Ươc tính giá trị giống vật nuôi

Chơng V: ớc tính giá trị giống của vật nuôi

Nội dung cơ bản của việc cải tiến di truyền năng suất vật nuôi là lựa chọn đợc những
con vật có giá trị giống (giá trị di truyền cộng gộp) cao, cho chúng phối giống với nhau để có
đợc thế hệ sau có năng suất cao. Trong nhiều năm qua các phơng pháp thống kê sử dụng
các dữ liệu theo dõi năng suất đã đợc sử dụng để ớc tính giá trị giống. Những tiến bộ về
công cụ tính (máy tính điện tử: khả năng của bộ nhớ, khả năng lu trữ, tốc độ tính toán), về
ứng dụng các mô hình toán học đã khiến cho việc ớc tính giá trị giống ngày càng hoàn thiện
thêm. Trong số các hệ thống ớc tính giá trị giống, chỉ số chọn lọc là phơng pháp cơ bản đã
đợc ứng dụng rộng rãi vào sản xuất trong những năm 60-70 và có ảnh hởng rất lớn đối với
các hệ thống đánh giá giá trị giống hiện nay.

5.1. Khái niệm về giá trị giống
Do giá trị di truyền cộng gộp của thế hệ trớc có tầm quan trọng đặc biệt đối với thế hệ
sau mà ngời ta còn gọi nó là giá trị giống (Breeding Value), ký hiệu là BV:
BV = A
Chỉ có 1/2 giá trị giống của bố hoặc mẹ đợc truyền cho đời con, do đó giá trị di truyền
cộng gộp mà thế hệ con nhận đợc từ bố hoặc mẹ đợc gọi là khả năng truyền đạt
(Transmitting Ability, ký hiệu là TA) bằng 1/2 giá trị giống :
TA = 1/2 BV
Chúng ta không thể đánh giá trực tiếp đợc giá trị giống cũng nh khả năng sản xuất của
con vật, bởi vì cho tới nay cũng nh trong một thời gian dài nữa chúng ta vẫn cha biết đợc
ảnh hởng của rất nhiều các gen đóng góp nên tác động cộng gộp. Do đó chúng ta chỉ có thể
ớc tính đợc giá trị giống.
Giá trị giống ớc tính đợc ký hiệu là EBV (Estimated Breeding Value) hoặc Â. Phơng
pháp duy nhất để có thể ớc tính giá trị giống của một vật nuôi về một tính trạng nào đó là dựa
vào giá trị kiểu hình của tính trạng này ở chính bản thân con vật, hoặc dựa vào giá trị kiểu
hình của tính trạng này ở con vật họ hàng với con vật mà ta cần ớc tính giá trị giống của nó,
hoặc phối hợp cả hai loại giá trị kiểu hình này. Cách ớc tính giá trị giống của một vật nuôi
đối với nhiều tính trạng cũng sẽ tơng tự nh vậy. Giá trị kiểu hình của một con vật mà ta sử

dụng để ớc tính giá trị giống đợc gọi là nguồn thông tin giúp cho việc đánh giá giá trị giống.
Nguồn thông tin này có thể chỉ là một giá trị kiểu hình duy nhất mà ta theo dõi quan sát đợc,
nhng cũng có thể là giá trị kiểu hình trung bình của nhiều theo dõi quan sát. Các theo dõi
quan sát này có thể thu đợc từ những lần nhắc lại trên một cá thể, cũng có thể thu đợc từ các
cá thể khác nhau (chúng có cùng một mối quan hệ họ hàng thân thuộc vơí con vật mà ta cần
ớc tính giá trị giống của nó, chẳng hạn cùng là con, cùng là anh chị em ruột, hoặc cùng là
anh chị em nửa ruột thịt).
Các nguồn thông tin đợc sử dụng để ớc tính giá trị giống bao gồm:
- Nguồn thông tin của bản thân con vật: các số liệu năng suất của chính bản thân con
vật;
- Nguồn thông tin của tổ tiên con vật: các số liệu năng suất của bố, mẹ, ông bà nội
ngoại, của các đời trớc thế hệ ông bà;
- Nguồn thông tin của anh chị em con vật: các số liệu năng suất của anh chị em ruột
(cùng bố cùng mẹ), anh chị em nửa ruột thịt (cùng bố khác mẹ hoặc cùng mẹ khác bố);
- Nguồn thông tin từ đời con con vật: các số liệu năng suất của đời con của con vật.
Nh vậy, chúng ta có thể ớc tính giá trị giống của một con vật theo các phơng thức
sau đây:

