中國(guó)地方鵝品種體量、繁殖性能與生態(tài)特征的主成分分析

翁愷麒，霍蔚然，張 揚(yáng)，徐 琪，陳國(guó)宏

（江蘇省動(dòng)物遺傳繁育與分子設(shè)計(jì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇揚(yáng)州 225009）

中國(guó)擁有眾多優(yōu)良地方鵝品種資源，各地方品種分布在我國(guó)不同地域[1]，且對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。因?yàn)槠渌幍赜驓夂蝾?lèi)型、生態(tài)環(huán)境的不同，并經(jīng)過(guò)人類(lèi)長(zhǎng)時(shí)間主動(dòng)選育，各地方品種在體型大小、外貌特征、生長(zhǎng)性能、產(chǎn)蛋性能等方面都不盡相同[2]。據(jù)國(guó)家畜禽遺傳資源委員會(huì)統(tǒng)計(jì)（2010年）資料顯示[3]，中國(guó)目前已有地方鵝品種30個(gè)，按體重可分為大、中、小型品種，其中大型1個(gè)，中型17個(gè)，小型12個(gè)。畜禽品種分類(lèi)目前主要有兩種方式，其一主要是在微觀上通過(guò)SSR分子標(biāo)記[4]、線粒體基因組測(cè)序[5]、DNA 條形碼測(cè)序[6]、全基因組測(cè)序[7]等實(shí)現(xiàn)遺傳多樣性分析、品種鑒定分類(lèi)，以此來(lái)揭示畜禽品種的起源與進(jìn)化。其二則是宏觀分類(lèi)，除按體型大小分類(lèi)以外，還可按產(chǎn)區(qū)分布、產(chǎn)區(qū)生態(tài)特征、形態(tài)等方面進(jìn)行劃分，此分類(lèi)方法對(duì)地方畜禽品種進(jìn)行科學(xué)的選育培育及保護(hù)具有重要的指導(dǎo)作用[8]。然而，目前尚未有關(guān)于中國(guó)鵝地方品種通過(guò)生態(tài)特征、體尺、繁殖性能進(jìn)行品種分類(lèi)的報(bào)道。本文以我國(guó)30個(gè)地方鵝品種的體尺、體重、產(chǎn)蛋性能及生態(tài)特征進(jìn)行多元統(tǒng)計(jì)分析，旨在揭示中國(guó)地方鵝品種體量與其主產(chǎn)地生態(tài)特征的關(guān)系，為開(kāi)展地方鵝遺傳資源就地（原地）保護(hù)和利用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)動(dòng)物

本試驗(yàn)所研究的30個(gè)中國(guó)地方鵝品種數(shù)據(jù)均來(lái)自國(guó)家水禽產(chǎn)業(yè)體系數(shù)據(jù)庫(kù)，包括獅頭鵝、烏鬃鵝、馬崗鵝、陽(yáng)江鵝、皖西白鵝、雁鵝、溆浦鵝、浙東白鵝、四川白鵝、太湖鵝、豁眼鵝、酃縣白鵝、伊犁鵝、籽鵝（吉林農(nóng)安）、籽鵝（黑龍江）、永康灰鵝、閩北白鵝、蓮花白鵝、興國(guó)灰鵝、廣豐白翎鵝、豐城灰鵝、百子鵝、武岡銅鵝、右江鵝、鋼鵝、織金白鵝、道州灰鵝、定安鵝、云南灰鵝（紅河州）、云南白鵝（大理白族自治州）、平壩灰鵝、長(zhǎng)樂(lè)灰鵝。

1.2 鵝品種數(shù)據(jù)來(lái)源

地方鵝品種主產(chǎn)區(qū)6個(gè)生態(tài)資料包括海拔（x1）、緯度（x2）、年平均氣溫（x3）、年平均降水（x4）、無(wú)霜期（x5）和年日照時(shí)間（x6），通過(guò) Google Earth 軟件、中國(guó)氣象局資料及主產(chǎn)地政府官網(wǎng)報(bào)告查詢獲得，相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。地方鵝品種體型外貌性狀根據(jù)《畜禽遺傳資源調(diào)查技術(shù)手冊(cè)》[9]，采用6個(gè)體尺數(shù)據(jù)包括體斜長(zhǎng)（x7）、胸寬（x8）、胸深（x9）、龍骨長(zhǎng)（x10）、盆骨寬（x11）、半潛水長(zhǎng)（x12），2 個(gè)體重?cái)?shù)據(jù)包括初生重（x13）和成年體重（x14），2 個(gè)繁殖性狀數(shù)據(jù)包括年平均產(chǎn)蛋數(shù)（x15）和平均蛋重（x16）。所有數(shù)據(jù)均來(lái)自國(guó)家水禽產(chǎn)業(yè)體系數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.3 統(tǒng)計(jì)處理

