Genetic parameter

Talerngsak Angkuraseranee

Department of animal science

Faculty of Natural Resources

Prince of Songkla University

Statistics for animal breeding

Animal

breeding

GeneticStatistic

Heritability (h2)

Repeatability (r)

Genetic Correlation (rgg)

Phenotypic Correlation (rpp)

Genetic Parameter : คาคงท หรอคาส าคญทางพนธศาสตร

ทเปนตวแทนของประชากร

Question : คาพารามเตอรทางคณตศาสตรทบอกถงขนาดความ

แตกตางระหวางสตวแตละฝง คออะไร

Answer : คาความแปรปรวน (Variance)

สมการแสดงอทธพลทมผลตอลกษณะปรากฏ

P = A + D + I + E

สมการแสดงในรปองคประกอบของความแปรปรวน

V = VA + VD + VI + VE

Genetic Parameter

P

G

V

Vh 2

1. Heritability, h2

คอ สดสวนระหวาง genetic variance กบ phenotypic variance เปนคาทบงบอกถงสดสวนของพนธกรรมทมอทธพลตอลกษณะปรากฏ

Heritability in broad sense

สดสวนของความผนแปรอทธพลเนองจากทางพนธกรรมทกอยางกบของลกษณะปรากฏ

2

2222

P

IDAh

Additive, Dominance and Epistasis gene effects

Heritability in narrow sense

สดสวนของความผนแปรของอท ธพลเ นองจากAdditive gene effect กบลกษณะปรากฏ

2

22

P

A

P

A

V

Vh

คณสมบตของคาอตราพนธกรรม

คา h2 มคาระหวาง 0-1

เปนคาเฉพาะของลกษณะใดลกษณะหนง ในประชากรหนง และภายใตสภาพแวดลอมหนง

มคาแตกตางกนถาใชวธวเคราะหแตกตางกน

คา h2 เปนคาในเชงเปรยบเทยบในประชากรนน ๆ

ตวอยาง คาอตราพนธกรรมของความหนาไขมนสนหลง = 0.45

ในสกรฝงหนงทมคาเฉลยความหนาไขมนสนหลง = 2.0 ซม.

ไมไดหมายความวา

อทธพลของพนธกรรม = (2.0)(0.45) = 0.9 ซม.

อทธพลของสภาพแวดลอม= (2.0)(0.55) = 1.1 ซม.

จากตวอยาง

คาอตราพนธกรรมของความหนาไขมนสนหลง = 0.45 ในสกรฝงหนงทมคาเฉลยความหนาไขมนสนหลง = 2.0 ซม. และมสกรตวหนงของฝงนมความหนาไขมนสนหลง = 2.7 ซม.

หมายความวาสกรตวนไดรบอทธพลจากพนธกรรมความหนาไขมนสนหลงของสกร =

= 2.7 –2.0= 0.7 ซม.

xxi

ความหนาไขมนสนหลงทมคามากกวาคาเฉลยของฝง

เปนผลเนองจากอทธพลของพนธกรรมและสภาพแวดลอม คอ

%55%45

%45

45.02

EA

A

VV

V

h

สวนตางของความหนาไขมนสนหลงทมคามากกวาคาเฉลยของฝงเปนผล คอ

45% เปนผลเนองจากพนธกรรม

55% เปนผลจากสภาพแวดลอม

ดงนน สกรตวนไดรบอทธพลทางพนธกรรม

= 0.7 * 45%

= 0.315 ซม.

การค านวณคาอตราพนธกรรม

ขนอยกบขอมลทม ขอมลของสตวและเครอญาต

1. Half-sib analysis2. Full-sib analysis3. Regression of offspring on parent

การค านวณคาอตราพนธกรรม

ใชขอมลของพนองรวมพอแตตางแมกน

SireDam 1 Dam 2

Off 1(X) Off 2(Y)

โอกาสท X และ Y จะมยนเหมอนกนโดยผานทางพอ = 1โอกาสท X และ Y จะมยนเหมอนกนโดยผานทางแม = 0

1.Half-sib analysis (HS)

Half-sib เปนลกของพอตวเดยวกนทผสมกบแมหลายๆ ตวและแตละคผสมมลก 1 ตว เพราะฉะนนคาเฉลยของ genotypic value ของกลมลกจะเทากบ 1/2 additive gene ของพอ