38







- Ước tính giá trị giống của con vật về 1 tính trạng dựa vào nguồn thông tin về tính
trạng này của chính bản thân con vật đó (số liệu của 1 quan sát duy nhất hoặc số liệu trung
bình của nhiều quan sát nhắc lại).
- Ước tính giá trị giống của con vật về nhiều tính trạng dựa vào nguồn thông tin về các

tính trạng này của chính bản thân con vật đó (số liệu của 1 quan sát duy nhất hoặc số liệu
trung bình của nhiều quan sát nhắc lại đối với các tính trạng).
- Ước tính giá trị giống của con vật về 1 tính trạng dựa vào nguồn thông tin về tính
trạng này của chính bản thân con vật và nguồn thông tin của các con vật họ hàng với nó (số
liệu của 1 quan sát duy nhất hoặc số liệu trung bình của nhiều quan sát nhắc lại).
- Ước tính giá trị giống của con vật về nhiều tính trạng dựa vào nguồn thông tin về các
tính trạng này của chính bản thân con vật và nguồn thông tin về các tính trạng này của các con
vật họ hàng với nó (số liệu của 1 quan sát duy nhất hoặc số liệu trung bình của nhiều quan sát
nhắc lại).

5.2. Độ chính xác của các ớc tính giá trị giống
Nh trên đã nêu, có nhiều phơng thức và nhiều nguồn thông tin khác nhau dùng để ớc
tính giá trị giống của gia súc. Để có thể đánh giá độ chính xác của các ớc tính này, ngời ta
sử dụng khái niệm độ chính xác (Accuracy) của các ớc tính giá trị giống. Về bản chất, độ
chính xác của một phơng thức đánh giá giá trị giống hay của một nguồn thông tin dùng để
đánh giá giá trị giống là hệ số tơng quan giữa phơng thức đánh giá hoặc nguồn thông tin với
giá trị giống của con vật:
Cov(A,P)
r
AP
=
V(A)V(P)

trong đó, r
AP
: Độ chính xác của việc đánh giá giá trị giống
Cov(A,P) : Hiệp phơng sai giữa phơng thức hoặc nguồn thông tin sử dụng
để ớc tính giá trị giống và giá trị giống
V(A), V(P): Phơng sai giá trị giống và phơng sai của phơng thức hoặc
nguồn thông tin sử dụng để ớc tính giá trị giống

Độ chính xác của ớc tính giá trị giống có giá trị từ 0 tới 1 hoặc đợc biểu thị bằng số
phần trăm, từ 0 tới 100%. Giá trị của độ chính xác càng lớn chứng tỏ phơng thức ớc tính
hoặc nguồn thông tin sử dụng để ớc tính giá trị giống càng chính xác.
5.3. Chỉ số chọn lọc
5.3.1. Khái niệm chung
Chỉ số chọn lọc (Selection Index) là phơng pháp phối hợp giá trị kiểu hình của các tính
trạng xác định đợc trên bản thân con vật hoặc trên các họ hàng thân thuộc của nó thành một
điểm tổng hợp và căn cứ vào điểm này để chọn lọc hoặc loại thải con vật.
Nh vậy, chỉ số đợc tính toán cho từng con vật, thứ tự xếp hạng của chúng căn cứ vào
chỉ số. Những con vật có chỉ số cao nhất là những con vật có giá trị giống cao nhất và ngợc
lại.
Lý thuyết về chỉ số chọn lọc đợc H. Smith xây dựng từ năm 1936 và đợc ứng dụng
trong chọn lọc giống cây trồng. Hazel (1943) là ngời đầu tiên ứng dụng chỉ số chọn lọc vào
chọn lọc động vật. Chỉ số chọn lọc là một hàm tuyến tính các số liệu quan sát và đợc dùng
để ớc tính giá trị giống của con vật. Các số liệu quan sát đợc chính là các giá trị kiểu hình
của 1 hay nhiều tính trạng theo dõi đợc trên bản thân con vật hoặc trên các con vật họ hàng.
Các giá trị kiểu hình này có thể là 1 giá trị duy nhất của 1 quan sát hoặc có thể là giá trị trung

