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【專題報導三】優質荷蘭種乳公牛選配改進後裔性能決策支援系統之建置與應用
 

3.「公牛模擬選配」模組
本模組係應用「乳牛群性能改良」與「國際種乳公牛遺傳性能」兩套關聯資料庫來研發模擬選配程式,因此主要的使用對象是參加 DHI 計畫約16,000頭牛隻,因為參加該計畫的DHI 乳牛有較完整的生產紀錄及系譜資訊,故酪農可依據所飼養乳牛的性能表現,設定各項選配條件,透過模擬選配程式的輔助來進行母牛身分識別、產乳性能資料擷取、體型性狀資料擷取,以及輸入條件參數自訂產能育種目標,電腦便可進行分析運算以尋找適配公牛群,並顯示遺傳評估資訊,提供酪農進行乳牛模擬選配之參考。

  1. (1) PAD 母牛電子耳標識別模組
      公牛模擬選配首要確認母牛身份與性能,且未來e化乳牛場勢必應用更多電子設備來識別母牛身分,故進行PAD電子耳標查詢系統的開發,將來酪農戶也以低價位的手持裝置,執行田間SSBC 模組應用。當母牛掛有電子耳標者,本模組可接收來自讀取器的牛隻無線射頻技術(RFID)電子耳標號碼,並依據對照表轉換為DHI統一編號,隨即連線到DHI後端資料庫,核對母牛身分,回送身分資料;母牛無電子耳標者,則手動輸入DHI統一編號或酪農代號及場內編號,亦可查詢到母牛生產資料(圖7)。
圖7. 以使用低頻(LF)與超高頻(UHF)之母牛電子耳標辨識模組酪農為測試對象,搭配特定位數檢索碼後之PC或PAD,酪農可於無線網路的現場環境識別母牛身分並擷取相關的生產性能資訊在自己的PAD中進行進階應用。 圖7. 以使用低頻(LF)與超高頻(UHF)之母牛電子耳標辨識模組酪農為測試對象,搭配特定位數檢索碼後之PC或PAD,酪農可於無線網路的現場環境識別母牛身分並擷取相關的生產性能資訊在自己的PAD中進行進階應用。

圖7. 以使用低頻(LF)與超高頻(UHF)之母牛電子耳標辨識模組酪農為測試對象,搭配特定位數檢索碼後之PC或PAD,酪農可於無線網路的現場環境識別母牛身分並擷取相關的生產性能資訊在自己的PAD中進行進階應用。

  1. (2) 全國優質牛公牛血緣圖
      優質乳牛為適應我國高溫多濕氣候型態所表現出耐濕熱特徵之傑出牛群,這群優質牛均採冷凍精液配種方式所繁殖者[16]。目前已繪製出19頭父親牛及4 頭家族共同祖先公牛為全國優質乳牛之主要雄親血緣。為瞭解優質乳牛牛群祖先公牛之種原途徑與親屬關係,可作為乳牛遺傳評估資訊之應用與近親配種探討(圖8)。
圖8、追蹤 2010 年 DHI 資料庫 235 頭符合5項選拔條件之優質女兒牛之雄親系譜資訊,結果顯示主要來自 19 頭公牛之後裔,以追溯程式瞭解其血緣關係,發現最頂端 4 頭家族公牛其國際登錄碼分別是: CAN000000249633、USA000001038509、USA0000001189870 與 USA000001013415。

圖8、追蹤 2010 年 DHI 資料庫 235 頭符合5項選拔條件之優質女兒牛之雄親系譜資訊,結果顯示主要來自 19 頭公牛之後裔,以追溯程式瞭解其血緣關係,發現最頂端 4 頭家族公牛其國際登錄碼分別是: CAN000000249633、USA000001038509、USA0000001189870 與 USA000001013415。

