- PHƯƠNG PHÁP ƯỚC LƯỢNG GIÁ TRỊ GIỐNG VÀ GIÁ TRỊ KINH TẾ CÁC TÍNH TRẠNG CHỌN LỌC TRONG CÔNG TÁC GIỐNG HEO ThS. - Trần Văn Lên TÓM TẮT Giá trị giống và giá trị kinh tế là 2 chỉ tiêu quan trọng trong công tác giống heo. - Dựa vào 2 chỉ tiêu này người ta sẽ xây dựng được chỉ số chọn lọc để tuyển lựa đàn heo giống một cách hiệu quả. - Bài viết này xin giởi thiệu một số phương pháp thường được sử dụng để ước lượng giá trị giống và giá trị kinh tế của các tình trạng trong chương trình chọn lọc giống heo. - Đặt vấn Đề Trong công tác giống heo, để xây dựng chỉ số chọn lọc cho đàn giống, các nhà chọn giống phải ước tính được giá trị giống và giá trị của các tính trạng cần chọn lọc. - Giá trị giống là giá trị làm bố mẹ của một con thú trong chương trình chọn giống hay là giá trị các gen mà nó phải truyền đạt cho đời con thông qua di truyền còn giá trị kinh tế (v i ) của một tính trạng (i) được định nghĩa là sự thay đổi về lợi tức sản xuất do sự thay đổi một đơn vị giá trị di truyền (g i ) của tính trạng đó, giả định tất cả các tính trạng khác không thay đổi.(Dekkers vaø ctv, 2005). - 2 Phương pháp ước lượng giá trị giống cho các tính trạng chọn lọc Vấn đề trọng tâm của nhà chọn giống là phát hiện được gia súc nào có giá trị gây giống tốt nhất. - Thực tế chúng ta chỉ có thể ước lượng giá trị gây giống (Estimated Breeding Value – EBV) của con vật về một tính trạng nào đó thông qua giá trị kiểu hình của tính trạng này ở chính bản thân con vật cũng như ở các con vật có quan hệ họ hàng với nó thông qua phương pháp BLUP. - Đây là phương pháp dự đoán giá trị gây giống chính xác nhất dựa trên cơ sở giá trị kiểu hình của bản thân con vật cũng như các con vật họ hàng, trong đó ảnh hưởng của một số nhân tố ngoại cảnh (mùa vụ, năm, lứa đẻ, chăm sóc nuôi dưỡng với số liệu không cân bằng) được loại trừ. - Giá trị gây giống được ước lượng theo phương pháp BLUP từ mô hình thú có dạng phương trình tuyến tính hỗn hợp [2.1], được viết dưới dạng ma trận. - Y: Vectơ các số quan sát (giá trị kiểu hình của tính trạng. - b: Vectơ các ảnh hưởng cố định (trại, tháng, năm, giới tính. - u: Vectơ các ảnh hưởng ngẫu nhiên (giá trị gây giống của các thú. - e:Vectơ sai số ngẫu nhiên của môi trường ảnh hưởng đến giá trị kiểu hình + X: Ma trận mẫu liên quan đến ảnh hưởng cố định b. - Z: Ma trận mẫu liên quan tới ảnh hưởng ngẫu nhiên u. - Trong đó: R là ma trận phương sai - hiệp phương sai do ảnh hưởng ngẫu nhiên của sai số (V(e. - G - 1 là ma trận phương sai hiệp phương sai di truyền giữa các tính trạng (nếu phân tích đa tính trạng) và giữa các cá thể trong hệ phả. - Trong trường hợp phân tích đơn tính trạng ta có G - 1 = A - 1 1/σ 2 a , với A - 1 là ma trận nghịch đảo của ma trận quan hệ huyết thống của các cá thể trong hệ phả và σ 2 a là phương sai di truyền cộng gộp của tính trạng cần tính (Henderson, 1984. - Vấn đề đặt ra ở đây là các nhà chọn giống đã biết kết hợp nguồn thông tin về gen và nguồn thống tin về kiểu hình để ước lượng giá trị giống của con vật từ đó làm tăng nhanh hiệu quả chọn lọc đàn giống. - Mô hình để ước lượng giá trị giống trong trường hợp này có thể được viết: Y = Xb + Zu + Wv + e [2.3] Trong đó. - b là véctơ ảnh hưởng cố định + u là