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努比亚山羊体尺体重的聚类和主成分分析2023 年 第 9 期努比亚山羊体尺体重的聚类和主成分分析朱俊红，刘兴能，和晓明，任洪辉，陆颖，邓卫东，席冬梅*（云南农业大学动物科学技术学院，云南 昆明 650201）摘 要：试验对努比亚山羊体重、体高、体斜长、胸围、胸宽、胸深、管围、最大额宽指标间的关系进行分析，为今后努比亚山羊的选育和生产提供参考。试验随机选取32只3月龄的努比亚山羊测量体重及体尺指标，应用SPSS 25.0统计软件对数据进行主成分分析与聚类分析。结果显示，主成分分析将上述8个指标区分为3个独立的主成分，第1主成分贡献率为71.091%，主要反映体重和体型外貌特征；第2主成分贡献率为10.501%，主要反映躯体特征；第3主成分贡献率为6.206%，主要反映额宽特征。聚类分析将8个指标聚类为2个亚类：第1类包括体重、胸深、胸宽、管围和最大额宽；第2类包括体高、体斜长和胸围。研究表明，选育努比亚山羊应多参考体重、体高、体斜长、胸围高载荷的变异指标，3个主成分在一定程度上反映了努比亚山羊的体型特征及选育的利用信息。关键词：努比亚山羊；体重；体尺指标；主成分分析；聚类分析中图分类号：S 827 文献标识码：A 文章编号：1672-9692（2023）09-0001-04Principal component analysis and cluster analysis of body weight and body conformation indexes in Nubian goatsZhu Junhong,Liu Xingneng,He Xiaoming,Ren Honghui,Lu Ying,Deng Weidong,Xi Dongmei*(Faculty of Animal Science and Technology,Yunnan Agricultural University,Yunnan Kunming 650201)Abstract:The relationship among body weight,body height,body oblique length,chest circumference,chest width,chest depth,tube circumference and maximum width of Nubian goats was analyzed in the experiment,which provided reference for breeding and production of Nubian goats in the future.Thirty-two 3-month-old Nubian goats were randomly selected to measure body weight and body size.SPSS 25.0 statistical software was used for principal component analysis and cluster analysis.The results showed that the principal component analysis divided the above eight indicators into three independent principal components,and the contribution rate of the first principal component was 71.091%,which mainly reflected body weight and physical appearance.The contribution rate of the second principal component was 10.501%,which mainly reflected the physical characteristics.The contribution rate of the third principal component was 6.206%,which mainly reflects the feature of frontal width.Cluster analysis grouped eight indicators into two subcategories:The first category included body weight,chest depth,chest width,tube circumference and maximum width.Category 2 includes body height,body diagonal length and chest circumference.The study indicates that the selection of Nubian goats should refer to the variation indexes of body weight,body height,body diagonal length and high chest girth,and the three principal components reflected the body shape characteristics of Nubian goats and the utilization information of breeding to a certain extent.Key words:Nubian goats;Body weight;Body conformation index;Principle component analysis;Cluster analysis努比亚山羊原产自非洲东北部等地区，属乳肉皮兼用型，毛色多为黑色或棕色，1995年引入我国饲养培育1。努比亚山羊具有生产性能优良、遗传性能稳定、适应性强、肉质细嫩、膻味小等优点2-4。国内学者针对努比亚山羊进行了大量研究。占今舜等5对努比亚山羊的肉品质、血清指标等进行了研究；王坤等6和周波7对努比亚山羊的养分消化和瘤胃微生物等进行了分析研究。国外学者对努比亚山羊遗传参数估计、遗传多样性评价和生长性能、瘤胃收稿日期：2023-03-06作者简介：朱俊红，博士，研究方向为反刍动物营养与饲料科学。