超声波在猪育种中应用的研究进展

超声波在猪育种中应用的研究进展

测量技术在猪育种中的作用众所周知，其方法的改进和技术的发展往往能推动猪育种的快速发展，最著名的例子是20世纪60年代猪屠宰后测量背膘厚度的办法被活体超声波扫描取代，使活体间接选择瘦肉率成为可能，从而带来了巨大的遗传进展和经济效益。几十年来，超声波技术的发展和应用使得猪的育种工作发生了巨大的变化，取得了惊人的成绩。目前许多国家都开始将超声波的活体测量结果作为判断依据运用于猪胴体性状和某些肉质性状的遗传改良。超声波在我国猪的育种工作中的应用，目前主要处于研究阶段，但在应用上也取得了一定成绩。

1 超声测量原理及育种中活体测定的重要性

超声波频率在1～5MHz之间，尤以3.0～3.5MHz使用最为普遍。超声测量技术的原理是超声仪器发射的超声波在活体内传播时，遇到声阻值不同的组织交界处时会产生界面反射，产生一个较强的反射波，即回声，根据回声的强弱、分布即可推断不同组织在物体内的位置和大小，从而测量出其长度、周长、面积等信息。由于猪的皮肤、脂肪、肌肉、骨骼、内脏、子宫壁、胎膜等不同组织间声阻值具有较大差异，能产生可识别的界面反射，因此这为超声波应用于猪的活体探测提供了基础。根据图像信息显示的成像方式分类，超声仪器主要分为A、B、M型，A型以波幅变化反映回声情况，为幅度调制型；B型为灰阶实时超声，采用灰度调制的二维声像图显示法，每个光点的亮度与回声的振幅(强度)成正比;M型采用辉度调制的时基显示法。动物育种上常用的是A、B型超声仪，随着技术的进步，B型应用日益广泛。猪活体各种不同组织间，由于密度、声阻值以及所处位置的深浅不同，返回由不同灰度的像素构成的图像，通过对这些图像的分析，我们便能迅速、直接的获得猪活体的某些胴体性状指标和肉质性状的数据。此外超声波设备便于携带、操作简单，并具有减少对猪的应激的特点。因此，超声成为目前改良猪肉品质的新技术之一，在提高猪的胴体瘦肉率和评定胴体价值方面与传统方法相比具有明显的优势。

随着生活水平的提高，人们更加注重对猪肉品质的追求。世界家畜育种目标正由数量、产量的提高转向肉质品质的改善。在猪的育种工作中，育种的重点已由原来的降低背膘厚、提高生长速度，向提高繁殖性能、改良肌肉风味品质、提高抗逆性等方面转变。

在猪的肉质的等级评价过程中，肌内脂肪含量或大理石纹评分是判断和评价肉质优劣的主要因素和重要指标。这些指标的传统评价方法不能直接运用于种猪，而常采用后裔、同胞宰后测定，但这种方法会延长世代间隔或降低选种准确性，给育种工作带来困难。况且这些传统方法繁琐、耗时、效率低下，除不可避免的会有样品损失外，某些指标在评价过程中存在较大的主观偏差。因此，超声技术作为一项直接、无损、快速的可用于活体猪测量某些胴体指标和某些肉质指标的评价方法，其探索和应用就显得尤其重要。

2 超声波在猪育种中的应用

超声波设备最初应用于人类医学领域，主要分为A型机和B型机。Wild首次作了超声应用的相关报道，认为超声技术具有无损、刺激性小的特点,可用于活体动物肌肉和脂肪组织的定量研究。随后在1956-1957年间，超声仪便已用于测量牛和猪活体的皮下脂肪。目前，猪的育种中A型机一般用来估计给出的解剖部位的脂肪和肌肉厚度，由于它能降低猪在测定时的应激，从而取代了手术式探尺的测定，但在较深的组织的测定上有其不足。B型机可以测定不同密度的各种特异性组织，现在用来估计背膘厚度、背最长肌的肌肉厚度、肌肉面积和肌肉周长等。由于它能非常精确地实时给出动物组织图像，称实时超声(real-time ultrasound machine)，实时超声波技术为传统猪的选育工作提供了一种新的方法，它允许在猪活体上进行无损测定，而且花费较小。目前其测量精度可达到(±)1.5mm，所需时间仅为l～2秒。现在常用来进行猪活体的背膘厚、眼肌深度、眼肌面积的测定。

2.1 超声用于猪活体膘厚和眼肌面积的测定测定活体膘厚和眼肌面积，在猪育种工作中是很重要的，在猪的遗传育种和性能鉴定上作为2项重要的指标参数而深受重视。超声技术测定猪活体的背膘厚度和眼肌厚度或面积已广泛应用于遗传改良。Wilson和Gresham等利用B超测定猪活体的背膘厚，取得了很好的效果。国内邓立新等采用加拿大 AMI-900兽用B超仪，利用其直观的B超影像对猪的眼肌面积和背膘厚度同时活体测定时进行了比较详细的介绍。檀俊秩研究表明，福州黑猪早期选择时，以超声波活体测膘，结合体重及体长等指标，是可以收到良好效果的。楼平儿等用超声测定不同年龄阶段猪活体超声背膘厚，认为活体

