超声波技术助力活体牛肉质量特征和胴体牛肉品质的遗传预测
2025-05-07 来源:本站 点击次数:122
活体牛肉质量特征和胴体牛肉预测
活体肉牛最常测量的性状包括 12-13 根肋骨的脂肪厚度、肋眼面积和肌内脂肪百分比。在胴体上测量时，12-13 根肋骨的脂肪厚度和肋眼面积用于计算美国农业部的产量等级。我们还知道，这两个测量值，特别是脂肪厚度，是胴体可切割性差异的重要原因。
对 USDA 质量等级影响最大的性状是大理石花纹评分。虽然这是影响牛肉适口性的最重要常用性状，但它仅能解释牛肉适口性差异的一小部分。大理石花纹评分是第 12 和 13 根肋骨之间的肋眼中肌内脂肪量的估计值。超声波也可用于估计活牛肋眼中的肌内脂肪量。它不是大理石花纹评分的估计值，而是肋眼中肌内脂肪量的直接估计值。
准确度、精确度和可重复性
为了使超声波测量能够用于测量脂肪厚度、肋眼面积和肌内脂肪百分比，它们必须准确、精密和可重复。准确度和精密度不一定是一回事。精密度是一种技术正确对测量结果进行排序的能力。准确度不仅意味着排序正确，还意味着所进行的测量与某些客观比较相同。因此，测量结果可能精密但不准确。
例如，假设一组饲养公牛的真实平均脂肪厚度为 0.6 英寸，其中最肥的为 1.2 英寸，最瘦的为 0.2 英寸。超声波可能会正确地对公牛进行排序，但会高估每只动物 0.5 英寸。超声波测量结果可能会显示最瘦的公牛为 0.7 英寸，最肥的为 1.7 英寸，平均脂肪厚度为 1.1 英寸。换句话说，动物之间的差异是相同的（1.7 - 0.7 = 1.0 和 1.2 - 0.2 = 1.0）。这些测量结果虽然精确，但并不准确。如果超声波测量结果也准确，那么最小的超声波测量值可以识别出0.2英寸的瘦公牛，1.2英寸的肥公牛，以及0.6英寸的群体平均值。为了进行遗传预测，只需正确排序当代动物群体即可。对于用于销售育肥牛的预测，测量结果也应该准确。
有用的测量结果还应该是可重复的。例如，如果某一天对一组牛进行了超声波测量，第二天再进行测量结果是否相同？如果生产商使用的是经验丰富、训练有素的超声波技术人员，答案应该是肯定的。对于测量背膘和肋眼面积，研究清楚地表明，如果使用合格的技术人员，超声波可以成为收集活牛胴体信息的有用工具。最近，牛肉改良联合会赞助了年度超声波认证项目。要获得认证，技术人员必须通过测量第12-13根肋骨脂肪厚度和肋眼面积的准确度、精密度和重复性测试。
预测肌内脂肪百分比是超声技术的一个新兴领域。全国范围内已有多个研究小组正在研究这一领域。早期结果令人鼓舞。
胴体品质的遗传预测
过去以及现在，肉牛生产商大多按磅计酬，无论是断奶小牛、育肥牛还是屠宰时的肥牛。正如预期的那样，后代差异 (EPD) 已用于改变生长，它们也可用于改变胴体品质。内布拉斯加大学和佐治亚大学对安格斯牛后代进行的研究表明，胴体 EPD 确实有效，并且是通过选择改变胴体性状的有效方法。在内布拉斯加州的研究中，六头大理石花纹 EPD 高的公牛和六头大理石花纹 EPD 低的公牛与母牛交配。在佐治亚州的研究中，选择了九头大理石花纹 EPD 高但背膘 EPD 低于该品种平均水平的公牛和三头对照系公牛进行交配。屠宰后代并收集胴体数据（表 1 和 2）。结果表明，当使用胴体 EPD 作为种马选择的基础时，可以增加大理石花纹，同时将背膘保持在可接受的水平。
目前只有少数品种协会计算胴体EPD。更多协会未计算胴体EPD的主要原因是缺乏胴体数据以及数据收集困难。超声波技术或可为计算胴体EPD提供新的数据来源。
基于胴体数据的胴体 EPD
迄今为止，胴体EPD的生成均基于目标种公牛的屠宰后后代数据。这些数据大多基于设计的种公牛后代测试得出。为了计算EPD，这些后代测试必须经过正确设计，以确保当代群体结构正确以及当代群体间种公牛的关联性。这些后代测试可能要求生产者将目标种公牛与其他参考种公牛随机配种到一组母牛，这些母牛的后代将在单一环境中饲养直至屠宰。这些参考种公牛很可能是已经拥有屠宰后后代胴体数据的公牛。对于此类评估，您会发现人工授精、大量母牛的可用性以及在屠宰过程中追踪后代的能力至关重要。根据这些数据，可以使用的特征包括脂肪厚度、肋眼面积、大理石花纹评分、热胴体重量、美国农业部（USDA）的产量和质量等级以及肾脏、骨盆和心脏脂肪百分比。
