BLUP 與遺傳學選拔的實務應用

在家禽與家畜育種中，簡單性狀（質的遺傳） 與 複雜性狀（量的遺傳） 的改良方式有所不同。

一、簡單性狀遺傳（質的遺傳）

例如雞的 速羽/遲羽（K/k⁺, Z染色體，PRLR、SOX3 調控）、腳脛與膚色（W、Id 性聯基因）、橫斑羽色（B/b⁺，MITF 調控黑色素細胞週期）。
這些屬於 性聯基因或單基因控制，選拔上可直接透過外觀或分子檢測判斷，不需大量統計模型。
但如 neutral type（K/K⁺雜合），雛雞性別難以鑑別，則需透過進一步檢測或基因標記辨識。

二、量的遺傳與計量遺傳學

大多數經濟性狀（如產蛋量、日增重、飼料轉換率）為 多基因控制的量性狀，其遺傳規律需透過 統計模型 分析。
核心公式包括：

  1. 表現型值

P=G+EP = G + EP=G+E

其中 G=A+D+IG = A + D + IG=A+D+I，分別為累加效應（A）、顯性效應（D）、交感效應（I）。

  1. 遺傳率

h^2 = \frac{V_A}{V_P}

  1. 選拔反應

R = \frac{i h \sigma_A}{L}

​​R = h^2 S

其中 i：選拔強度，S：選拔差，L：世代間隔。

  1. 遺傳相關
r_g = \frac{COV_{xy}}{\sigma_x \sigma_y}

顯示不同性狀之間可能同時改良或產生拮抗。

三、BLUP 公式的應用

BLUP（最佳線性無偏預測）提供估計 育種值（EBV） 的工具，建立在線性混合模型上： \mathbf{y} = \mathbf{Xb} + \mathbf{Zu} + \mathbf{e}

Henderson 的混合模型方程式（MME）為：

[X'R^{-1}X \quad X'R^{-1}Z; Z'R^{-1}X \quad Z'R^{-1}Z + G^{-1}][\hat{b} \ \hat{u}] = [X'R^{-1}y \ Z'R^{-1}y]

其中：

  • \hat{u}：育種值（隨機效應）
  • \hat{b}：固定效應（如性別、環境）
  • G = \sigma^2_A A：累加遺傳效應與親緣關係矩陣
  • R = \sigma^2_e I_R：殘差共變異矩陣

BLUP 特點：

  1. 同時考慮系譜、性能資料 → 減少環境干擾。
  2. 適合多性狀、跨族群大規模選拔。
  3. 最佳、線性、無偏 → 估計值長期平均等於真值。

四、有效留種比例與 BLUP 的關聯

  • 有效留種比例（Pe, effective proportion saved）：反映在多性狀選拔或限制資源下，能保留下來的優良種畜比例。Pe 會影響實際 選拔強度 i，進而影響選拔反應 R。
  • 當族群規模擴大，且透過 Sire summaries（中央檢定、設計檢定、現場紀錄） 蒐集數據，BLUP 便能在 多性狀模型 下計算 EBV，並結合 Pe 推估長期改良效率。
  • 簡單性狀可直接用表型或分子標記判斷，但 複雜性狀改良必須依靠 BLUP 與多性狀模型，才能控制風險（Selection risk）並提升準確性。

✅ 總結：

  • 質性狀（速羽、膚色、橫斑等）可直接用外觀或基因標記鑑別。
  • 量性狀（產蛋量、增重率等）需透過 BLUP 與計量遺傳學公式 估計育種值。
  • 有效留種比例 Pe 與 BLUP 的關聯在於，BLUP 提供精準 EBV 預測，而 Pe 則決定選拔強度，兩者結合影響 實際選拔反應 R。

發表留言

歡迎光臨寒舍