1.3.1 主成分分析[10]

原始數(shù)據(jù)首先進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，計(jì)算相關(guān)系數(shù)（r），并建立相關(guān)矩陣（R）

1.3.2 聚類(lèi)分析

用構(gòu)造的各品種主成分值計(jì)算品種間的相似系數(shù)，采用歐式距離、最短距離法進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi)。全部資料在SPSS18.0統(tǒng)計(jì)軟件上運(yùn)行。

表1 30個(gè)鵝地方品種主產(chǎn)區(qū)的生態(tài)特征Table 1 The ecological characteristics of distribution area on 30 Chinese indigenous goose breeds

2 結(jié)果與分析

2.1 鵝品種體尺、體重和繁殖性狀結(jié)果

30個(gè)地方品種成年鵝的體斜長(zhǎng)、胸寬、胸深、龍骨長(zhǎng)、盆骨寬、半潛水長(zhǎng)、初生重、成年體重、年平均產(chǎn)蛋數(shù)和平均蛋重見(jiàn)表2。

2.2 主成分分析

對(duì)30個(gè)地方鵝品種6項(xiàng)生態(tài)特征、6項(xiàng)體尺、2項(xiàng)體重和2項(xiàng)繁殖性能指標(biāo)共計(jì)16項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，相關(guān)矩陣特征值和累積貢獻(xiàn)率見(jiàn)表3。

各生態(tài)因子與鵝體重體尺的KMO值為0.579＞0.5，且Bartlett球形檢驗(yàn)結(jié)果 P＜0.01，證明 16個(gè)指標(biāo)間并不是完全相互獨(dú)立的，可進(jìn)行降維運(yùn)算，運(yùn)行主成分分析。由表3可知，第一、第二、第三、第四主成分特征值λ＞1，特征值比例分別為41.040%、19.823%、12.206%、7.435%，累積貢獻(xiàn)率大于80%達(dá)到了80.504%，基本上反映了原所有指標(biāo)包含的全部信息。因此提取4個(gè)主成分作為地方品種鵝分類(lèi)指標(biāo)較為合適。且根據(jù)主成分得分協(xié)方差矩陣，各主成分間相關(guān)為0.000，證明各主成分之間相互獨(dú)立。

表3 相關(guān)矩陣特征值和累積貢獻(xiàn)率Table 3 The character value and accumulate contribution rate of correlated matrix

4個(gè)入選主成分可分別表示為：

各主成分公式中，因子前系數(shù)表示各因子對(duì)該主成分的貢獻(xiàn)量。其絕對(duì)值越大，該因子對(duì)主成分的貢獻(xiàn)越大，而符號(hào)代表該因子對(duì)主成分貢獻(xiàn)的性質(zhì)。從公式（1）可以看出，第一主成分中生態(tài)指標(biāo)無(wú)霜期、年平均氣溫及初生重等特征向量正值較大，緯度因子、年平均產(chǎn)蛋數(shù)負(fù)值較大，表明第一主成分主要描述地方鵝主產(chǎn)地的生態(tài)特征與鵝初生重、平均產(chǎn)蛋數(shù)的關(guān)系。根據(jù)公式系數(shù)，我們可以得出若某地方品種鵝第一主成分越大，則該鵝種所在主產(chǎn)地緯度較低，更靠近南方，其無(wú)霜期長(zhǎng)、氣溫較高，而鵝初生重也較大，年平均產(chǎn)蛋數(shù)較少。第一主成分占整體貢獻(xiàn)率的41.040%，覆蓋了大部分生態(tài)指標(biāo)、初生重因子和年平均產(chǎn)蛋數(shù)因子，表明主產(chǎn)地生態(tài)特征與鵝體型、繁殖性能有一定聯(lián)系。從公式（2）可以看出，第二主成分綜合了半潛水長(zhǎng)、盆骨寬、龍骨長(zhǎng)與年平均降水等方面的變異信息，占整體貢獻(xiàn)率的19.823%。該主成分主要描述了地方鵝體尺與生態(tài)因子降水的關(guān)系。從公式（3）可以看出，第三主成分成年體重、體斜長(zhǎng)、平均蛋重正值較大，胸寬負(fù)值較大。該主成分闡述了體尺體重與產(chǎn)蛋的關(guān)系，鵝體型較大產(chǎn)蛋重也較大。從公式（4）可以看出，第四主成分主要綜合了海拔、胸深、年日照時(shí)間的變異信息，不同海拔高度可能影響鵝心肺發(fā)育從而影響胸深，該主成分進(jìn)一步表明主產(chǎn)地生態(tài)特征與地方鵝品種體量有一定關(guān)系。