ในทางพนธศาสตร ความแปรปรวนของพอ คอ ความแปรปรวนรวมระหวางพนองรวมพอแตตางแม

A

HS

V

AVCOV

4

1

)2

1(

2

22

2

2

2

2

4)(

4

4

1

P

S

P

A

sA

AS

HSS

HSh

V

Vh

V

V

COV

Half-sib analysis (HS) : Heritability

A B C D E F G

3.60 4.07 3.51 4.20 3.59 3.83 4.10

3.97 4.12 3.65 4.27 4.21 4.07 3.97

3.76 3.96 3.89 4.11 3.92 4.63 3.93

- 3.74 4.26 4.18 3.87 - 3.87

- - 3.74 - - - -

แมโคนมจ านวน 27 ตว เปนลกของพอโคจ านวน 7 ตวมบนทกขอมลของลกษณะเปอรเซนตไขมนนมดงน

EX. Half-sib analysis (HS) : Heritability

SOV df SS MS EMS

ระหวางพอพนธ s-1 SSs MSs w2+k s

2

ระหวางลกภายในพอพนธ n-s SSw MSw w2

ทงหมด n-1 SSt

s=จ านวนพอ n=จ านวนสตวทงหมด k=จ านวนลก/พอ

Step 1 : ANOVA

Step 2: Calculation

Step 2: Calculation

Step 2: Calculation

SOV df SS MS EMS

ระหวางพอพนธ 6 0.57 0.095 w2+3.84 s

2

ระหวางลกภายในพอพนธ 20 1.07 0.054 w2

ทงหมด 26 1.64

s = จ านวนพอ n = จ านวนสตวทงหมด k = จ านวนลก/พอ

Step 3 : ANOVA

011.0

84.3

054.0095.0

84.3

095.0

095.084.3

095.084.3

054.0

2

2

22

22

22

2

2

S

S

WS

WS

SW

W

WW MS

Step 4 : Variance

68.0

054.0011.0

)011.0(4

4)(

2

22

P

SHSh

เพราะฉะนน คาอตราพนธกรรมของลกษณะเปอรเซนตไขมนนมส าหรบโคนมฝงน มคาประมาณไดเทากบ 0.68

Step 5 : Heritability

ใชขอมลของพนองรวมพอและแมเดยวกน

Sire Dam

Off 1(X) Off 2(Y)

โอกาสท X และ Y จะมยนเหมอนกนโดยผานทางพอ = 1โอกาสท X และ Y จะมยนเหมอนกนโดยผานทางแม = 1

2.Full-sib analysis (FS)

Full-sib เปนลกของพอและแมเดยวกน เพราะฉะนนคาเฉลยของ genotypic value ของกลมลกจะเทากบคาเฉลย additive gene ของพอและของแมทไดรบถายทอดมา

A

AA

FS

V

VV

AAVCOV

2

1

)(4

1

2

'

'

)(

Variance

222

22 4

WDS

SSh

222

22 4

WDS

DDh

222

222 )(2

WDS

DSDSh

Full-sib analysis (FS) : Heritability

ฝงไกพนธ White rock สมเลอกพอพนธมา 5 ตว ใชอตราพอพนธ 1 ตวผสมกบแม 3 ตว และแมพนธแตละตวใหลกไก ท าการวดน าหนกลกไกเมออาย 8 สปดาห จ านวน 3 ตว

EX. Full-sib analysis (FS) : Heritability

Sire Dam Weight (g.) Yij. Yi..