虽然这可能是计算胴体EPD最准确的方法，但也存在其他缺点。大多数种畜生产商无法获得所需的大量母牛。然而，能够进行人工授精的商业公牛客户或许可以提供母牛数量的来源。假设一位纯种牛生产商想要收集他两头年轻公牛的胴体数据。这就需要将这两头公牛随机与一组母牛以及至少一头已有后代胴体数据的参考公牛交配。为了便于讨论，我们假设人工授精的受孕率为50%，并且要求同期群体中每头公牛至少产下15个同性别的后代。假设从受孕到屠宰没有死亡，且性别比例为1:1，那么这项小型测试将需要180头母牛，最终获得45头阉牛的胴体数据，每头公牛15头。
您还可以看到，这是一个耗时且可能相当昂贵的过程。假设直到一头年轻的种公牛达到一岁，你才决定进行后代检测。考虑到牛犊出生需要一年时间，屠宰前还需要14-18个月，因此种公牛至少要到四岁甚至五岁才能收集到相关数据并用于基因评估。然而，在大多数情况下，公牛的年龄通常比预期要大得多，这时主人才决定进行后代检测。因此，我们需要一种更及时的方法来确定胴体性状的遗传价值。
虽然后代检测需要种畜生产商的认真投入，但它是唯一经过验证的胴体价值遗传预测方法，严肃的育种者不能忽视它。
收集养殖动物的超声波数据
超声波技术或许能让我们更快地确定种公牛胴体性状的遗传价值。与实际胴体数据不同，超声波技术能够快速、无损地测量活体动物的相同性状。尽管关于何时以及如何采集这些测量数据仍存在许多不确定性，但美国各地已有数所大学正在开展这方面的研究。
测量什么以及何时测量
与收集商业后代的屠宰数据不同，这种方法涉及测量种畜。测量很可能侧重于年轻公牛。这些公牛群显然包括种公牛的子代，但也可能包括其他潜在的纯种种公牛。因此，从某种意义上说，这种方法也是一种后代测试。
这些测量很可能针对的是采用高能量断奶后日粮培育的周岁公牛群。平均而言，公牛的外部脂肪和肌内脂肪含量不如阉牛那么多。为了进行遗传预测，必须存在足够的变异，以确保对动物进行正确的排序。
目前，公牛的测量可能应使用与您的品种协会相同的周岁体重测量指南（即推荐的周岁年龄范围和您品种协会内当代群体的定义），尽管目前尚无科学依据来确定最佳范围。这很可能由各个品种协会根据待定的研究结果来确定。
也可能测量生长小母牛。有人担心，给一群生长中的小母牛饲喂足以显示脂肪变化的日粮，会对未来的生殖产生影响。对于母牛来说，在一岁后测量脂肪可能更合适，这样可以更清楚地显示外部和肌内脂肪的含量。
正如考虑出生体重或断奶体重等性状一样，定义同龄群体结构也很重要。同龄群体是指由具有相同表现机会的同性别动物组成的管理群体。任何违反此定义的，例如在不同的牧场饲养或饲喂不同的日粮，都构成一个单独的同龄群体。对于遗传评估，同龄群体对于消除不同环境的影响并提供分析这些群体之间存在的遗传联系的方法至关重要。因此，准确的同龄群体定义至关重要。
然而，与其他一些超声领域一样，目前尚无研究表明哪种同龄群体结构合适。我们能否将在不同牧场饲养的动物分组到同一个同龄群体进行超声检测？更具体地说，这些早期环境差异是否会掩盖超声波测量到的基因差异？这些问题目前尚无答案。面对此类变量时，协会的最佳利益在于使用最保守的当代群体定义。
谁应该进行超声波测量？如前所述，牛肉改良联合会认证的超声波技术人员已接受过准确性、精确度和可重复性的评估。测量费用约为每头牛 10 至 20 美元。一些位于同一地区的生产商可以与一位技术人员合作，以降低个体测量成本。
收集的信息包括牛的纹身、注册号、出生日期和体重；超声波脂肪厚度、肋眼面积和大理石花纹；技术人员姓名；测量日期；以及同期群体。
潜在问题
从使用超声波作为收集数据进行EPD计算的角度看，仍有许多问题需要进一步研究。然而，大多数研究人员都同意，超声波可能有助于对肋眼面积进行遗传预测。人们更关注的是第12-13根肋骨的脂肪厚度和肌内脂肪。更具体地说，如果是阉牛，用超声波测量同一批公牛的脂肪厚度和肌内脂肪，它们的排名会一样吗？它们是同一种性状吗？直觉上，我们会说是的。性别差异以及公牛这些性状可能存在的有限变异，可能会导致遗传预测方法的困难。
