Các Biện Pháp Nâng Cao Hiệu Quả Chọn Lọc

CRy = bA(yx) Rx

σA(y)

= rA ix hx σA(x)σA(x)

= ix hx rA σA(y)

Vì: h = σ / σ nên σ = h σ

2 2 2 2

y A(y) P(y) A(y) y P(y)

Do đó:

CRy = ix hx hy rA σP(y)

Nếu chọn lọc trực tiếp tính trạng y sẽ được hiệu quả chọn lọc: Ry = iy h y σP(y); trong khi đó chọn lọc tính trạng x đồng thời cũng thu được hiệu quả chọn lọc gián tiếp đối với tính trạng y: CRy = ix hx hy rA σP(y).

Tỷ số giữa hiệu quả chọn lọc gián tiếp và hiệu quả chọn lọc trực tiếp đối với tính trạng y sẽ là:

CRy ix hx hy rA σP(y)

Ry iy h y σP(y)

CRy ix hx

= rA (tÝnh cho mét thÕ hƯ) [6.8] Ry iy hy

CRy ix hx/Lx

= rA

Ry iy hy/Ly

CRy ix hxLy

= rA (tính cho một năm) [6.9] Ry iy hyLx

2 2

Ví dụ: Hệ số tương quan di truyền giữa hai tính trạng khối lượng (y) và dài thân (x) của lợn là: rA = 0,95, các hệ số di truyền tương ứng là: h y = 0,09 và h x = 0,16. Mặc dù chỉ chọn lọc lợn theo khối lượng, nhưng cũng sẽ tạo được hiệu quả chọn lọc đối với tính trạng dài thân.

Giả sử: ix = iy và Lx = Ly , nên tỷ lệ giữa hiệu quả chọn lọc gián tiếp và trực tiếp đối với tính trạng y theo [6.9] được tính như sau:

CRy ix hx/Lx hx

= rA = rA

Ry iy hy/Ly hy

√ 0,16

= 0,95 = 1,27 hoỈc 127%.

√ 0,09

Như vậy, nếu chọn lọc trực tiếp đối với tính trạng y chỉ đạt được hiệu quả 100%, nhưng chọn lọc tính trạng x lại mang lại hiệu quả gián tiếp đối với tính trạng y là 127%, nghĩa là cao hơn hiệu quả chọn lọc trực tiếp 27%.

9. Các biện pháp nâng cao hiệu quả chọn lọc

Hiệu quả chọn lọc là mục tiêu quan trọng nhất đối với việc chọn lọc gia súc giống. Căn cứ vào [6.3] có thể đề ra những hướng chủ yếu nhằm nâng cao hiệu quả chọn lọc:

- Tăng cường độ chọn lọc:

Chỉ có thể đạt được cường độ chọn lọc cao trên cơ sở chọn lọc với một tỷ lệ thấp. Cần lưu ý rằng phải đảm bảo được sự chính xác của chọn lọc, nghĩa là chọn đúng được những gia súc có giá trị giống cao nhất trong đàn, những sai lầm trong đánh giá chọn lọc những con vật tốt nhất sẽ hạ thấp cường độ chọn lọc do đó giảm hiệu quả chọn lọc.

Chẳng hạn có 9 cá thể đã được sắp xếp thứ hạng, giá trị của chúng được biểu thị bằng đơn vị độ lệch tiêu chuẩn, giá trị trung bình của 9 cá thể bằng 0.

Thứ tự xếp hạng

gia sóc gièng

Giá trị của i được biểu thị bằng độ lệch tiêu chuẩn
1	1,49
2	0,93
3	0,57
4	0,29
5	0,00
6	-0,29
7	-0,57
8	-0,93
9	-1,49

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 128 trang tài liệu này.

Chọn lọc đúng được 4 cá thể tốt nhất, cường độ chọn lọc sẽ bằng: i = (1,49 + 0,93 + 0,57 + 0,29)/4 = 0,82

Nếu đánh giá không chính xác, loại bỏ nhầm cá thể tốt nhất đàn, chọn lọc các cá thể từ thứ 2 tới thứ 5, cường độ chọn lọc sẽ bằng:

i = (0,93 + 0,57 + 0,29 + 0,00)/4 = 0,445.