A 1 965 813 765 2543

2 803 640 714 2157

3 644 753 705 2102 6802

B 4 740 798 941 2479

5 701 847 909 2457

6 909 800 853 2563 7498

C 7 696 807 800 2303

8 752 863 739 2354

9 686 832 796 2314 6971

D 10 979 798 788 2565

11 905 880 770 2555

12 797 721 765 2283 7403

E 13 909 756 775 2340

14 887 935 937 2759

15 873 811 925 2608 7707

SOV df SS MS EMS

ระหวางพอพนธ S-1 SSs MSs w2+k2D

2 +k3S2

ระหวางแมภายใน พอพนธ D-S SSD MSD w

2+k1D2

ระหวางลกภายใน พอพนธ n-D SSw MSw w

2

ทงหมด n-1 SST MST

S = จ านวนพอ k3 = จ านวนลกตอพอD = จ านวนแม n = จ านวนลกทงหมดk1 = จ านวนลกตอแมในชนของแมk2 = จ านวนลกตอแมในชนของพอ

Step 1 : ANOVA

Step 2: Calculation

Step 2: Calculation

Step 2: Calculation

Step 2: Calculation

Step 2: Calculation

SOV df SS MS EMS

ระหวางพอพนธ 4 63,209 15,802 w2+3D

2 +9S2

ระหวางแมภายใน พอพนธ 10 88,113 8,811 w

2+3D2

ระหวางลกภายใน พอพนธ 30 165,632 5,524 w

2

ทงหมด 44 317,054

Step 3 : ANOVA

Step 4 : Variance

51.0

)(2

59.0

4

42.0

55241095776

)776(4

4

222

222

222

22

222

22

WDS

DSDS

WDS

DD

WDS

SS

h

h

h

Step 5 : Heritability

อตราพนธกรรมของลกษณะน าหนกเมออาย 8 สปดาหในฝงไก white rock ฝงน มคาค านวณจากองคประกอบของ variance ของพอ แม และพอ+แม มคาเทากบ 0.42 0.59 และ 0.51 ตามล าดบ

h2 แตกตางกนขนอยกบวธการวเคราะหhS

2 มคานอยทสดhD

2 มคามากทสด เนองจากมอทธพล maternal effect เขามาเกยวของ

hS+D2 มคาอยระหวางกลาง

Y

X(ลกษณะของพอหรอแม)

b

วเคราะห regression ลกษณะของลกตอลกษณะของพอหรอแม

3. Regression of offspring on parent

ในทางพนธกรรม ความสมพนธรวมของลกษณะใดลกษณะหนงระหวางลกกบพอหรอแม มคาเทากบ

bh

h

V

V

V

COVb

P

A

X

XY

2

2

1

2

1

2

2

ฝงไกพนธ White Rock พอพนธจ านวน 17 ตวมลกไกทเกดจากแตละพอ น าหนกทงพอและลกเมออาย 8 สปดาห ดงแสดงในตาราง

EX. Regression : Heritability

Wt.S(X) Wt.O(Y) Wt.S(X) Wt.O(Y)

601 910 882 994

733 983 895 1030

793 976 952 1021

795 1050 953 1078

818 1080 961 964

838 1040 979 976

854 1040 995 1110

880 1025 997 1041

1040 1035

i

i

i

e

b

x

y ลกษณะในลกหรอคาเฉลยของลกษณะในลกจากพอพนธ i

คาสงเกตของพอตวท i

สมประสทธ regression

ความคลาดเคลอน

iii ebxay

Regression model

353,17

806,319,15

506,375,13

966,14

2

2

2

i

ii

i

i

y

yx

x

x

bh

Heritability

Calculation

Calculation

43.0

)215.0(2

2

215.0

506,12

609,2

2

bh

b

สรป อตราพนธกรรมส าหรบลกษณะน าหนกเมอ 8 สปดาหในฝงไก White Rock ฝงนมคาเทากบ 0.43

Heritability

Heritability estimates

of some economically important traits

Beef

ลกษณะ อตราพนธกรรม (%)ชวงหางการใหลก 10อายเมอเจรญพนธ 40เสนรอบวงอณฑะ 50น าหนกแรกเกด 40น าหนกหยานม 30อตราการเจรญเตบโตหลงหยานม 45น าหนกเมออาย 1 ป 40ขนาดโครงรางของ hip เมออาย 1 ป 40น าหนกโตเตมท 50เกรดคณภาพซาก 40

ลกษณะ อตราพนธกรรม (%)จ านวนครงตอการผสมตด 5น าหนกแรกเกด 50ปรมาณน านม 25ปรมาณไขมนนม 25ปรมาณโปรตนนม 25ปรมาณของแขงไมรวมไขมนนม 25การวางต าแหนงเตานม 20การไวตอเตานมอกเสบ 10ความเรวในการใหนม 30น าหนกโตเตมท 35