  1. (3) 公牛模擬選配(SSBC)模組
      本模組係以DHI酪農為服務對象,SSBC 操作平台目前具備識別所飼母牛身分系譜、瞭解乳牛隻性能表現、設定公牛選配條件、運算最佳適配公牛群等功能(圖9)。目前已開發出的使用者自訂育種策略查詢適配公牛模組,酪農依據自己對各性狀育種條件進行設定,依據輸入的性狀條件與邏輯值,然後交由電腦運算,依序列出符合條件的選配公牛[4,7](圖10),以選育優質乳牛後裔,提昇牛群終身生產效益,使我國乳牛生產表現邁向國際水準。
圖9、當酪農輸入母牛編號後即透過網路連入 DHI DMZ 區資料庫(含體型資料),再以電腦程式對照 DHI 平均值分析待改性狀,最後比對公牛性能資料庫針對進口與否進行分類,並依序選出最佳建議選配公牛。

圖9、當酪農輸入母牛編號後即透過網路連入 DHI DMZ 區資料庫(含體型資料),再以電腦程式對照 DHI 平均值分析待改性狀,最後比對公牛性能資料庫針對進口與否進行分類,並依序選出最佳建議選配公牛。

圖10、以體型性狀電腦模擬選配為例,當輸入場內母牛號時,電腦自DHI體型評鑑關聯資料庫擷取到該母牛各體型性狀評鑑分數,此時使用者可依最需改良的性狀,選取待配公牛等級的參數,系統便進行分析自公牛遺傳評估資料庫尋獲最佳適配公牛群。

圖10、以體型性狀電腦模擬選配為例,當輸入場內母牛號時,電腦自DHI體型評鑑關聯資料庫擷取到該母牛各體型性狀評鑑分數,此時使用者可依最需改良的性狀,選取待配公牛等級的參數,系統便進行分析自公牛遺傳評估資料庫尋獲最佳適配公牛群。

4.「DHI延伸資訊管理」模組
本模組延伸 DHI 的產業服務功能,擬於2012年開發荷蘭乳牛性能數位化資訊管理查詢系統(SDIC)時,屆時將涵蓋所有SBIP功能選項,包括提供DHI基本、管理、經營與統計等數位即時管理報表,使酪農獲得更精準的乳牛性能管理資訊,目前已開發DHI乳母牛泌乳性狀遺傳參數與DHI觀測站兩項查詢模組。

  1. (1) 台灣荷蘭乳牛泌乳性狀遺傳參數
      以 Variance Component Estimate 5(VCE5)估計約 7 萬頭我國荷蘭乳牛泌乳性狀遺傳參數,發現乳產量性狀均為中高遺傳率,乳成分屬於中低遺傳率,體細胞數分數則為低遺傳率,高遺傳率固然有利於遺傳改進速率,對於低遺傳率性狀,大量且正確的性狀紀錄可以提高選拔正確度與強度[3,16],仍須重視(圖11)。
圖11、資料顯示乳產量與體細胞數兩性狀具有較高的永久性環境變異,尤其是體細胞數分數的重複勢很高,重複勢反映乳牛泌乳重複紀錄之間的相關性,是重要的淘汰指標,高重複勢顯示牛隻初次泌乳期有乳房炎者,後續再次罹患此疾的機率很高,值得留意。

圖11、資料顯示乳產量與體細胞數兩性狀具有較高的永久性環境變異,尤其是體細胞數分數的重複勢很高,重複勢反映乳牛泌乳重複紀錄之間的相關性,是重要的淘汰指標,高重複勢顯示牛隻初次泌乳期有乳房炎者,後續再次罹患此疾的機率很高,值得留意。

  1. (2) DHI觀測站與數位化管理報表
      DHI 觀測站以簡易的台灣地圖顯示測乳戶數與牛隻頭數的分布狀況。目前正在開發之乳牛數位化管理報表則至少包含 5 種統計圖形、25種以上數位查詢報表,可提供包括 DHI 測乳戶數、測乳牛頭數、305-2X-ME 性能分布、體細胞數分布、胎距變化、冬夏乳比率變化、分娩頻度、雄親後裔女兒牛分布等 DHI 多種類管理應用資訊 [1],使酪農瞭解本身牛群性能水準與在飼養水平,作為經營管理之改進參考,亦可提供主管機關掌握 DHI 動態資訊及政策擬定之資料來源(圖12)。
圖12、DHI 延伸管理系統之DHI 觀測站,可讓使用者瞭解目前DHI於全國各地的測乳分布與動態,目前正開發SDIC系統,可進一步提供DHI酪農戶取得多樣化牛隻經營管理數位化報表,加速牛群性能改良速率。