Tuy nhiên, một số yếu tố cơ bản hạn chế tỷ lệ chọn lọc là: sinh sản, quy mô đàn và cận huyết. Đối với các loại gia súc có khả năng nhân đàn nhanh như gia cầm, lợn hoặc ở con đực, có thể áp dụng được tỷ lệ chọn lọc thấp, do vậy cường độ chọn lọc sẽ cao. Ngược lại, các loài gia súc đơn thai, các nhóm gia súc có tỷ lệ sinh sản thấp, hoặc ở gia súc cái, nếu áp dụng tỷ lệ chọn lọc cao sẽ làm giảm quy mô đàn. Số lượng đực giống quá ít trong đàn sẽ dễ dẫn tới tình trạng cận huyết.

- Tăng giá trị của hệ số di truyền:

Để tăng giá trị hệ số di truyền, có thể áp dụng các biện pháp: giảm sự biến đổi của điều kiện ngoại cảnh, theo dõi nhiều quan sát nhắc lại trong đời sống cá thể.

- Tăng độ lệch tiêu chuẩn kiểu hình của tính trạng chọn lọc:

Đối với các quần thể gia súc mới bắt đầu được chọn lọc, độ lệch tiêu chuẩn kiểu hình của tính trạng chọn lọc còn cao, do đó hiệu quả chọn lọc cao. Các quần thể gia súc đã trải qua nhiều thế hệ được chọn lọc về một tính trạng nào đó, độ lệch tiêu chuẩn kiểu hình của tính trạng này giảm dần, do đó hiệu quả chọn lọc cũng bị giảm theo.

- Rút ngắn khoảng cách thế hệ:

Các biện pháp thông thường là: phối giống sớm cho các gia súc đực và cái tới tuổi thành thục về tính, giảm khoảng cách giữa hai lứa đẻ ở gia súc cái, không kéo dài thời hạn sử dụng gia súc giống.

Tuy nhiên yếu tố hạn chế đối với việc rút ngắn khoảng cách thế hệ là để đảm bảo việc

đánh giá chọn lọc gia súc chính xác, thời gian chờ đợi kết quả đánh giá thường bị kéo dài.

Chương 7

ước tính giá trị giống - chỉ số chọn lọc

Nội dung cơ bản của chọn lọc gia súc giống là lựa chọn được những con vật có giá trị di truyền cộng gộp (giá trị giống) cao. Trong nhiều năm qua các phương pháp thống kê sử dụng các dữ liệu theo dõi năng suất đã được dùng để ước tính giá trị giống. Những tiến bộ về công cụ tính (máy tính điện tử: khả năng của bộ nhớ, khả năng lưu trữ, tốc độ tính toán), về ứng dụng các mô hình toán học đã khiến cho việc ước tính giá trị giống ngày càng hoàn thiện thêm. Trong số các hệ thống ước tính giá trị giống, chỉ số chọn lọc là phương pháp cơ bản đã

được ứng dụng rộng rãi vào sản xuất trong những năm 70-80 và có ảnh hưởng rất lớn đối với các hệ thống đánh giá giá trị giống hiện nay.

1. Ước tính giá trị giốngcủa vật nuôi

Chúng ta đã biết mô hình di truyền đối với tính trạng số lượng như sau:

G = A + D + I

trong đó, A : Giá trị di truyền cộng gộp do tác động riêng rẽ của nhiều allen mà mỗi gen chỉ có một ảnh hưởng nhỏ gây nên;

D : Sai lệch trội do tác động phối hợp của 2 allen cùng locus gây nên;

I : Sai lệch tương tác do tác động phối hợp của 2 hay nhiều allen ở các locus khác nhau gây nên.

Trong chọn lọc, người ta quan tâm nhiều hơn tới giá trị di truyền cộng gộp, bởi vì chỉ có duy nhất giá trị này được truyền từ thế hệ trước sang thế hệ sau. Từ thế hệ bố mẹ sang thế hệ con, do sự kết hợp giữa nhiễm sắc thể của giao tử đực và giao tử cái mà sai lệch trội, sai lệch tương tác ở thế hệ bố mẹ bị thay đổi, hình thành nên các sai lệch trội và sai lệch tương tác mới hoàn toàn khác so với thế hệ bố mẹ. Do vậy, khi tiến hành lai giống người ta quan tâm nhiều tới sai lệch trội và sai lệch tương tác.