39







bình của nhiều quan sát nhắc lại trên 1 con vật hoặc trên nhiều con vật khác nhau nhng có
cùng quan hệ họ hàng với con vật mà ta cần ớc tính giá trị giống của nó.
Chỉ số chọn lọc có dạng thức sau:
I

= b
1
X
1
+ b
2
X
2
+ ... + b
n
X
n
I

= b
i
X
i

trong đó, I

: Giá trị chỉ số của vật
X
i
: Giá trị kiểu hình của các tính trạng mà ta quan sát đợc trên bản thân vật
hoặc trên con vật họ hàng của vật
b
i
: Hệ số tơng ứng với từng tính trạng hoặc từng con vật họ hàng.

Để loại trừ ảnh hởng của nhóm tơng đồng (các con vật nuôi cùng một đợt, cùng một
hoàn cảnh...), các giá trị kiểu hình của từng tính trạng là con số chênh lệch giữa giá trị kiểu
hình của cá thể và giá giá trị trung bình của nhóm tơng đồng, do vậy
I

= b
1
(X
1
- X
1
) + b
2
(X
2
- X
2
) + ... + b
n
(X
n
- X
n
)

I

= b
i

(X
i
- X
i
)
trong đó, I

: Giá trị chỉ số của vật
X
i
: Giá trị kiểu hình của các tính trạng mà ta quan sát đợc trên bản thân vật
hoặc trên con vật họ hàng của vật
X
i
: Giá trị kiểu hình trung bình của các tính trạng mà ta quan sát đợc trên các con
vật trong nhóm tơng đồng
b
i
: Hệ số tơng ứng với từng tính trạng hoặc từng con vật họ hàng.

Ví dụ: Khi kiểm tra năng suất lợn đực giống Landrace ở Hà Lan, ngời ta sử dụng chỉ số
chọn lọc sau:
I = -12,61 X
1
+ 1,62 X
2
- 88 X
3
+ 28,8 X
4

trong đó, X
1
: Tiêu tốn thức ăn trong thời gian kiểm tra (kg thức ăn/kg tăng trọng)
X
2
: Tăng trọng trung bình trong thời gian kiểm tra (g/ngày)
X
3
: Độ dầy mỡ lng đo bằng siêu âm (mm)
X
4
: Diện tích mắt thịt đo bằng siêu âm (mm3)
Một câu hỏi đặt ra là căn cứ vào đâu ngời ta đề ra các hệ số b
i
trong ví dụ này cũng
nh trong ví dụ về chọn lọc 2 tính trạng là độ dầy mỡ lng và tăng trọng trung bình? Sau đây
là mô tả tóm tắt nguyên tắc tính toán các hệ số b
i
trong chỉ số chọn lọc.
5.3.2. Nguyên tắc chung của việc xác định các hệ số b
i
của chỉ số chọn lọc
Bốn tiêu chuẩn và cũng là bốn u điểm của chỉ số chọn lọc nh sau:
- Tơng quan giữa chỉ số (I) và giá trị giống (A) là lớn nhất, nghĩa là r
TI
= max;
- Xác xuất của thứ tự sắp xếp các con vật theo chỉ số đúng với thứ tự sắp xếp theo giá
trị giống của chúng là lớn nhất;
- Tiến bộ di truyền đạt đợc do chọn lọc theo chỉ số là lớn nhất, nghĩa là g = max;

