摘要

「優質荷蘭種乳公牛選配改進後裔性能決策支援系統」(Decision support system of selecting elite Holstein dairy bull for mating to improve progeny performance, 以下簡稱SBIP，網址：http://www.tlrihc.gov.tw)，為畜產試驗所新竹分所規劃研發，主要建置目的在落實推動酪農產業知識的開發、應用與管理，將酪農產業導向知識經濟與數位(e)化管理的時代，是我國首創全新的中文化專業乳牛育種網路平台。本系統共含五大系統模組： 一、「公牛性能資訊查詢」：整合國際(美、加、荷、日)優良種乳公牛遺傳性能資訊所建立之資料庫，並開發建置公牛遺傳資訊中文化查詢系統，提供酪農選精配種使用。二、「進口乳牛冷凍精液資訊查詢」：以歷年來新竹分所建立之進口精液資料為主檔，讓酪農瞭解國內最新乳牛進口精液動態資訊。三、「公牛模擬選配」：提供酪農識別系統母牛身分與生產資訊與自訂性狀遺傳改進目標，並藉由電腦分析尋找適配公牛模擬選配乳牛群性能改良計畫(Dairy Herd Improvement, DHI)母牛。四、「DHI延伸資訊管理」(建置中)，加值 DHI 的產業服務功能，提供DHI之基本、管理、經營與統計等數位管理報表，使酪農獲得更多樣、快速的乳牛性能資訊，提昇牛群育種與經營管理效率。五、「乳牛專家知識庫」，涵蓋酪農天地、專刊電子書與乳牛字典等各種乳牛專業網路知識，提昇酪農專業知識教育養成。本系統可以讓酪農精準掌握優良種乳公牛(冷凍精液)各項生產性狀遺傳訊息與 DHI 母牛數位管理資訊等訊息，以進行乳牛育種策略之規劃參考，期使後裔牛群育種改良達到兼顧高產性能、高產能體型與延長使用年限之終極目標。

前言

我國 DHI計畫自1977年實施以來，透過乳牛採樣紀錄的收集、檢驗、保存與分析等程序，並印製個別牛隻之檢康與性能檢定報表，長期提供酪農戶對乳牛育種與淘汰之決策支援參考，其中優質乳牛的選育，目前已成為產製優質鮮乳供應消費市場的主力牛群，而後裔女兒牛群遺傳性能的改良，則促使牛群生產性能水準不斷提昇[9]。根據統計，DHI牛群每胎次乳量(305-2X-ME)已達7,600公斤以上(2011年)，每日平均產乳量已突破 23.5公斤的水準[5]，成績斐然。除了母牛育種系統之外，選拔種公牛之遺傳改進也是重點育種策略，因為後裔子代的遺傳性能有一半是來自雄親牛，選拔計畫中若能取得精確的公牛生產體型遺傳評估資訊，將可作為酪農進行母牛配種與改進後裔牛群時的重要決策支援參考，因此選擇正確的公牛(冷凍精液)，可漸進提高選育性狀的選拔強度與正確度，並增進後裔女兒牛終生生產效益[16]。

內文

(一) 材料方法：

1.SBIP 硬體系統建置
SBIP系統的資料庫核心處理模組主要為刀鋒伺服器(Jcnet Blade server) (Intel Xeon 2.26 GHz)，並搭配網路儲存管理系統(NAS)、高效入侵防禦系統及高速乙太網路交換等管理設備成為系統的主要硬體架構，設備建置地點於畜產試驗所新竹分所資訊室。SBIP系統為 Muti-tier 多層式網路架構，第1層是核心資料區，由刀鋒伺服器刀鋒片進行資料庫建立與儲存，具備入侵防禦系統保護，第2層為資料交換區(非戰鬥區，De- Militarized Zone , DMZ)，於此建置SBIP乳牛育種資訊網站平台，進行資料運算與交換，提供酪農選精配種查詢使用。

2.SBIP 系統開發工具
本系統使用之開發軟體及其功能如下：

1. Windows 2008 Server：刀鋒伺服器作業系統，提供主機工作負載和應用程式需求。
2. SQL Server 2008：為SBIP 系統資料編輯之主要程式語言。
3. 備份軟體：採用Symantec Backup Exec™ System Recovery Server Edition 版本，具備異機備份與還原(BESR)的重要功能，保障系統營運與資料重建的安全機制。
4. 防毒防駭軟體：採用OfficeScan 企業級資訊安全防護系統。
5. 虛擬化管理軟體：使用VMware vSphere 軟體處理各開發系統的空間配置，提昇硬碟使用效率並降低未來資訊設備升級的重安裝風險。