2.2 聚類(lèi)分析

分別根據(jù)公式（1）、（2）、（3）和（4）計(jì)算出 30 個(gè)地方鵝品種的樣本主成分得分，結(jié)果見(jiàn)表4，由各品種的4個(gè)主成分分值計(jì)算出相似系數(shù)，并根據(jù)最短距離法進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi)，聚類(lèi)結(jié)果見(jiàn)圖1。

從圖1聚類(lèi)分析結(jié)果可以看出，當(dāng)歐式距離等于10時(shí)，獅頭鵝、定安鵝、平壩灰鵝各自成一類(lèi)，獅頭鵝是中國(guó)地方鵝中唯一的大型肉用鵝品種，也是全世界大型鵝品種之一。原產(chǎn)地是廣東省饒平縣浮濱鎮(zhèn)溪樓村，主要分布在廣東省東部的汕頭市及潮州市一帶[11]，當(dāng)?shù)貫閬啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季溫和少雨。定安鵝屬中等體型肉用鵝種，主產(chǎn)地海南，當(dāng)?shù)貫闊釒Ъ撅L(fēng)氣候，終年高溫。平壩灰鵝亦為中等體型肉用鵝品種，主產(chǎn)地貴州為亞熱帶季風(fēng)氣候。該3鵝種所處生態(tài)環(huán)境相似，均能適應(yīng)炎熱濕潤(rùn)的環(huán)境。而在體尺體重方面也均是中型或大型品種，年平均產(chǎn)蛋數(shù)偏少，在25～40枚之間。該聚類(lèi)結(jié)果與第一主成分揭示的信息相吻合，進(jìn)一步證明了生態(tài)因子影響了鵝品種的特征。

當(dāng)歐式距離等于8左右時(shí)，豁眼鵝、籽鵝、伊犁鵝聚成一類(lèi)，這3種鵝均為中國(guó)北方品種鵝，豁眼鵝與籽鵝更為相近，均處東北地區(qū)，主產(chǎn)地為溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷干燥，夏季高溫多雨，無(wú)霜期短，年平均氣溫低。這兩種鵝均為小型白羽肉用鵝種，對(duì)當(dāng)?shù)睾洵h(huán)境適應(yīng)強(qiáng)，產(chǎn)蛋多，無(wú)就巢性，年平均產(chǎn)蛋數(shù)在85枚以上。該結(jié)果亦與第一主成分揭示信息相符。而伊犁鵝是我國(guó)唯一起源于灰雁的鵝品種，為中小型鵝品種，可作肉用與絨用，羽色也有灰羽、花羽、白羽3種類(lèi)型。其翅長(zhǎng)超過(guò)60 cm，尾長(zhǎng)超過(guò)18 cm，體型橢圓扁平，翅、尾發(fā)達(dá)，具有一定的飛翔能力[12]，就巢性強(qiáng)，產(chǎn)蛋少。在中國(guó)鵝品種中屬于獨(dú)特的存在。3種鵝可歸類(lèi)為耐嚴(yán)寒北方鵝種。

表4 30個(gè)地方鵝品種的樣本主成分Table 4 The sample principal component on 30 Chinese indigenous goose breeds

圖1 30個(gè)地方鵝品種的聚類(lèi)結(jié)果Figure 1 The results of clustering on 30 Chinese indigenous goose breeds