- Bình phơng sai lệch giữa chỉ số và giá trị giống thực của con vật là nhỏ nhất, nghĩa
là E(I-A)
2
= min.
Bốn tiêu chuẩn trên liên quan chặt chẽ với nhau, do vậy chỉ cần thoả mãn 1 trong 4 tiêu
chuẩn này là đủ. Xuất phát từ tiêu chuẩn thứ nhất, ngời ta tính các hệ số b
i
của chỉ số.
Ta có:




40







Cov(A,I)
r
AI
=

VAVI()()

Ngời ta thay thế việc tìm giá trị cực đại của r
AI

bằng việc tìm giá trị cực đại của logr
AI
,
sau đó lấy đạo hàm riêng theo từng biến b
i
và đặt các đạo hàm bằng 0, cuối cùng qua một vài
phép biến đổi đại số ngời ta xây dựng đợc hệ các phơng trình để tính các hệ số b
1
.
b
1
V(X
1
) + b
2
Cov(X
1
,X
2
) + ... + b
n
Cov(X
1
,X
n
) = Cov(A,X
1
)
b
1

Cov(X
2
,X
1
) + b
2
V(X
2
) + ... + b
n
Cov(X
2
,X
n
) = Cov(A,X
2
)
. . ... . .
. . ... . .
. . ... . .
b
1
Cov(X
n
,X
1
) + b
2
Cov(X
n

,X
2
) + ... + b
n
V(X
n
) = Cov(A,X
n
)
trong đó, b
i
: các hệ số b của chỉ số chọn lọc
Cov(X
i
,X
j
): Hiệp phơng sai giá trị kiểu hình giữa 2 con vật họ hàng
V(X
i
) : Phơng sai giá trị kiểu hình
Cov(A,X
i
) : Hiệp phơng sai giá trị giống của vật cần đánh giá với giá trị của
hình của con vật họ hàng.

Hệ phơng trình trên đợc gọi là hệ phơng trình cơ bản để xác định các hệ số b
i
trong
chỉ số chọn lọc 1 hay nhiều tính trạng.

5.3.3. Xác định các hệ số b
i
trong trờng hợp chọn lọc 1 tính trạng
Khi chọn lọc 1 tính trạng, các phơng trình xác định hệ số b
i
nh sau:
b
1
+ b
2
a
12
h
2
+ ... + b
n
a
1n
h
2
= a
1

h
2

b
1
a
21

h
2
+ b
2
+ ... + b
n
a
2n
h
2
= a
2

h
2

. . ... . .
. . ... . .
. . ... . .
b
1
a
n1
h
2
+ b
2
a
n2
h

2
+ ... + b
n
= a
n

h
2

trong đó, b
i
: các hệ số b của chỉ số chọn lọc
a
ij
: Quan hệ di truyền cộng gộp giữa 2 con vật họ hàng mà ta sử dụng
giá trị kiểu hình của chúng để đánh giá vật cần chọn lọc
a
i

: Quan hệ di truyền cộng gộp giữa con vật cần chọn lọc với con vật
họ hàng
h
2
: Hệ số di truyền của tính trạng

Đây là hệ các phơng trình cơ bản dùng để xác định các hệ số b
i
trong trờng hợp chọn
lọc 1 tính trạng dựa trên giá trị kiểu hình của 1 quan sát.
Độ chính xác của chỉ số chọn lọc trong trờng hợp này là:

r
AI
=
b
1
a
1


+ b
2
a
2


+ ... + b
n
a
n


trong đó,
b
i
: Các hệ số của chỉ số
a
i

: Quan hệ di truyền cộng gộp giữa con vật cần chọn lọc với con vật
họ hàng

Khi chọn lọc 1 tính trạng, nhng lại sử dụng giá trị kiểu hình trung bình của m quan sát,
các quan sát này hoặc đợc nhắc lại trên cùng một cá thể, hoặc từ m cá thể khác nhau, trong
đó mỗi cá thể có 1 quan sát và chúng đều có chung 1 quan hệ họ hàng với con vật cần tính

41







toán chỉ số thì hệ số b
i
đợc nhân thêm với biểu thức
m
rm )1(1
+
Nếu m các quan sát đợc nhắc lại trên cùng một cá thể thì: r = (hệ số lặp lại của tính
trạng).
Nếu m các quan sát là của m con vật có họ hàng với nhau thì: r = a
jk
h
2
(a
jk
: quan hệ di
truyền cộng gộp giữa các con vật họ hàng, h
2
: hệ số di truyền của tính trạng).