3.SBIP 網站設立與服務
SBIP 網站於2010/08/24申請通過政府網域名稱伺服器(GSN Domain Name Server)運作，同年並獲美國農部(USDA)同意國際公牛遺傳評估資訊授權使用，自此配合我國DHI資料庫與進口精液動態資料庫，進行各乳牛育種功能模組之開發工作，2011/07/01系統正式上線服務並計數使用狀況，目前(2012/04/12)已有超過 3,400 人次使用，SBIP系統主要服務對象為國內酪農，尤其是讓 DHI 酪農戶能善用母牛的育種系統，並將公牛性能數位資訊導入牛群經營管理，提升我國乳業競爭能力。

4.SBIP 系統開發規畫與期程
SBIP系統之開發規畫期程自2010年至2012年止，依年度分別開發三大主系統：

1. 「荷蘭種乳公牛遺傳評估資訊查詢系統」(The Online System for InquiringGenetic information of Elite Holstein Breeding Bull, SIGB 系統,以下簡稱 SIGB) 。
2. 「荷蘭種乳公牛模擬選配 DHI 母牛決策系統」(Decision System of Simulate Selection Holstein Dairy Bull for Mating DHI Cows, 以下簡稱 SSBC)。
3. 「荷蘭乳牛性能數位化資訊管理查詢系統」(Online system for inquiring digital performance information management of Holstein dairy cows, 以下簡稱 SDIC)。

(二) 研究成果：
SBIP系統在原有的DHI育種計畫的資料收集系統下，逐步建構國際優質種乳公牛的遺傳評估資訊系統，促使公母牛數位育種資訊能相輔相成，提供酪農完善的乳牛育種計畫之決策參考，以選育性能優質之後裔女兒牛。本網站之各種乳牛育種功能模組仍陸續建置中，對於提供酪農場E畫牛群管理方式有正面助益，本系統各項模組功能說明如下：

1.公牛性能資訊查詢」模組
係整合國際(美、加、荷、日)優良種乳公牛隻遺傳性能評估資訊，經資料轉換編輯，建置為中文化公牛遺傳資訊查詢系統，提供酪農掌握國際最新優質公牛遺傳評估資訊，作為農場母牛選精配種與遺傳改進之參考應用。主要功能項目有：

1. (1)公牛個體性狀資訊中文化查詢項目
   　　提供優質公牛生產與體型遺傳評估性狀的查詢，使用者可經輸入公牛國家動物育種編碼(NAAB code)，進行所選公牛遺傳評估資訊查詢，包括圖像資訊區(相片與基礎資料)、重要生產性狀摘要區(包括泌乳性狀、管理性狀、體型性狀)與後裔女兒牛資訊區等，作為冷凍精液選擇與乳牛矯正配種之依據。
   
   　　重要生產性狀摘要遺傳評估資訊區，係參考國際各乳業大國遺傳選拔性狀的項目權重來顯示，泌乳性狀羅列乳量預測傳遞能力(Predicted Transmitting Abilities Milk, PTAM)、蛋白質量、脂肪量、蛋白質率與脂肪率等5項遺傳能力數值，管理性狀包括體細胞數(Somatic cell count score, SCS)、使用年限(Production life, PL)、分娩難易度(Daughter calving ease, DCE)與擠乳速度(Milk speed, MS)等5項遺傳能力數值 [2,8] ，體型性狀則有體型性狀預測傳遞能力(Predicted Transmitting Ability Type, PTAT)、乳房組成指數(Udder Composite, UDC)、腿蹄組成指數(Feet and Legs Composite)計3項，共計13項遺傳能力數值(圖1)。

圖1、以中文模式顯示使用者所選公牛之重要的生產性狀遺傳評估資訊，包括基礎資料、泌乳、體型與管理性狀之預測傳遞能力(遺傳能力)，數值為正值越高者，表示該性狀的優秀遺傳能力，而可靠程度則是可信度(R%)而定，越高表示育種風險越低。

1. 　　體型功能遺傳評估資訊區，自體高(Stature)至乳頭長度(Teat Length)共包含18項進階改良性狀，每項性狀並以標準傳遞能力(Standard Transmitting Abilities, STAs )來表示其遺傳能力[2,8]，STAs 採橫向柱狀圖方式以平均值為 0 左右各 4 個 標準偏差(SD)內來顯示其數值，性狀進行標準化後可在相同刻度內輕易比較各體型性狀的表現，而當某一性狀的 STAs 大於 0.85 時，該性狀顯示其具有較極端的生物特性[17](圖2)。