圖12、DHI 延伸管理系統之DHI 觀測站,可讓使用者瞭解目前DHI於全國各地的測乳分布與動態,目前正開發SDIC系統,可進一步提供DHI酪農戶取得多樣化牛隻經營管理數位化報表,加速牛群性能改良速率。

5.「乳牛專家知識庫」模組
為提昇酪農追求畜牧新知與專業知識養成教育,乳牛專家知識庫管理模組安裝XOOPS(eXtended Object-Oriented Portal System)系統,網站內容管理透過PHP模組程式,將資料儲存於資料庫供維護與管理之用,知識資料庫定期重建檢索,提乳牛學術與產業資料之利用效率。

  1. (1) 乳牛專業字典查詢
      為提昇酪農對於國際乳牛科學之學術新知吸收與資料閱讀的能力,乳牛專業辭彙提供這方面的知識檢索,本模組之專業辭彙範圍包括乳牛育種、生理、營養、加工與獸醫等領域,約達7萬筆紀錄(圖13)。
圖13、乳牛專業辭彙查詢提供有關畜產專用之中英辭彙譯解及參考出處,目前內建詞彙來源包括乳牛學、英漢乳業術語辭彙與國立編譯館畜牧學辭典等。

圖13、乳牛專業辭彙查詢提供有關畜產專用之中英辭彙譯解及參考出處,目前內建詞彙來源包括乳牛學、英漢乳業術語辭彙與國立編譯館畜牧學辭典等。

  1. (2) 酪農天地專刊電子書檢索
      本模組應用 Cassading Style Sheet(CSS,串接樣式表軟體)截切重組文章圖表,再透過PHP模組完成知識資料庫檢索功能[15],並於2011年9月出版酪農天地數位典藏光碟,分發酪農使用。新的檢索系統,可讓使用者輸入關鍵詞彙,直接由系統搜尋相關文章提供使用者閱讀(圖14)。
圖14、點選乳牛專家知識庫之酪農天地電子書後,即可進入酪農天地檢索系統,使用者可輸入關鍵字查詢相關刊登過的詳細著作內容,以提乳牛學術與產業資料利用效率。

圖14、點選乳牛專家知識庫之酪農天地電子書後,即可進入酪農天地檢索系統,使用者可輸入關鍵字查詢相關刊登過的詳細著作內容,以提乳牛學術與產業資料利用效率。

結論

依據「國內貿商進口冷凍精液」資料庫統計資料顯示,我國乳牛群的乳牛配種繁殖80% 皆來自人工授精,而每年自美、加等國引進的乳牛冷凍精液進口量平均達 78,880 劑,其中美、加為主要進口國(佔94%以上) [10,11],這些進口精液若施配於我國牛群,其遺傳性能對我國乳牛生產表現將影響深遠,然因這些遺傳評估資訊不僅專業且多以英文型式散見於國外各育種機構或精液公司網站之中,酪農經常不瞭解完整的選精配種資訊參考,以致錯失正確的育種決策資訊來選育本身牛群。由2007至2011年參加「乳牛人工授精班」的酪農所作的育種問卷調查顯示,95% 以上的新生代酪農希望乳業專責機構提供網路數位化遺傳育種資訊 [13,14],協助其導入牛群管理以孕育優質後裔牛群。新竹分所本著乳牛專業研究與技術推廣服務的責任,在農委會資訊中心的全力支持下,開發 SBIP 網站為我國專業乳牛育種網路平台,網站內各種遺傳評估資訊及功能模組可提供農民選精配種與選育優質後裔之應用參考。應用SBIP平台進行資訊操作,酪農可以搜尋最新中文化的國際優質種公牛資訊,掌握國內貿易商進口熱門精液的脈動,依據母牛性能檢定資料進行最佳公牛的模擬選配評估,同時透過遺傳檢測與近親係數資訊的查詢,避免不良基因引進並降低近親衰退的風險,讓酪農在選精配種的關鍵時刻,能獲的絕佳的中文化乳牛育種決策支援資訊,以選育遺傳性能好、適應性更強的優質後裔。