vectơ ảnh hưởng cộng gộp + X, Z là ma trận mẫu + W là ma trận mô tả sự hiện diện hay vắng mặt của gen đánh dấu từ bố mẹ Để tìm các biến b, u và v cần giải hệ phương trình hổn hợp [2.12. - trong đó σ 2 A và σ 2 V lần lượt là phương sai của ảnh hưởng đa gen và ảnh hưởng của di truyền cộng gộp có liên kết với gen đánh −1 dấu. - Tổng phương sai di truyền là σ 2 A = σ 2 u + 2σ 2 v . - GVLR là ma trận phương sai - hiệp phương sai của ảnh hưởng di truyền cộng gộp liên kết với gen đánh dấu từ mỗi bố và mẹ của thú với tỉ lệ tái tổ hợp. - Phương pháp ước lượng giá trị kinh tế cho các tính trạng Ngoài giá trị giống thì giá trị kinh tế cũng đóng một vai trò quan trọng trong công tác giống heo. - Giá trị kinh tế không chỉ có tầm quan trọng đối với sự chọn lọc trọng một quần thể mà còn có tầm quan trọng đối với sự chọn lọc giữa các đàn giống cũng như đánh giá ảnh hưởng của di truyền và xây dựng một chương trình giống tối ưu (Ollivier, 1986). - Giá trị kinh tế đầu tiên được sử dụng chỉ đơn thuần là giá cả. - Chẳng hạng giá trị kinh tế cho tính trạng sữa là giá của một lít sữa. - Vấn đề đặt ra ở đây là giá trị kinh tế phải được tính bằng cách sử dụng chi phí và giá cả trong điều kiện hiện tại. - 3.1 Phương pháp kế toán (Accounting method) Theo phương pháp này thì giá trị kinh tế sẽ được tính bằng tiền thu vào trừ cho chi phí: vi = ri - ci Trong đó r i là tiền thu thêm được do tăng thêm một đơn vị tính trạng i và c i là chi phí tăng thêm có liên quan đến sự gia tăng một đơn vị tính trạng i. - Phương pháp này đã được Kennedy (trích dẫn bởi Sullivan và Chesnais, 1994) và NSIF (National Swine Improvement Federation) áp dụng trong chương trình giống heo ở Canada và Mỹ. - So với các phương pháp khác như phương pháp hàm lợi tức, hay phương pháp lưu lượng gen được chiết khấu thì đây là phương pháp đơn giản, dễ thực hiện trong điều kiện hiện nay ở một trại. - 3.2 Phương pháp hàm lợi tức (profit equation) Giá trị kinh tế được tính theo phương pháp này dựa trên hàm lợi tức. - Hàm lợi tức là một hàm mô tả sự thay đổi về lợi tức kinh tế thực, nó là một hàm hỗn hợp các thông số sinh lý, sinh học và kinh tế (Gibson và ctv, 1992). - Việc sử dụng hàm lợi tức trong chương trình giống về nguyên tắc là để xác định giá trị kinh tế của các tính trạng đóng góp vào sự cải thiện di truyền. - Thông qua hàm lợi tức, giá trị kinh tế của tính trạng (i) có thể được tính bằng cách lấy đạo hàm từng phần của hàm lợi tức đối với các tính trạng (Moav và Hill, 1966). - Hàm lợi tức đã được Brascamp và ctv (1985) giới thiệu để tính giá trị kinh tế cho các tính trạng có dạng ở phương trình [2.3] P = N(nwV - nC 1 d - C 2 ) [2.3] Trong đó. - P: Lợi tức trên đàn giống có N con thú cái. - w: Giá trị sản phẩm được sản xuất trên mỗi thú con. - V: Giá trị của mỗi đơn vị sản phẩm. - Hàm lợi tức [2.3] có thể được trình bày với các căn bản đánh giá khác nhau (trên nhà sản xuất, trên mỗi thú cái, trên từng cá thể thú con và trên từng đơn vị sản phẩm) và giá trị kinh tế thì cũng khác nhau đối với các căn bản đánh giá hàm lợi tức. - Có 3 tính trạng n, d và w. - giá trị kinh tế (v) của n, d và w được tính bằng δPj cách lấy đạo hàm từng phần của P lần lượt theo n, d và w: v i j. - trong đó