Do giá trị di truyền cộng gộp của thế hệ trước có mối quan hệ chặt chẽ với giá trị di truyền cộng gộp của thế hệ sau mà người 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 được truyền cho đời con, do đó giá trị di truyền cộng gộp mà thế hệ con nhận được từ bố hoặc mẹ được gọi là khả năng truyền đạt (Transmitting Ability, ký hiệu là TA) bằng 1/2 giá trị giống :

TA = 1/2 BV

Đối với các tính trạng được nhắc lại nhiều lần, người ta còn đề cập tới khái niệm khả năng sản xuất (Producing Ability, ký hiệu PA) hay còn gọi là khả năng sản xuất có thể nhất (Most Probable Producing Ability, ký hiệu MPPA) đó là tổng của gía trị giống và ảnh hưởng của ngoại cảnh chung EG (còn gọi là ngoại cảnh thường xuyên EP) :

PA = BV + EG = A + EG

Chúng ta không thể đánh giá trực tiếp được giá trị giống cũng như khả năng sản xuất của con vật, bởi vì cho tới nay cũng như trong một thời gian dài nữa chúng ta vẫn chưa biết được

ảnh hưởng của rất nhiều các gen đóng góp nên tác động cộng gộp. Do đó chúng ta chỉ có thể

ước tính được giá trị giống.

Giá trị giống ước tính được ký hiệu là EBV (Estimated Breeding Value) hoặc Â. Phương pháp duy nhất để có thể ước 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 có họ hàng với con vật mà ta cần ước tính giá trị giống của nó, hoặc phối hợp cả hai loại giá trị kiểu hình này. Cách ước tính giá trị giống của một vật nuôi đối với nhiều tính trạng cũng sẽ tương tự như vậy. Giá trị kiểu hình của một con vật mà ta sử dụng để ước tính giá trị giống được 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

được, nhưng 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 được từ những lần nhắc lại trên một cá thể, cũng có thể thu được từ các cá thể khác nhau (chúng có cùng một mối quan hệ họ hàng thân thuộc vơí con vật mà ta cần ước 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 được sử dụng để ước 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 trước 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. Như vậy, chúng ta có thể ước tính giá trị giống của vật nuôi theo các phương thức sau

đây:

- Đánh giá giá trị di truyền cộng gộp 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)

- Đánh giá giá trị di truyền cộng gộp 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)

- Đánh giá giá trị di truyền cộng gộp 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)

- Đánh giá giá trị di truyền cộng gộp 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)

2. Độ chính xác của các ước tính giá trị giống

Như trên đã nêu, có nhiều phương thức và nhiều nguồn thông tin khác nhau dùng để ước tính giá trị giống của vật nuôi. Để có thể đánh giá độ chính xác của các ước tính này, người ta sử dụng khái niệm độ chính xác (Accuracy) của các ước tính giá trị giống. Về bản chất, độ chính xác của một phương thức đánh giá giá trị giống hay của một nguồn thông tin dùng để

đánh giá giá trị giống là hệ số tương quan giữa phương thức đánh giá hoặc nguồn thông tin với giá trị giống của con vật:

Cov(A,P)

rAP = [7.1]

V(A)V(P)

trong đó, rAP : Độ chính xác của việc ước tính giá trị giống

Cov(A,P) : Hiệp phương sai giữa phương thức hoặc nguồn thông tin sử dụng

để ước tính giá trị giống và giá trị giống

V(A), V(P): Phương sai giá trị giống và phương sai của phương thức hoặc nguồn thông tin sử dụng để ước tính giá trị giống

Độ chính xác của ước tính giá trị giống có giá trị từ 0 tới 1 hoặc được biểu thị bằng số phần trăm, từ 0 tới 100%. Giá trị của độ chính xác càng lớn chứng tỏ phương thức ước tính hoặc nguồn thông tin sử dụng để ước tính giá trị giống càng chính xác.