使用超声波测量第12-13根肋骨的脂肪厚度和肋眼面积的设备、软件和数据收集方法已经相当标准化。然而，目前至少有五种不同的方法可以用超声波测量肌内脂肪的百分比。主要的区别在于用于分析超声波图像的软件和算法。其中一些方法已经经过开发人员的验证。然而，目前尚不清楚哪种技术最准确，能够测量出遗传力最高的性状。
所有这些领域的研究要么正在进行中，要么即将展开。一些品种协会目前正在收集结构化超声波数据，或者已经制定了数据收集计划。
EPD 的计算
毫无疑问，超声波技术提供了一种潜在的方法，可以比基于胴体数据进行的设计父本后代测试更快地计算动物胴体EPD。然而，基于屠宰数据的后代测试仍然有用。用于计算胴体EPD的数据类型至少有三种不同的可能性。首先，可以仅使用基于设计父本后代测试的胴体数据。这是目前唯一经过研究验证的方法。其次，可以使用一个主要基于育种动物的、仅使用超声波数据的系统。第三，可以开发一个同时结合超声波和胴体数据的系统。尽管第一种方法是目前唯一已知的有效方法，但确保第二种和第三种方案的成功将符合行业和研究团体的最佳利益。大多数尚未建立胴体数据收集项目的品种协会，或者在已建立胴体数据收集项目的协会中尚未参与胴体数据收集项目的育种者，距离建立可行的遗传预测系统还有很长的路要走。如果该行业确实转向真正的基于价值的营销体系，那么那些可以为客户提供胴体特征基因信息的团体将更具竞争力。
活体肉牛最常测量的性状包括 12-13 根肋骨的脂肪厚度、肋眼面积和肌内脂肪百分比。在胴体上测量时，12-13 根肋骨的脂肪厚度和肋眼面积用于计算美国农业部的产量等级。我们还知道，这两个测量值，特别是脂肪厚度，是胴体可切割性差异的重要原因。
对 USDA 质量等级影响最大的性状是大理石花纹评分。虽然这是影响牛肉适口性的最重要常用性状，但它仅能解释牛肉适口性差异的一小部分。大理石花纹评分是第 12 和 13 根肋骨之间的肋眼中肌内脂肪量的估计值。超声波也可用于估计活牛肋眼中的肌内脂肪量。它不是大理石花纹评分的估计值，而是肋眼中肌内脂肪量的直接估计值。
准确度、精确度和可重复性
为了使超声波测量能够用于测量脂肪厚度、肋眼面积和肌内脂肪百分比，它们必须准确、精密和可重复。准确度和精密度不一定是一回事。精密度是一种技术正确对测量结果进行排序的能力。准确度不仅意味着排序正确，还意味着所进行的测量与某些客观比较相同。因此，测量结果可能精密但不准确。
例如，假设一组饲养公牛的真实平均脂肪厚度为 0.6 英寸，其中最肥的为 1.2 英寸，最瘦的为 0.2 英寸。超声波可能会正确地对公牛进行排序，但会高估每只动物 0.5 英寸。超声波测量结果可能会显示最瘦的公牛为 0.7 英寸，最肥的为 1.7 英寸，平均脂肪厚度为 1.1 英寸。换句话说，动物之间的差异是相同的（1.7 - 0.7 = 1.0 和 1.2 - 0.2 = 1.0）。这些测量结果虽然精确，但并不准确。如果超声波测量结果也准确，那么最小的超声波测量值可以识别出0.2英寸的瘦公牛，1.2英寸的肥公牛，以及0.6英寸的群体平均值。为了进行遗传预测，只需正确排序当代动物群体即可。对于用于销售育肥牛的预测，测量结果也应该准确。
有用的测量结果还应该是可重复的。例如，如果某一天对一组牛进行了超声波测量，第二天再进行测量结果是否相同？如果生产商使用的是经验丰富、训练有素的超声波技术人员，答案应该是肯定的。对于测量背膘和肋眼面积，研究清楚地表明，如果使用合格的技术人员，超声波可以成为收集活牛胴体信息的有用工具。最近，牛肉改良联合会赞助了年度超声波认证项目。要获得认证，技术人员必须通过测量第12-13根肋骨脂肪厚度和肋眼面积的准确度、精密度和重复性测试。
预测肌内脂肪百分比是超声技术的一个新兴领域。全国范围内已有多个研究小组正在研究这一领域。早期结果令人鼓舞。
胴体品质的遗传预测