j là δYj các căn bản đánh giá và i là các tính trạng tương ứng. - Giá trị kinh tế tính cho các tính trạng thể hiện ở bảng 3.1 Bảng 3.1: Hàm lợi tức và giá trị kinh tế với các căn bản đánh giá Giá trị kinh tế Căn bản đánh giá Hàm lợi tức (Economic weight), vi (Basis of valuation) (Profit equation) δP δP δP vn = vd = v = δn δd w δw Trên nhà sản xuất N( w V - C1 - N P1=N( nwV - nC1d - C2) N nV (Per enterprise) d ) nC 1 Trên thú cái P2 = nwV - nC1d - C2 wV - C1 d - nC 1 nV (Per female) Trên cá thể C2 C2 P3 = wV - C1d - 2 - C1 V (Per individual) n n Trên đơn vị sản phẩm C d C C2 −C 1 1 C P4 = V - 1 - 2 2 C d Per unit product) w wn n w w w n Bảng 3.1 cho thấy giá trị kinh tế tương đối tính cho các tính trạng n, d và w là giống nhau cho quan điểm 1 và 2. - Giá trị tuyệt đối chỉ khác nhau bởi yếu tố qui mô N, vì vậy có hai quan điểm sẽ đưa đến kết quả tiến bộ di truyền tương đương. - Giá trị kinh tế tương đối cho các tính trạng n, d và w là khác nhau theo các quan điểm còn lại. - Thật vậy khi đánh giá trên thú cái thì việc tăng số thú con cho phép hàm lợi tức có kết quả tiến bộ do có thêm trọng lương sống xuất bán. - Từ việc giá trị kinh tế của tính trạng phụ thuộc vào quan điểm chọn lọc ám chỉ rằng các quan điểm khác nhau sẽ có chỉ số khác nhau và vì thế chiều hướng thay đổi di truyền khác nhau. - Lúc này câu hỏi đặt ra là liệu có thể phát triển một chiến lược chọn lọc ổn định (giá trị kinh tế ổn định) đáp ứng mục tiêu từ các quan điểm khác nhau, câu trả lời đối với vấn đề này là có. - Một số tác giả đã đưa ra các phương pháp tính giá trị kinh tế để khắc phục sự khác biệt trong các quan điểm được chọn (Brascamp và ctv, 1985. - Brascamp và ctv (1985) đã xem “lợi tức chuẩn” như là một phần của chi phí C 2 trong hàm lợi tức nhằm để loại bỏ sự khác biệt về giá trị kinh tế gây ra do sự khác biệt trong quan điểm được chọn. - Các tác giả xem lợi tức chuẩn trong trường hợp này bằng 0 (P = 0) và giá trị kinh tế mới được tính lại ở bảng 3.2 Bảng 3.2: Hàm lợi tức và giá trị kinh tế đối với các căn bản đánh giá ( P = 0) Giá trị kinh tế Căn bản đánh giá Hàm lợi tức (Economic weight), vi (Basis of evaluation) (Profit equation) δP δP δP vn = vd = vw = δn δd δw Trên nhà sản xuất P1 =N( nwV - nC1d - C2. - N nC 1 N nV (Per enterprise) Trên thú cái P2 = nwV - nC1d – C2 =0 wV - C1 d - nC 1 nV (Per female) Trên cá thể C2 wV −C1 d P3 = wV - C1d - =0 - C1 V (Per individual) n n Trên đơn vị sản phẩm C d C wV −C1 d −C 1 V P4 = V Per unit product) w wn nw w w Theo Smith và ctv (1986), để loại bỏ sự khác biệt về giá trị kinh tế gây nên bởi sự khác biệt trong quan điểm thì chỉ có thu nhập từ sự chọn lọc mới được tính đến còn bất kỳ lợi tức nào từ sự thay đổi di truyền được tính toán do tăng qui mô sản xuất thì không được tính đến vì lợi tức này có thể đạt được mà không có sự thay đổi di truyền. - Sự gia tăng lợi tức do sự gia tăng số thú từ n đến (n + δn) có thể được thực hiện bởi sự chọn lọc. - Với P = nwV - ndC 1 - C 2 Cách lý luận như sau: nếu n thay đổi một cách di truyền bởi δn, lợi tức trở thành: P' 1 = P 1 + δn(wV - C 1 d) Chia độ quá trình tính toán, lợi tức trở nên: P" 1 = (n +δn)(wV - C 1 d. - C 2 - (n + δn)C 2 /n = P' 1 - δnC 2 /n Như vậy, giá