Dairy

ลกษณะ อตราพนธกรรม (%)จ านวนลกแฝด 13น าหนกแรกเกด 30น าหนกหยานม 27อตราการเจรญเตบโตหลงหยานม 40น าหนกโตเตมท 40น าหนกขน 40พนทหนาตดสนใน 50ความหนาไขมนแทรก 50

Goat

ลกษณะ อตราพนธกรรม (%)ขนาดครอกแรกเกด 14ขนาดครอกมชวต 15น าหนกขนาดครอกแรกเกด 14น าหนกหยานมทงครอก 24ความหนาไขมนสนหลง 46พนทหนาตดสนใน 45

Swine

ลกษณะ อตราพนธกรรม (%)อายเมอเจรญพนธ 35ผลผลตไขทงหมด 25น าหนกไข 40น าหนกตว 40ความยาวแขง 45การฟกไข 10การมชวตรอด 10

Poultry

ประโยชนของคาอตราพนธกรรม

บอกความแมนย าในการคดเลอก

ใชค านวณคาการผสมพนธ

ใชก าหนดลกษณะและจ านวนลกษณะในแผนการปรบปรงพนธ

ก าหนดระบบการผสมพนธ

ปรบปรงพนธกรรมหรอสภาพแวดลอม

Heritability กบการตดสนใจ

สง ปานกลาง ต า

Heterosis Heterosis

พจารณาระบบผสมขาม

ควรเนนการปรบปรงสภาพแวดลอม

คดเลอกภายในฝง

ความสมพนธกบลกษณะอน

Selection index

ไมม ไมมม ม

ม

สดสวนของลกษณะปรากฏทเปนผลของพนธกรรมทงหมดและสภาพแวดลอมถาวร

P

EPIDA

ETEPIDA

EGP

V

VVVVr

VVVVV

VVV

Repeatability

P1

P2

Pn

Et1

Et2

EP

G

Etn

rP1P2

rP2Pn

rP1Pn

EP

Et

การประเมนเชนเดยวกบคาอตราพนธกรรม คอ ตองมขอมลการใหผลผลตของสตวมาวเคราะหคาความแปรปรวนตางๆ ออกมา

สตว ลกษณะ อตราซ า(%)โคนม ปรมาณน านม 40-60

เปอรเซนตไขมนนม 40-70ระยะการใหลก 20-35ชวงหางการใหลก 4-20

โคเนอ น าหนกแรกเกด 20-30น าหนกหยานม 30-55น าหนกเมออาย 1 ป 25อตราการเจรญเตบโตกอนหยานม 18-20อตราการเจรญเตบโตถงอาย 1 ป 7-10

Repeatability

สตว ลกษณะ อตราซ า(%)สกร จ านวนลกแรกเกด 7-20

จ านวนลกหยานม 9-20น าหนกครอกแรกเกด 25-40น าหนกครอกเมอหยานม 15

ไก น าหนกไข 80-90น าหนกเปลอกไข 60-80น าหนกตวเมอ 8 สปดาห 55น าหนกตวเมอ 8 สปดาห 94จ านวนไข 83

Repeatability

ใชในการท านายการใหผลผลตครงตอไปหรอ Most Probable Producing Ability (MPPA)

s

r

n

Srn

nr)(

)1(1

ผลผลตครงตอไปของสตวตวนนทคาดวาจะเปนคาเฉลยของลกษณะนนในฝงสตวจ านวนขอมลหรอจ านวนครงทสตวใหผลผลตอตราซ าคาเฉลยของสตวนนทตองการร MPPA

ประโยชน : Repeatability

ตวอยาง คาอตราซ าของลกษณะจ านวนลกตอครอกของสกรเทากบ 10เปอรเซนต แมสกรสาวใหลกครอกแรกจ านวน 15 ตว โดยในสกรฝงนมคาเฉลยลกษณะจ านวนลก 10 ตว คาดวาแมสกรตวนจะใหลกครอกตอไปจ านวนกตว

5.10

)1015(1.0)11(1

)1.0(110

)()1(1

Srn

nr

คาดวาแมสกรตวนจะสามารถใหลกครอกท 2 จ านวน 10.5 ตว

Genetic (rgg

)