过去以及现在，肉牛生产商大多按磅计酬，无论是断奶小牛、育肥牛还是屠宰时的肥牛。正如预期的那样，后代差异 (EPD) 已用于改变生长，它们也可用于改变胴体品质。内布拉斯加大学和佐治亚大学对安格斯牛后代进行的研究表明，胴体 EPD 确实有效，并且是通过选择改变胴体性状的有效方法。在内布拉斯加州的研究中，六头大理石花纹 EPD 高的公牛和六头大理石花纹 EPD 低的公牛与母牛交配。在佐治亚州的研究中，选择了九头大理石花纹 EPD 高但背膘 EPD 低于该品种平均水平的公牛和三头对照系公牛进行交配。屠宰后代并收集胴体数据（表 1 和 2）。结果表明，当使用胴体 EPD 作为种马选择的基础时，可以增加大理石花纹，同时将背膘保持在可接受的水平。
| 表 1 内布拉斯加州对低和高大理石花纹 EPD 种马后代的研究结果。 |
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| 阉牛 | 小母牛 | |||
| 特征 | 低的 | 高的 | 低的 | 高的 |
| 百分比选择 | 四十七 | 77 | 四十七 | 72 |
| 产量等级 | 2.82 | 2.90 | 2.52 | 2.47 |
| 来源：摘自 1994 年内布拉斯加州牛肉报告。 | ||||
| 表 2 来自佐治亚州的研究结果，该研究评估了高大理石花纹 EPD 和对照系公牛的后代。 |
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| 特征 | 控制线 | 高大理石花纹 |
| 百分比选择 | 75 | 95 |
| 胴体背膘 | 0.55英寸 | 0.44英寸 |
| 资料来源：佐治亚大学的研究。 公牛屠宰时，其体长平均为0.5英寸。 |
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迄今为止，胴体EPD的生成均基于目标种公牛的屠宰后后代数据。这些数据大多基于设计的种公牛后代测试得出。为了计算EPD，这些后代测试必须经过正确设计，以确保当代群体结构正确以及当代群体间种公牛的关联性。这些后代测试可能要求生产者将目标种公牛与其他参考种公牛随机配种到一组母牛，这些母牛的后代将在单一环境中饲养直至屠宰。这些参考种公牛很可能是已经拥有屠宰后后代胴体数据的公牛。对于此类评估，您会发现人工授精、大量母牛的可用性以及在屠宰过程中追踪后代的能力至关重要。根据这些数据，可以使用的特征包括脂肪厚度、肋眼面积、大理石花纹评分、热胴体重量、美国农业部（USDA）的产量和质量等级以及肾脏、骨盆和心脏脂肪百分比。
虽然这可能是计算胴体EPD最准确的方法，但也存在其他缺点。大多数种畜生产商无法获得所需的大量母牛。然而，能够进行人工授精的商业公牛客户或许可以提供母牛数量的来源。假设一位纯种牛生产商想要收集他两头年轻公牛的胴体数据。这就需要将这两头公牛随机与一组母牛以及至少一头已有后代胴体数据的参考公牛交配。为了便于讨论，我们假设人工授精的受孕率为50%，并且要求同期群体中每头公牛至少产下15个同性别的后代。假设从受孕到屠宰没有死亡，且性别比例为1:1，那么这项小型测试将需要180头母牛，最终获得45头阉牛的胴体数据，每头公牛15头。
您还可以看到，这是一个耗时且可能相当昂贵的过程。假设直到一头年轻的种公牛达到一岁，你才决定进行后代检测。考虑到牛犊出生需要一年时间，屠宰前还需要14-18个月，因此种公牛至少要到四岁甚至五岁才能收集到相关数据并用于基因评估。然而，在大多数情况下，公牛的年龄通常比预期要大得多，这时主人才决定进行后代检测。因此，我们需要一种更及时的方法来确定胴体性状的遗传价值。
虽然后代检测需要种畜生产商的认真投入，但它是唯一经过验证的胴体价值遗传预测方法，严肃的育种者不能忽视它。
收集养殖动物的超声波数据
超声波技术或许能让我们更快地确定种公牛胴体性状的遗传价值。与实际胴体数据不同，超声波技术能够快速、无损地测量活体动物的相同性状。尽管关于何时以及如何采集这些测量数据仍存在许多不确定性，但美国各地已有数所大学正在开展这方面的研究。
测量什么以及何时测量