圖2、公牛的18項體型部位性狀遺傳評估資訊，是比照美國荷蘭牛協會功能體型評鑑的評分制度而定，並以標準傳遞能力(STAs)方式顯示其遺傳能力，選配時需視該公牛體型性狀之遺傳能力，與待配母牛體型擬改進性狀的評分狀況來進行矯正配種。

1. (2) 公牛遺傳檢測資訊查詢
2. 　　本模組採用樹狀系譜圖來描述公牛親屬關係，「系譜」資料讓我們清楚該公牛的「種原」，是乳牛育種與遺傳評估最基礎也是最重要的資訊，「遺傳檢測」資料則讓我們瞭解該公牛是否有不良遺傳缺陷的基因，避免引進國內牛群造成遺傳危害。為便利酪農瞭解公牛名號，圖譜中所有關係位置的公牛除標準的國際登錄號碼外，並標示酪農所慣用的國家動物育種編碼(NAAB code)協助辨認公牛身分與選配決策之參考依據，未來擬結合畜產試驗所提供的國內乳母牛遺傳檢測服務系統，以健全公母牛同步遺傳檢測資訊查詢(圖3)。

圖3、樹狀系譜圖所標示的荷蘭乳牛遺傳疾病資訊，包括不含牛淋巴球黏力缺乏症 (TL) 基因、不含複合性脊椎畸型症 (TV) 基因與不含單譜症不良遺傳基因 (TD) 等國際目前最常檢測的項目，此功能模組讓酪農自公牛評估至選精配種決策有參考依據。

1. (3) 荷蘭乳牛近親係數動態查詢
2. 　　由於乳牛為純種育種，其近親資訊變得極為重要，當牛隻進行近親交配時，會增加同型基因的程度，尤其是不良隱性同質基因(aa)，因此後裔女兒牛容易出現如活力不佳、受胎率降低、體型變小或生產性能下降等現象，我們稱為「近親衰退」。根據研究近親係數每增加1% ，各產量性狀之近親衰退損失為第一胎乳產量約減少82.7磅、蛋白質量減少25磅、生產年限減少13天、終身乳量降低790磅，經濟損失不小，在美國為防止近親係數增加，相關資訊公布與宣導措施早已列入公牛選拔重點計畫中(圖4)。

圖4、本模組清楚標示各親屬個體牛於系譜樹狀圖中的近親係數估算值，每頭公牛近親係數皆考量所有親屬關係，酪農在選精配種的同時，應注意待配母牛的祖先三代內避免有共同祖先的公牛或選擇近親係數低於5% 者為宜。

2.「進口乳牛冷凍精液資訊查詢」模組
自2002年起，新竹分所即依據行政院農委會來函之乳牛冷凍精液申請進口貨品同意書與農委會新竹防疫檢疫局傳真之進口乳牛冷凍精液影本，開始進行我國荷蘭乳牛冷凍精液進口資料的數位建檔工作，包括申請公司、進口地區、精液號碼、申請劑量、進口劑量、核准日期及核准文號等記錄，成為SBIP系統中 「國內貿易商進口精液」關聯資料庫之資料來源。

1. (1) 進口乳牛冷凍精液動態資料查詢
   　　提供申請劑量、進口國與進口商三大類型查詢方式，並顯示歷年或熱門精液排行，依名次所排序後的精液號碼還可反向連結公牛遺傳性能評估資料庫，進一步查詢這頭公牛的生產性狀遺傳能力，酪農可根據這些查詢結果作為選精配種之參考指標(圖5)。

圖5、進口乳牛冷凍精液查詢模組可顯示熱門精液申請進口的資訊，同時可以反向查詢選定公牛的遺傳評估資料，讓使用者瞭解我國年度進口精液的趨勢及公牛性能。

1. (2) 進口精液轉登錄資訊
   　　依農委會於2010年畜試竹科字第 1002430711 號函所公布進口乳牛冷凍精液性能審核標準，以及中乳協字第 59 號乳牛登錄執行要點公函，本模組擬定期公布最新進口冷凍精液轉登錄資訊，提供農民選擇合法有保障，且性能經過審核確認的優良品質的冷凍精液(圖6)作為母牛配種精液來源，生產之後裔女牛，可進入我國乳牛出生登記體系，成為性能明確之登錄牛隻。

圖6、最新的進口精液轉登錄資料包含原進口國之精液號碼、出生日期與繁殖者姓名等重要資訊，對於酪農精液選擇之保障或將來轉出口種原資訊之資料證明，將有助益。