當(dāng)歐式距離為5左右時(shí)，百子鵝單獨(dú)為一類(lèi)，產(chǎn)于山東金鄉(xiāng)，為小型肉用鵝品種，繁殖產(chǎn)蛋性能出色，與北方鵝種更為相似，可將其歸于北方鵝種一類(lèi)。陽(yáng)江鵝、馬崗鵝、織金白鵝、太湖鵝、酃縣白鵝、鋼鵝、浙東白鵝聚為一類(lèi)。這7種鵝均處長(zhǎng)江以南流域，主產(chǎn)區(qū)以亞熱帶季風(fēng)氣候?yàn)橹鳎鶠橹行⌒腿庥闷贩N，且在繁殖性能方面也較為相似，除太湖鵝外均具有較強(qiáng)的就巢性，年平均產(chǎn)蛋數(shù)在30～45枚，繁殖性能較差但高于獅頭鵝等處更南方地帶的第一類(lèi)鵝種。

剩余鵝種聚為一類(lèi)，為右江鵝、皖西白鵝、廣豐白翎鵝、蓮花白鵝、道州灰鵝、雁鵝、武岡銅鵝、溆浦鵝、云南鵝、四川白鵝、永康灰鵝、烏鬃鵝、長(zhǎng)樂(lè)灰鵝、豐城灰鵝、興國(guó)灰鵝、閩北白鵝。這些鵝種產(chǎn)于中國(guó)中部、南部地帶，包括了溫帶季風(fēng)氣候、亞熱帶季風(fēng)氣候與高原山地氣候。在這些鵝種中，皖西白鵝經(jīng)過(guò)人類(lèi)長(zhǎng)時(shí)間選育，對(duì)環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)，對(duì)寒冷炎熱氣候均有較強(qiáng)的適應(yīng)性，造就其產(chǎn)絨性能比較高的優(yōu)點(diǎn)，生長(zhǎng)速度產(chǎn)肉能力強(qiáng)。溆浦鵝也與其他鵝種有較大的不同，其產(chǎn)肝性能優(yōu)良[13]，是中國(guó)地方鵝品種中最適合作為肝用的鵝種。云南鵝與四川白鵝歐式距離更為接近，可見(jiàn)高原山地氣候促進(jìn)了鵝品種特征的形成。其余鵝種均為中小型肉用鵝種，羽色為灰羽或白羽。

綜上根據(jù)主成分分析結(jié)果和最短距離法聚類(lèi)結(jié)果，并結(jié)合鵝品種具體情況，我們可以把中國(guó)地方鵝分為四類(lèi)。第一類(lèi)為獅頭鵝，定安鵝與平壩灰鵝，主要為中型偏大及大型鵝品種，對(duì)炎熱環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。第二類(lèi)為豁眼鵝、籽鵝、伊犁鵝與百子鵝，主要為北方小型鵝品種，對(duì)寒冷環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。第三類(lèi)為陽(yáng)江鵝、馬崗鵝、織金白鵝、太湖鵝、酃縣白鵝、鋼鵝與浙東白鵝，主要為長(zhǎng)江以南流域中小型肉用品種，處于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，有較強(qiáng)的就巢性。第四類(lèi)為右江鵝、皖西白鵝、廣豐白翎鵝、蓮花白鵝、道州灰鵝、雁鵝、武岡銅鵝、溆浦鵝、云南鵝、四川白鵝、永康灰鵝、烏鬃鵝、長(zhǎng)樂(lè)灰鵝、豐城灰鵝、興國(guó)灰鵝、閩北白鵝。這一類(lèi)鵝種各有各的特色，在生態(tài)因子、體尺體重和繁殖性能方面又有相似之處。

