比例向量 变化，采用变化，采用LagrangeLagrange乘子法，引入一个不定乘子向量乘子法，引入一个不定乘子向量 ，则可，则可以得出如下的求解方程：以得出如下的求解方程：在实际应用中直接求解此方程即可，如果应用分块求逆法在实际应用中直接求解此方程即可，如果应用分块求逆法解出其逆矩阵可得到最宜选择指数的计算公式解出其逆矩阵可得到最宜选择指数的计算公式 ：当当 时时，即保持所有，即保持所有约约束性状不束性状不变变，则

20、约则约束束选择选择指数指数计计算公式算公式 ：二、约束选择指数效果度量二、约束选择指数效果度量综合育种值估计准确度 综合育种值选择进展综合育种值选择进展 各性状育种值选择进展各性状育种值选择进展 表示目标性状间的育种值方差、协方差矩阵表示目标性状间的育种值方差、协方差矩阵 三、计算实例三、计算实例 采用例的资料说明约束选择指数的计算方法。为了保采用例的资料说明约束选择指数的计算方法。为了保持肉质不发生大的改变，在以后世代的选择中希望保持瘦肉持肉质不发生大的改变，在以后世代的选择中希望保持瘦肉率不变，试制订一个约束选择指数，并计算例中给出的个率不变，试制订一个约束选择指数，并计算例中给出的个体指数值。体指数值。这时，约束矩阵这时，约束矩阵 和约束比例向量和约束比例向量 为：为：由前面的公式有：由前面的公式有：所以，当需要保持瘦肉率不变时，这三个性状的约束选择所以，当需要保持瘦肉率不变时，这三个性状的约束选择指数为：指数为：由于：由于：1 1、综合选择指数的估计准确度为：、综合选择指数的估计准确度为：2 2、综合选择指数的遗传进展为：、综合选择指数的遗传进展为：单个性状的遗传进展为：单个性状的遗传进展为：由由该选择该选择指数指数计计算出算出A A、B B两个体两个体选择选择指数指数为为：