Phenotypic (rpp

)

E1

G1

E2

G2

h1

h2

P1

P2rgg

rpp

คาทอธบายถงลกษณะ 2 ลกษณะมความสมพนธกนอยางไรในดานการถายทอดทางพนธกรรม

มคาตงแต–1 ถง +1

คาเปนบวก หมายถง ความสมพนธรวมของอทธพลจากพนธกรรมตอลกษณะทงสองเปนแบบสนบสนนซงกนและกน (synergistic effect)

คาเปนลบ หมายถง ความสมพนธรวมของอทธพลจากพนธกรรมตอลกษณะทงสองเปนแบบตรงกนขาม (antagonistic effect)

ประเมนไดโดยวธเดยวกบการประเมนคาอตราพนธกรรม

Genetic (rgg

)

ใชในการประกอบการตดสนใจคดเลอกลกษณะตงแต 2 ลกษณะขนไปพรอมๆ กน

การวางแผนการคดเลอกปรบปรงพนธทจะตองพจารณาวาลกษณะทสนใจจะคดเลอกนนมความสมพนธกนหรอไม ในทางบวกหรอลบ

ใชในการสรางดชนการคดเลอก (selection index)

ประโยชน : Genetic (rgg

)

คาทอธบายถงลกษณะ 2 ลกษณะมความสมพนธกนอยางไรในทศทางใด ซงเปนผลมาจากพนธกรรมและจากสภาพแวดลอม

มคาตงแต –1 ถง +1

ใชในการสรางดชนการคดเลอก (selection index)

Phenotypic (rpp

)

ประโยชน : Phenotypic (rpp

)

MY FC SNF TP C L

ปรมาณน านม MY -0.35

%ไขมนม FC 0.25 0.50 0.57 0.37

%ของแขงไรไขมน SNF 0.55

%โปรตน TP 0.57 0.94 0.41

%เคซน C 0.56 0.82 0.96

%แลคโตส L 0.37 0.67 0.41 0.41

Genetic (rgg

) and Phenotypic (rpp

)

: Dairy

BW WW BWG FW YW CMA

น าหนกแรกเกด BW 0.58 0.38 0.64 -0.11

น าหนกหยานม WW 0.39 0.98 0.79 0.67

การเจรญเตบโตกอนหยานม BWG 0.23 0.97 0.73

น าหนกสดทายในคอก FW 0.42 0.65 0.63

น าหนกหนงป (ในทงหญา) YW 0.64

ความสามารถการเลยงลกของแม

CMA

Genetic (rgg

) and Phenotypic (rpp

)

: Beef

ADG FCR PC CL BF EM

อตราการเจรญเตบโต ADG -0.76 -0.19 0.14 -0.15 -0.11

ประสทธภาพการใชอาหาร FCR 0.73 0.01 -0.08 0.21 -0.34

%ซาก PC -0.17 -0.05 -0.04 0.28 0.36

ความยาวซาก CL 0.07 -0.04 -0.19 -0.30 -0.08

ความหนาไขมนสนหลง BF -0.07 0.19 0.19 -0.22 -0.28

พนทหนาตดเนอสน EM -0.03 -0.16 0.15 -0.05 -0.13

Genetic (rgg

) and Phenotypic (rpp

)

: Swine

AFE HDP EW BW V SG

อายเมอเรมไข AFE -0.4 0.4 0.4 0.7 -0.1

จ านวนวนทผลตไข HDP -0.3 -0.5 -0.1 0.4 0.1

น าหนกของไข EW 0.2 0.2 0.2 0.25 -0.2 0

น าหนกเมอโตเตมท BW -0.2 -0.1 0 0

ความอยรอด V -0.2

ความถวงจ าเพาะของไข SG

Genetic (rgg

) and Phenotypic (rpp

)

: Chicken

จงอธบายความหมายของค าตอไปน1. Heritability2. Repeatability3. Genetic correlation4. Phenotypic correlation5. Heritability in broad sense6. Heritability in narrow sense7. Half sib analysis8. Full sib analysis9. Regression offspring on parent10. Most Probable Producing Ability (MPPA)

แบบฝกหด Genetic parameter