3. Các phương pháp chọn lọc nhiều tính trạng

Để đáp ứng yêu cầu chọn lọc vật nuôi có giá trị giống cao không chỉ đối với 1 tính trạng mà đối với nhiều tính trạng khác nhau, chẳng hạn lợn đực giống vừa có sức tăng trọng nhanh, tiêu tốn ít thức ăn cho mỗi kg tăng trọng lại vừa có độ dày mỡ lưng thấp, người ta đã đề xuất 3 phương pháp khác nhau: chọn lọc lần lượt, loại thải độc lập và chỉ số chọn lọc.

- Chọn lọc lần lượt (Tandem Selection): Là phương pháp trong một khoảng thời gian nhất định, người ta tập trung vào việc chọn lọc nhằm cải tiến di truyền cho tính trạng thứ nhất, khi đã đạt yêu cầu người ta chuyển sang tính trạng thứ hai và cứ như vậy cho tính trạng thứ ba hoặc quay trở lại cho tính trạng thứ nhất. Phương pháp này đơn giản, nhưng phải tiến hành trong một khoảng thời gian dài mới chọn lọc được nhiều tính trạng. Mặt khác, một số tính trạng lại có quan hệ nghịch với nhau nên việc chọn lọc cải tiến tính trạng này cũng có nghĩa là làm suy giảm tính trạng kia. Chẳng hạn, chỉ chú trọng nâng cao sản lượng sữa bò hoặc tăng sản lượng trứng gà sẽ dẫn tới việc hạ thấp tỷ lệ mỡ sữa bò hoặc giảm khối lượng trứng gà và ngược lại.

- Loại thải độc lập (Independent Culling Levels): Là phương pháp cùng một lúc người ta đề ra mức tối thiểu cho từng tính trạng cần chọn lọc. Các vật nuôi được chọn lọc là các con vật đạt được từ mức tối thiểu trở lên đối với tất cả các tính trạng này. Những con vật không

đạt được một trong bất cứ mức tối thiểu của các tính trạng đều bị loại thải. Chẳng hạn, để chọn lọc lợn đực giống, người ta đề ra 2 tiêu chuẩn tối thiểu là: tốc độ sinh trưởng phải trên mức 780 g/ngày và độ dày mỡ lưng đo bằng máy siêu âm phải dưới mức 21 mm. Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, cùng một lúc có thể chọn lọc nâng cao được nhiều tính trạng. Tuy nhiên, do tính độc lập của các tính trạng cần chọn lọc, phương pháp này sẽ dẫn tới việc loại bỏ những con vật có năng suất cao ở những tính trạng có khả năng di truyền lớn chỉ vì chúng không đạt yêu cầu ở những tính trạng có khả năng di truyền thấp.

- Chỉ số chọn lọc (Selection Index): Là phương pháp phối hợp giá trị kiểu hình của các tính trạng xác định được 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. Ví dụ, trong trường hợp chọn lọc lợn đực giống đã nêu trên, chỉ số chọn lọc có công thức là:

I = G - 12B

trong đó, I : Chỉ số của lợn đực

G : Tốc độ sinh trưởng của lợn đực (g/ngày)

B : Độ dày mỡ lưng đo bằng máy siêu âm của lợn đực (mm)

Như vậy, chỉ số được tính toán cho từng con vật, căn cứ vào chỉ số để xếp thứ tự các con vật. Những con vật có chỉ số cao nhất là những con vật có giá trị giống cao nhất và ngược lại. Việc chọn lọc hay loại thải căn cứ vào chỉ số nghĩa là căn cứ vào giá trị giống của con vật. Chúng ta hãy quan sát số liệu theo dõi tốc độ tăng trọng và độ dầy mỡ lưng của 100 lợn đực giống và kết quả chọn lọc 20 lợn đực giống tốt nhất của 2 phương pháp loại thải độc lập và chỉ số chọn lọc trong đồ thị sau:

650 750 G=780 g/ngày 850 g/ngày

B=21mm

Hình 7.1. Mức tối thiểu của chọn lọc lần lượt được thể hiện bằng 2 đường kẻ G và B (G=780 g/ngày, B=21mm), các số liệu quan sát được của 100 lợn đực giống được thể hiện bằng các điểm chấm. 20 cá thể mà phương pháp chọn lọc lần lượt đánh giá là tốt nhất sẽ nằm ở góc dưới bên phải của 2 đường phân cách này, còn 20 cá thể mà phương pháp chỉ số chọn lọc đánh giá là tốt nhất được thể hiện bằng dấu x. Chú ý rằng: có 6 cá thể nằm ở góc dưới bên phải gần nơi G và B giao nhau không được phương pháp chỉ số chọn lọc chấp nhận. Ngược lại cũng có 6 cá thể mang dấu x nhưng nằm ngoài góc dưới bên phải, các cá thể này hoặc có độ dầy mỡ lưng rất thấp, hoặc có mức tăng trọng rất cao.