Bảng 5.1 là các hệ số b của các chỉ số sử dụng các nguồn thông tin khác nhau để chọn
lọc 1 tính trạng và độ chính xác của việc sử dụng các chỉ số này đối với việc ớc tính giá trị
giống của vật nuôi.
Bảng 5.1. Các hệ số b
i
và độ chính xác của các ớc tính giá trị giống
trong trờng hợp chỉ số chọn lọc 1 tính trạng

Nguồn thông tin

Hệ số b
Độ chính xác (r
AI
)
Bản thân con vật
- 1 quan sát
h
2

h

- m quan sát nhắc lại
mh
mr
2
11+()

mh
mr
2

11+()

Tổ tiên con vật
- 1 quan sát của bố hoặc mẹ
h
2
2

0,5h
- m quan sát nhắc lại của
bố hoặc mẹ
05
11
2
,
()
mh
mr+

025
11
2
,
()
mh
mr+

Anh chị em
- m quan sát của
m anh chị em ruột

mh
mh
2
2
21+()

050
21
2
2
,
()
mh
mh+

- m quan sát của
m anh chị em nửa ruột thịt
mh
mh
2
2
41+()
hoặc
025
41
2
2
,
()
mh

mh+
hoặc


m
mk+
với

k
h
h
=

4
2
2

025, m
mk+
với
k
h
h
=

4
2
2

Đời con

- m quan sát của m con
(cùng bố khác mẹ)
2
41
2
2
mh
mh+()
hoặc


hoặc


2m
mk+
với
k
h
h
=
4
2
2



với
k
h

h
=
4
2
2

4 (
+
) 1


m

2
mh

2

h
m
m k
+

42

Sau đây là một vài ví dụ.

Ví dụ 1: Viết công thức chỉ số chọn lọc khả năng tăng trọng của bò đực giống hớng thịt
căn cứ năng suất của chính bản thân nó. Biết tăng trọng của 1 bò đực là 700g/ngày, tăng trọng
trung bình đàn là 600g/ngày, hệ số di truyền khả năng tăng trọng là 0,5, hãy ớc tính giá trị
giống bò đực giống đó.

Chỉ số chọn lọc căn cứ vào năng suất của chính bản thân cá thể sẽ là:

_
2
)(
ii
XXhI =

trong đó, X
i
: năng suất của bản thân con vật
X: năng suất trung bình của đàn.
Thay giá trị hệ số di truyền h
2
= 0,5 ta có:
I = 0,5(X
i
- X
i
)
Chỉ số của bò đực giống cũng chính là giá trị giống của nó, do đó:
I = Â = 0,5 (700 - 600) = 50 g/ngày

Độ chính xác của ớc tính là:

h
2
=

0,5 = 0,701
Ta biết rằng, đời con sẽ đợc thừa hởng 1/2 giá trị giống của bố hoặc mẹ. Do vậy, khi sử
dụng bò đực giống này phối giống ngẫu nhiên với các bò cái trong đàn, năng suất trung bình
đời con của chúng sẽ cao hơn năng suất trung bình của đàn là 25 g/ngày.