3 討論

綜合評(píng)價(jià)問(wèn)題涉及動(dòng)物科學(xué)、畜牧生產(chǎn)等許多領(lǐng)域，畜牧者通常會(huì)建立綜合模型對(duì)優(yōu)良畜禽品種進(jìn)行選擇，但很多評(píng)價(jià)方法人為因素占較大部分[14]。主成分分析作為一種解決高維度多因子的統(tǒng)計(jì)方法，是一種多元分析技術(shù)，它的主要原理為分析一個(gè)多變量數(shù)據(jù)表，其中的觀測(cè)數(shù)據(jù)由幾個(gè)相互關(guān)聯(lián)的定量因變量描述。它的目標(biāo)是從表中提取重要的信息，將其表示為一組稱(chēng)為主成分的新正交變量，并將觀測(cè)值和變量的相似性模式顯示為映射中的點(diǎn)。在數(shù)學(xué)上，主成分分析依賴矩陣的特征分解和矩形矩陣的奇異值分解[15]。因此主成分分析不僅能降維提取有效的信息，而且能給出客觀的變量間權(quán)重。在畜牧領(lǐng)域中，體型體尺、生長(zhǎng)性狀、屠宰性狀和繁殖性狀等是畜禽生產(chǎn)中較重要的經(jīng)濟(jì)性狀[16]，在育種或品種分類(lèi)中往往會(huì)給予重點(diǎn)考慮，但生態(tài)因子常常被人們忽視。石建州等[17]研究表明生態(tài)環(huán)境因素會(huì)影響雞的體尺性狀和屠宰性狀，在雞的遺傳選育中生態(tài)因子應(yīng)該進(jìn)行考慮。徐琪等[8]研究認(rèn)為鴨品種類(lèi)型劃分時(shí)，應(yīng)對(duì)生態(tài)因子作為一個(gè)特殊的方面進(jìn)行綜合考慮。而目前尚未有關(guān)于中國(guó)鵝地方品種生態(tài)特征的報(bào)道。因此本研究通過(guò)主成分分析，將30個(gè)地方鵝品種包括生態(tài)因子在內(nèi)的14項(xiàng)指標(biāo)，高度概括為4個(gè)主成分。第一主成分反映了生態(tài)因子及初生重信息，第二、第三主成分反映了體尺體重信息，第四主成分反映了脛圍、年日照時(shí)間和成年體重的變異信息。這與張學(xué)余等[18]、包文斌等[19]在雞上進(jìn)行的多元統(tǒng)計(jì)結(jié)果有一定的相似之處。這對(duì)于地方鵝品種分類(lèi)、選育具有重要的參考價(jià)值。在之后的研究中，我們還可以綜合更多詳細(xì)的指標(biāo)，建立評(píng)價(jià)模型，進(jìn)一步為中國(guó)鵝育種提供理論依據(jù)。

聚類(lèi)分析則是一種研究相似性質(zhì)，將相似對(duì)象放在同一個(gè)集合里，將不同性質(zhì)的對(duì)象分開(kāi)的一種算法[20]。其也是一種相對(duì)簡(jiǎn)單易懂的描述統(tǒng)計(jì)方法。本研究對(duì)主成分分析結(jié)果進(jìn)行聚類(lèi)，并結(jié)合中國(guó)30個(gè)地方鵝品種的具體信息，將其分為四類(lèi)。第一類(lèi)是以廣州獅頭鵝、海南定安鵝為代表的中型偏大、大型鵝種，第二類(lèi)是以東北豁眼鵝、新疆伊犁鵝為代表的北方小型鵝種，且根據(jù)主成分公式（1），也表明中國(guó)北方氣候寒冷，降水較少，當(dāng)?shù)伫Z體型較小。而中國(guó)南方年平均溫度高，氣候濕潤(rùn)，鵝體型也較大。王俊花等[21]進(jìn)行了伊犁鵝及其與豁眼鵝雜交后代屠宰性能等方面的研究，也間接印證了本研究將伊犁鵝、豁眼鵝聚為一類(lèi)的結(jié)果，表明該聚類(lèi)方式可以為中國(guó)地方鵝育種提供理論依據(jù)。第三類(lèi)鵝均為長(zhǎng)江以南流域的鵝品種，在育種中可以考慮結(jié)合鵝本身種質(zhì)特征，克服該類(lèi)鵝就巢性強(qiáng)的缺點(diǎn)，加強(qiáng)其繁殖性能。第四類(lèi)鵝適應(yīng)溫帶氣候類(lèi)型，為中小型肉用鵝品種，大部分為灰羽。

中國(guó)擁有豐富的地方鵝品種資源，這些優(yōu)良遺傳資源蘊(yùn)含巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，結(jié)合生態(tài)特征信息使用主成分分析、聚類(lèi)分析對(duì)其進(jìn)行整理分類(lèi)為鵝遺傳育種提供了參考資料。

4 結(jié)論

本研究對(duì)30個(gè)地方鵝品種進(jìn)行聚類(lèi)，綜合考慮鵝品種分布、羽色等因素將30個(gè)鵝品種劃分為4類(lèi)。主成分分析與聚類(lèi)分析結(jié)果與中國(guó)地方鵝實(shí)際情況相符，是綜合考慮多指標(biāo)進(jìn)行分類(lèi)時(shí)有效的方法。生態(tài)特征是鵝品種分類(lèi)時(shí)不可或缺的因子，可為發(fā)揮地方鵝品種種質(zhì)特征、開(kāi)展地方鵝遺傳資源就地（原地）保護(hù)和利用提供理論基礎(chǔ)。