4. Chỉ số chọn lọc

4.1. Khái niệm

Lý thuyết về chỉ số chọn lọc được H. Smith xây dựng từ năm 1936 dựa trên cơ sở hàm số phân liệt (Discriminant Function) ứng dụng trong chọn lọc giống cây trồng. Hazel (1943) là người đầu tiên ứng dụng chỉ số chọn lọc vào chọn lọc động vật. Những thảo luận của Lush, Lasley sau đó cũng như các thực nghiệm chọn lọc đều xác nhận chỉ số chọn lọc là phương pháp có nhiều ưu điểm hơn các phương pháp chọn lọc lần lượt cũng như loại thải độc lập.

Về bản chất, chỉ số chọn lọc là một hàm tuyến tính của các số liệu quan sát được để ước tính giá trị giống của con vật. Các số liệu quan sát được chính là các giá trị kiểu hình của 1 hay nhiều tính trạng theo dõi được 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 bình của nhiều quan sát nhắc lại trên 1 con vật hoặc trên nhiều con vật khác nhau nhưng có cùng quan hệ họ hàng với con vật mà ta cần ước tính giá trị giống của nó.

Như vậy, chỉ số chọn lọc không những được sử dụng để chọn lọc nhiều tính trạng mà còn được sử dụng để chọn lọc một tính trạng.

Chỉ số chọn lọc có dạng thức sau:

I= b1X1 + b2X2 + ... + bnXn

I= biXi [7.2]

trong đó, I: Giá trị chỉ số của vật 

Xi : Giá trị kiểu hình của các tính trạng mà ta quan sát được trên bản thân vật 

hoặc trên con vật họ hàng của vật 

bi : Hệ số tương ứng với từng tính trạng hoặc từng con vật họ hàng.

Để loại trừ ảnh hưởng của nhóm tương 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 tương đồng, do vËy

I= b1(X1 - X1) + b2 (X2 - X2) + ... + bn(Xn - Xn)

I= bi (Xi - Xi) [7.3]

trong đó, I: Giá trị chỉ số của vật 

Xi : Giá trị kiểu hình của các tính trạng mà ta quan sát được trên bản thân vật 

hoặc trên con vật họ hàng của vật 

Xi : Giá trị kiểu hình trung bình của các tính trạng mà ta quan sát được trên các con vật trong nhóm tương đồng

bi : Hệ số tương 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, người ta sử dụng chỉ số chọn lọc sau:

I = -12,61 X1 + 1,62 X2 - 88 X3 + 28,8 X4

trong đó, X1 : Tiêu tốn thức ăn trong thời gian kiểm tra (kg thức ăn/kg tăng trọng) X2 : Tăng trọng trung bình trong thời gian kiểm tra (g/ngày)

X3 : Độ dầy mỡ lưng đo bằng siêu âm (mm)

X4 : Diện tích “mắt thịt” đo bằng siêu âm (mm3)

Một câu hỏi đặt ra là căn cứ vào đâu người ta đề ra các hệ số bi trong ví dụ này cũng như trong ví dụ về chọn lọc 2 tính trạng là độ dầy mỡ lưng và tăng trọng trung bình? Các phần mục sau đây sẽ mô tả chi tiết nguyên tắc và phương pháp tính toán các hệ số bi trong chỉ số chọn lọc.

max;

4.2. Các phương trình của chỉ số chọn lọc

Bốn tiêu chuẩn và cũng là bốn ưu điểm của chỉ số chọn lọc như sau:

- Tương quan giữa chỉ số (I) và giá trị giống (A) của con vật là lớn nhất, nghĩa là rAI =

- 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 được do chọn lọc căn cứ vào chỉ số là lớn nhất, nghĩa là g =

max;

- Bình phương sai lệch giữa chỉ số và giá trị giống 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, ta tìm cách tính các hệ số bi của chỉ số chọn lọc.