目前如美國、加拿大與以色列等乳業國家的乳牛育種趨勢係朝向多性狀均衡選拔模式發展,包括繁殖、體型、健康等性狀都均衡注重,因此我國參加DHI計畫的泌乳牛除了泌乳性能的選拔外,更應加強其他重要生產性狀的選育。SBIP系統係整合自美、加等國之優質種公牛遺傳性能評估資訊,並透過編譯轉檔過程重新中文化,對於我國酪農進行乳牛育種具有下列優勢,1.加速遺傳改進:由於雄親牛來自嚴格性能挑選而增加選拔強度,且因使用大規模評估資料而增加選拔正確度。2.管制育種風險:藉由各性狀之預測傳遞能力測量值可靠性(Reliability, REL%)數值,反映出育種者所能承受的選拔風險。3.生產履歷證明:若參加牛隻拍賣、乳牛場評鑑等各種競賽場合中,該公牛的性能認證資料可供公證單位查詢印證[17]。2011年起加我國即將入國際畜政聯盟(ICAR)組織,未來更可能成為國際牛協會(Inter bull)的一員,要與國際乳業資訊接軌交流,國內的乳業紀錄資料不可或缺,因此SBIP 後端所建立之12項乳牛育種關聯資料庫[12]即成為我國最重要的乳業資訊後盾,未來可促進與其他會員國進行乳業資訊交換,進而促進我國酪農產業競爭能力之升級,期望未來SBIP 與 DHI 計畫能更緊密進行資訊應用,並與 RFID、WSN 資訊平台整合,可使乳牛育種資訊應用更廣,真正落實酪農場乳牛生產之E 化管理技術。

參考文獻

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  2. 陳志毅、姜延年。2008。荷蘭乳牛生產與體型遺傳評估-I:優良種公牛名錄。酪農天地(84)p32-40。
  3. 陳志毅。2008。台灣乳牛之泌乳性狀遺傳率與遺傳相關。行政院農委會畜產試驗所五十周年所慶學術研討會專輯p3-1~3-22。
  4. 陳志毅。2008。冷凍精液紅皮書之應用。97年度農民農業訓練乳牛人工授精訓練班p40-73。
  5. 陳志毅。2009。台灣荷蘭乳牛之育種改良與發展趨勢。農業資訊科技應用發展第一季電子報暨農業資通訊創新應用技術成果發表會專題報告p169-176。
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  8. 陳志毅、姜延年。2009。荷蘭乳牛生產與體型遺傳評估-II:功能性之線型體型性狀。酪農天地(86)p34-37。
  9. 陳志毅、王思涵。2009。DHI計畫與台灣荷蘭優質乳牛。酪農天地(89)p38-40。
  10. 陳志毅、李國華、張菊犁、姜延年。2010。DHI乳牛進口精液與其遺傳性能評估資訊。J. Chin. Soc. Anim. Sci. 39 (suppl.) :185。
  11. 陳志毅。2010。公牛遺性能資訊查詢系統。乳牛精液選用研討會。P46-53。
  12. 陳志毅。2010。DHI資料處理系統歷次功能改版之回顧。酪農天地(91):41-48。
  13. 陳志毅。2010。荷蘭種乳公牛遺傳評估資料查詢系統之開發。酪農天地(93):38-49。
  14. 陳志毅。2010。乳牛進口冷凍精液與遺傳性能查詢系統建置。國際種公牛協會網站研討會。P16-20。
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  17. Holstein Association. Jan. 2010. Total performance index and linear type evaluations. Sire summary.
 
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