猪75kg阶段的背膘厚测定结果具有最高的遗传力和组内相关系数，因而具有最高的准确性和重复性，故此阶段的测定结果是最为准确的选种依据。

随着超声活体测膘技术的应用和发展，大量致力于探索活体超声测膘的准确性及其评估方法的研究正在进行，以避免屠宰测定带来的繁重劳动和经济损失，提高种畜性能测定的选择强度。

2.2 超声用于猪活体肌内脂肪的估测实时超声波活体预测家畜的肌内脂肪含量在国内外也在研究之中，但目前在这方面的研究主要集中在牛上。而实时超声波活体预测种猪的肌内脂肪的研究报道主要来自国外，其方法也大都借鉴预测牛肌内脂肪的方法。超声波用于猪肌内脂肪含量的选择计划，最初是1998年在美国爱荷华州立大学的贝尔斯兰蒂纪念种猪场开始的，他们通过采用实时超声仪采集杜洛克猪的超声图象来估测IMF含量，以此为依据进行选择，经过3个世代的选择后，共屠宰217头对照系和182头选择系，结果表明选择系猪比对照系猪的IMF要高，分别为

3.94％和3.40％(P<0.01)，选择系该性状的平均EBV值比对照系高0.83％，取得了较好的效果。此后，这方面的研究才逐步发展起来。Newcom等的研究结果表明，运用实时超声估测活体猪肌内脂肪含量是可行的。这也将是改良家畜肉质性状有效的、很有希望的方法之一，但其准确性仍有待于进一步的提高。研究结果表明，用实时超声波扫描技术对活猪的肌内脂肪进行客观测定是可行的，使我们能够识别具有丰富肌内脂肪的种猪，把猪第10肋背膘测定值和性别作为自变量加入到肌内脂肪预测方程，可提高预测的准确性。 Reverler等认为在目前的技术条件下，通过超声扫描周岁家畜，从而来预测家畜的肌内脂肪含量是可行的。目前来看，采用超声波技术来对猪的肌内脂肪含量进行活体评估这一方法已经被人们普遍接受和认同，配合其他的遗传改良技术与方法，超声技术可以对种猪的肌内脂肪含量进行选择，从而加快该性状的改良速度。

目前，在美国实时超声波已经、而且将是继续加快其猪遗传改良的最重要工具。总的来看，超声技术正如国外许多研究认为的那样，超声可以或者将在预测猪的机体组成上扮演重要角色。

3 超声波在猪育种中运用存在的问题及对策

3.1 超声波在猪育种中存在的问题虽然超声波运用于猪的育种已经取得了巨大的成绩,而且还有很大的潜力可以开发，但目前，不可回避的问题是超声预测中的准确性和精确性两个问题。其准确性与精确性的高低将直接影响到超声波在育种工作中的运用与推广。在这方面国外的研究较多，而国内报道较少。Smith 等的研究表明，在屠宰前用超声波测量的脂肪厚是可行的，但在预测眼肌面积上还不够精确。国外有报道指出超声预测家畜活体相关肉质指标的准确性受到品种、超声测定人员以及超声仪器等的影响，并对一些超声预测研究中预测的准确性进行了比较(见表1)，从中可以看出，即使是相同的仪器，测定相同的部位，相同的指标，其预测结果也有差异。

Turlington对超声预测猪的第10肋膘厚和眼肌面积进一步研究表明了超声预测与实际之间的相关符合程度(见表2)。

由此可见，在超声预测的精确性与准确性上还需进一步的研究改进。

3.2 对策

3.2.1 建立统一标准超声预测，目前还无统一的标准，迫切需要制订出适用于超声波测量的统一标准，使所得数据能大范围内共享使用，为大范围实施遗传改良计划创造必要的条件。由于不同猪种、猪场有不同的超声波测量数据收集规范，该规范应详细描述超声探测部位和扫描次数。同时限定测量、记录的环境条件，规定一定的年龄和体重范围。对成像和数据所制订的解释标准也应在不同畜种间有所区别，编写出准确解释所测定肌肉、脂肪厚度和某断面面积的说明书。

3.2.2 分析方法分析方法对超声预测结果的处理，对其准确性和精确性有影响。Brethourtm的研究结果认为，曲线分析能够将错误率和预测成本结合在一起，有利于对超声预测结果的分析，它比传统的回归分析或者列联表用来评估超声的预测要有更大的优势。

3.2.3 其他方法测量结果还受到技术人员和超声仪器的影响,涉及到更加精密的超声仪器的开发与利用。此外,数据收集和图象分析的改进应能进一步增强预测的精度。超声图像可通过提高分辨率、改善信噪比、增加对比度等的处理，并根据要求对图像进行其它处理，如局部放大等，可以改善图像质量。此外加强相关计算机软件和先进的超声仪器的开发也有利于提高超声

预测的准确性。

最后，还需要对操作人员进行相关的培训。在超声图像的采集中，要求操作人员掌握猪的相关生理结构与解剖构造知识，能准确识别其测定部位，能较好的理解超声图像。

4 结语

超声波在动物医学上的运用在国内外已较普遍，并取得了不小的成果。而在育种方面的运用大都在研究探讨层面，还未大规模的运用于生产实践，但不可否认，超声在育种中的潜力，正如Wilson认为的那样，在猪的遗传改良中已经并且将继续采用超声这一有效的手段。它将会在猪的育种工作中发挥巨大作用。随着超声研究的不断深入，技术与相关标准的不断发展与完善，其运用范围将会越来越广泛，作用将会越来越明显。