与收集商业后代的屠宰数据不同，这种方法涉及测量种畜。测量很可能侧重于年轻公牛。这些公牛群显然包括种公牛的子代，但也可能包括其他潜在的纯种种公牛。因此，从某种意义上说，这种方法也是一种后代测试。
这些测量很可能针对的是采用高能量断奶后日粮培育的周岁公牛群。平均而言，公牛的外部脂肪和肌内脂肪含量不如阉牛那么多。为了进行遗传预测，必须存在足够的变异，以确保对动物进行正确的排序。
目前，公牛的测量可能应使用与您的品种协会相同的周岁体重测量指南（即推荐的周岁年龄范围和您品种协会内当代群体的定义），尽管目前尚无科学依据来确定最佳范围。这很可能由各个品种协会根据待定的研究结果来确定。
也可能测量生长小母牛。有人担心，给一群生长中的小母牛饲喂足以显示脂肪变化的日粮，会对未来的生殖产生影响。对于母牛来说，在一岁后测量脂肪可能更合适，这样可以更清楚地显示外部和肌内脂肪的含量。
正如考虑出生体重或断奶体重等性状一样，定义同龄群体结构也很重要。同龄群体是指由具有相同表现机会的同性别动物组成的管理群体。任何违反此定义的，例如在不同的牧场饲养或饲喂不同的日粮，都构成一个单独的同龄群体。对于遗传评估，同龄群体对于消除不同环境的影响并提供分析这些群体之间存在的遗传联系的方法至关重要。因此，准确的同龄群体定义至关重要。
然而，与其他一些超声领域一样，目前尚无研究表明哪种同龄群体结构合适。我们能否将在不同牧场饲养的动物分组到同一个同龄群体进行超声检测？更具体地说，这些早期环境差异是否会掩盖超声波测量到的基因差异？这些问题目前尚无答案。面对此类变量时，协会的最佳利益在于使用最保守的当代群体定义。
谁应该进行超声波测量？如前所述，牛肉改良联合会认证的超声波技术人员已接受过准确性、精确度和可重复性的评估。测量费用约为每头牛 10 至 20 美元。一些位于同一地区的生产商可以与一位技术人员合作，以降低个体测量成本。
收集的信息包括牛的纹身、注册号、出生日期和体重；超声波脂肪厚度、肋眼面积和大理石花纹；技术人员姓名；测量日期；以及同期群体。
潜在问题
从使用超声波作为收集数据进行EPD计算的角度看，仍有许多问题需要进一步研究。然而，大多数研究人员都同意，超声波可能有助于对肋眼面积进行遗传预测。人们更关注的是第12-13根肋骨的脂肪厚度和肌内脂肪。更具体地说，如果是阉牛，用超声波测量同一批公牛的脂肪厚度和肌内脂肪，它们的排名会一样吗？它们是同一种性状吗？直觉上，我们会说是的。性别差异以及公牛这些性状可能存在的有限变异，可能会导致遗传预测方法的困难。
使用超声波测量第12-13根肋骨的脂肪厚度和肋眼面积的设备、软件和数据收集方法已经相当标准化。然而，目前至少有五种不同的方法可以用超声波测量肌内脂肪的百分比。主要的区别在于用于分析超声波图像的软件和算法。其中一些方法已经经过开发人员的验证。然而，目前尚不清楚哪种技术最准确，能够测量出遗传力最高的性状。
所有这些领域的研究要么正在进行中，要么即将展开。一些品种协会目前正在收集结构化超声波数据，或者已经制定了数据收集计划。
EPD 的计算
毫无疑问，超声波技术提供了一种潜在的方法，可以比基于胴体数据进行的设计父本后代测试更快地计算动物胴体EPD。然而，基于屠宰数据的后代测试仍然有用。用于计算胴体EPD的数据类型至少有三种不同的可能性。首先，可以仅使用基于设计父本后代测试的胴体数据。这是目前唯一经过研究验证的方法。其次，可以使用一个主要基于育种动物的、仅使用超声波数据的系统。第三，可以开发一个同时结合超声波和胴体数据的系统。尽管第一种方法是目前唯一已知的有效方法，但确保第二种和第三种方案的成功将符合行业和研究团体的最佳利益。大多数尚未建立胴体数据收集项目的品种协会，或者在已建立胴体数据收集项目的协会中尚未参与胴体数据收集项目的育种者，距离建立可行的遗传预测系统还有很长的路要走。如果该行业确实转向真正的基于价值的营销体系，那么那些可以为客户提供胴体特征基因信息的团体将更具竞争力。
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