Ví dụ 2: Viết công thức chỉ số chọn lọc năng suất sữa bò căn cứ năng suất các kỳ cho
sữa của chính bản thân con vật. Biết sản lợng sữa trung bình 4 kỳ tiết sữa của một bò cái là
4000kg, sản lợng sữa trung bình của đàn là 3500 kg, hệ số di truyền sản lợng sữa bò là 0,3,
hệ số lặp lại của tính trạng này là 0,4, ớc tính giá trị giống về năng suất sữa của bò cái đó.
Chỉ số có công thức là:

)(5454,0)(
4,0).14(1
3,0.4
)(
)1(1
__
_
2
XXXXI
XX
m
mh

I
ii
i
=
+
=

+
=

Chỉ số của bò cái chính là ớc tính giá trị giống của nó, do đó:
 =I = 0,5454 (4000 - 3500) = 272,7kg sữa
Độ chính xác của ớc tính là:

0,5454 = 0,7385
Dự tính rằng, nếu bỏ qua ảnh hởng của bố thì năng suất sữa trung bình các bò cái con
của nó sẽ cao hơn năng suất trung bình của đàn là 136,35 kg.

Ví dụ 3: Viết chỉ số chọn lọc gà trống căn cứ vào sản lợng trứng của các chị em cùng bố
khác mẹ với nó. Biết sản lợng trứng trung bình của 24 gà mái là anh chị em cùng bố khác
mẹ với gà trống này là 230 quả/năm, trung bình đàn : 200 quả/năm, hệ số di truyền sản lợng
trứng gà bằng 0,3, ớc tính giá trị giống về sản lợng trứng của gà trống này.
Chỉ số chọn lọc gà trống dựa vào năng suất của chị em cùng bố khác mẹ với nó sẽ là:

43

2
2
_
4
)(
h
h
k
XX
km
m
I
i

=

+
=


4 - 0,3 24
k = = 12,33 I = (X
i
- X) = 0,6606(X
i
-X)
0,3 24 + 12,33

Giá trị giống của gà trống là:

 = I = 0,6606 (230 - 200) = 20 quả trứng

Nh vậy, sử dụng gà trống này phối giống với các gà mái có năng suất trung bình của
đàn (không tính tới ảnh hởng của gà mái đến năng suất trứng ở đời con), các gà mái con của
chúng sẽ có năng suất trứng cao hơn trung bình đàn là 10 quả.
Độ chính xác của ớc tính này là:
0 66055 0 25,x ,
= 0,406

Ví dụ 4: Viết chỉ số chọn lọc lợn đực giống căn cứ vào kết quả kiểm tra năng suất đời
con của nó. Biết rằng, khi kiểm tra đời con, tăng trọng trung bình 8 con của nó là 800 g/ngày,
trung bình đàn khi kiểm tra là 700 g/ngày, hệ số di truyền tốc độ tăng trọng là 0,5, ớc tính giá
trị giống về tốc độ tăng trọng của lợn đực giống này.
Chỉ số chọn lọc lợn đực giống căn cứ vào năng suất đời con nh sau:

)(067,1)(
78
8.2
7
5,0
5,044
)(
2
__
2
2
_
XXXXI
h
h

k
XX
km
m
I
ii
i
=
+
=
=

=

=

+
=
Giá trị giống của lợn đực giống bằng:
 = I = 1,067 (800 - 700) = 107 g/ngày
Nh vậy, đời con của đực giống này có thể mang có tốc độ tăng trọng cao hơn trung
bình của đàn là 50,35 g/ngày. Độ chính xác của ớc tính này bằng:

1,067 x 0,5 = 0,5165.

Bảng 5.2. nhằm khái quát tầm quan trọng của các nguồn thông tin đối với độ chính xác
của các ớc tính giá trị giống.

Bảng 5.2. Khái quát về tầm quan trọng của các nguồn thông tin
đối với độ chính xác của các ớc tính giá trị giống

Mức độ Các nguồn thông tin
của h
2
Tổ tiên Anh chị em Bản thân Đời con
Thấp + + + + + + + + + +
Trung bình + + + + + + + + + +
Cao + + + + + + + + + +
Ghi chú: Mức độ quan trọng của các nguồn thông tin đối với độ chính xác của ớc tính
giá trị giống đợc biểu thị bằng số lợng các dấu +

Nh vậy, độ chính xác của việc ớc tính giá trị giống vật nuôi đối với một tính trạng
nhất định phụ thuộc vào độ lớn của hệ số di truyền của tính trạng đó và nguồn thông tin mà ta

44