trị kinh tế cho n là v n = (P' 1 - P" 1. - δn = C 2 / n giống như trường hợp với lợi tức bằng 0 (P = 0). - Tương tự giá trị kinh tế cho các tính trạng còn lại: n C1 d + C 2 vw = và v d. - Giá trị kinh tế dựa vào hiệu quả kinh tế được tính như sau: nwV Từ biểu thức φ = R / C. - giá trị kinh tế cho tính trạng n được tính là : nC1 d + C 2 δΦ wV n w VC1 d C2 w V vn. - δn n .C1d + C 2 ( n C1d + C 2 ) 2 ( n C1d + C 2 ) 2 Tương tự giá trị kinh tế cho 2 tính trạng d và w lần lượt là : C1 n 2 w V nV vd. - vw = (nC d + C ) 1 2 2 (n C d + C ) 1 2 2 Mặt dù giá trị kinh tế khi sử dụng các phương pháp là khác nhau nhưng giá tri kinh tế tương đối là thực sự tương đương. - Giá trị kinh tế tính theo phương pháp Brascamp (1986) là tương đương giá tri kinh tế theo cách của Smith (1986). - Giá trị kinh tế tính theo phương pháp của Smith (1986) và phương pháp của Dickerson (1970) khác nhau bởi một yếu tố C = (nC d + C ) 1 2 2 . - Vì vậy giá trị kinh tế theo các Φ nwV quan điểm được chọn là tương đương. - 3.2.3 Phương pháp lưu lượng gen được chiết khấu (discounting gene flow) Không phải tất cả các tính trạng trong mục tiêu giống đều được biểu hiện ở cùng một thời điểm hay cùng một tần số. - Vì vậy giá trị kinh tế hoặc là được tính dựa trên tất cả các chi phí và thu nhập trong một năm hoặc được tính theo chiết khấu (Hill, 1971. - Phương pháp lưu lượng gen chiết khấu được McClintock và Cunningham (1974) khởi xướng sau đó được nhiều tác giả khác sử dụng ( Hill, 1974. - Phương pháp này tính đến số lần tính trạng được biểu hiện, thời gian biểu hiện và chuyển đổi các sự biểu hiện thành giá trị hiện hành. - Cơ sở của phương pháp là việc hình thành ma trận P để mô tả quá trình truyền gen và biến đổi về tuổi của gia súc trong tất cả các tầng của hệ thống giống hình tháp (Hill, 1974). - Ma trận P là ma trận gồm 4 khối mô tả sự truyền gen qua 4 con đường chọn lọc khác nhau. - P = Q + R j ( R j = R S S + R S D +R D S + R D D ) Trong đó. - Q : Ma trận xác định tuổi (mô tả quá trình lão hóa. - R J : Ma trận sự truyền gen qua con đường j (mô tả quá trình sinh sản) Nếu gọi m t (i) là tỷ lệ gen ở lớp tuổi i tại thời điểm t, theo quá trình sinh sản và tích tuổi ta có phương trình tổng quát [3.1] m t = (R+Q)m ( t - 1. - P : Ma trận truyền gen. - P t m o [3.3] Phương pháp lưu lượng gen có thể sử dụng để xác định sự biểu hiện gen chiết khấu của mỗi tính trạng trong một quần thể. - Dựa vào tỷ lệ chiết khấu và sự truyền gen chúng ta có thể xác định giá trị kinh tế cho các tính trạng. - Tỷ lệ chiết khấu d ở thời điểm t bất kỳ được tính là: t d ( t. - r là tỷ lệ chiết khấu /năm và m là số giai đoạn / năm) m 1 + r Với một chu kỳ chọn lọc, lợi tức ở thời điểm t là y. - w ’ r ( t ) Với tỷ lệ chiết khấu trong thời gian t là d ( t ) thì giá trị lợi tức hiện tại là: y*(t. - d(t)w’r(t) Giá trị lợi tức tích lũy hiện tại ở thời điểm t từ một chu kỳ chọn lọc tại thời t điểm 0 là Y ( t. - Lợi tức chiết khấu ở thời điểm t từ nhiều chu kỳ chọn lọc liên tục là: y c ( t. - Và giá trị lợi tức tích lũy hiện tại từ nhiều chu kỳ chọn lọc ở thời điểm t là: t Y c (t. - ∑y i =1 c (i ) (r ( t ) và R ( t ) lần lượt là đáp ứng chọn lọc tích lũy qua một và nhiều chu kỳ chọn lọc tương ứng