通讯作者：席冬梅，硕士，教授，研究方向为反刍动物生产。基金项目：国家重点研发计划项目（2018YFD0501900）；云南特色羊选育扩繁及健康养殖配套技术研究（2018BB002）12023 年 第 9 期Modern Journal of Animal Husbandry and Veterinary Medicine发酵、血液化学等8-10也进行了大量研究。家畜体尺数据直接反映了家畜体躯的结构、发育等情况，与家畜的生理功能、抗病力以及对外界环境条件的适应能力等密切相关。目前对努比亚山羊体重和体尺指标的分析研究较少，本文对云南省红龙养殖场的努比亚山羊体重和体尺指标进行分析研究，为日后更好地开发和保护努比亚山羊遗传资源提供参考。1材料与方法1.1试验材料随机选取云南省昭通市彝良县红龙养殖场3月龄大小的羔羊32只，公、母各半，测量其体重、体高、体斜长、胸围、胸宽、胸深、管围、最大额宽，测量方法参考家畜育种学和羊生产学测定方法11-12。1.2数据统计与分析运用Excel软件整理努比亚山羊的体重和体尺指标数据，SPSS 25.0软件进行主成分分析与聚类分析。聚类分析是指物理或抽象对象的集合，分组为由类似对象组成的多个类的分析过程13，具体操作如下：计算性状指标的相关矩阵、相关矩阵的特征根和特征向量，选取累计贡献率85%的特征根，进行主成分分析。聚集8个指标性质相同或相近的对象，并按照这些对象的定性或定量特征数值将其分组归类。2结果与分析2.1测定指标的平均数与变异性指标（见表1）由表1可知，体重的变异系数为33.34%，变异幅度较大；其他性状指标的变异系数均小于7%，变异幅度小。结果表明，努比亚山羊体尺指标变异比较稳定，但体重指标变异幅度稍大，选育潜力也相对较大。2.2主成分分析2.2.1体重和体尺指标间的相关性（见表2、表3）由表2可知，努比亚山羊各指标之间均具有显著相关性，其中仅最大额宽和胸深显著性相关（P0.05），其余各指标之间均极显著相关（P0.01），表明各指标间关联性很强，可利用显著性较强的指标进行努比亚山羊的选育。由表3可知，选取前3个主成分，使累计贡献率大于85%（达到87.798%），损失信息仅有12.202%，相对较小。其中第1主成分贡献率为71.091%，反映的综合信息量最大；第2、第3主成分贡献率分别为10.501%、6.206%。2.2.2主成分的特征根和贡献率（见表4）由表4可知，贡献率较大的3个主成分代表分别为Y1、Y2、Y3。根据各主成分的特征向量，列出各主成分的关系表达式如下：表1测定指标的平均值与变异系数Tab.1Mean and coefficient of variation of determination index项目体重（X1）体高（X2）体斜长（X3）胸围（X4）胸宽（X5）胸深（X6）管围（X7）最大额宽（X8）平均值16.96 kg54.80 cm51.28 cm58.48 cm14.59 cm22.09 cm7.16 cm13.72 cm变异系数/%33.345.686.036.711.582.280.710.92表2体重和体尺指标的相关系数矩阵Tab.2Correlation coefficient matrix of body weight and body conformation indexes项目X1X2X3X4X5X6X7X8X110.750*0.728*0.900*0.770*0.611*0.790*0.592*X210.713*0.713*0.601*0.851*0.796*0.521*X310.662*0.567*0.609*0.688*0.571*X410.784*0.632*0.737*0.582*X510.414*0.688*0.625*X610.777*0.381*X710.559*X81注：*表示相关性显著（P0.05），*表示相关性极显著（P0.01)）。表3相关系数矩阵的特征根及累计贡献率Tab.3Characteristic roots and cumulative contribution rate of correlation coefficient matrix主成分特征根贡献率/%累积贡献率/%15.68771.09171.09120.84010.50181.59230.4966.20687.79840.3664.57192.36950.2342.92595.29560.1882.34997.64470.1291.60999.25280.0600.748100.0002现代畜牧兽医2023 年 第 9 期Y1=0.933X1+0.825X2+0.701X3+0.608X4+0.191X5+0.449X6+0.484X7+0.192X8（1）Y2=0.210X1+0.380X2+0.521X3+0.338X4+0.855X5+0.802X6+0.768X7+0.337X8（2）Y3=0.001X1+0.252X2+0.267X3+0.510X4+0.348X5+0.231X6+0.279X7+0.891X8（3）第1主成分（Y1）特征根为5.687，贡献率为71.091%，其中体重系数（X1）最大，其次是体高（X2）、体斜长（X3）、胸围（X4），可将其命名为体重因子，反映体重和体型外貌特征，主要决定努比亚山羊体形的长短高矮。第2主成分（Y2）特征根为0.840，贡献率为10.501%，其中胸宽（X5）、胸深（X6）、管围（X7）系数较大，可将其命名为躯体因子，反映躯体宽度特征，主要决定努比亚山羊的宽度大小。第3主成分（Y3）特征根为0.496，贡献率为6.206%，最大额宽（X8）系数最大，其余较小，可将其命名为额宽因子，反映努比亚山羊的额宽特征。2.2.3努比亚山羊8个性状的碎石图（见图1）由图1可知，努比亚山羊的8个性状中，因子1、2、3之间的连线最为陡峭，表明这3个因子均为主要因子，占累计贡献率约90%。较陡的直线断点也表明，相应因子之间具有较大的特征值差异，进一步证实了所选取的3个主成分的准确性。2.3努比亚山羊8个性状的聚类分析（见图2）由图2可知，相似程度较高的指标聚为一类，随着相似程度降低，聚类的类数呈增加趋势。类间距为15时，8个性状指标聚类为 2 个亚类：第 1 类包括体重（X1）、胸深（X6）、胸宽（X5）、管围（X7）和最大额宽（X8），第2类包括体高（X2）、体斜长（X3）和胸围（X4）。3讨论体重和体尺指标是家畜选育中重要的经济性状，亦是遗传效应与环境效应共同作用的结果。本试验对努比亚山羊的体重和体尺指标进行研究，结果显示，各指标之间呈显著或极显著相关。这与努尔比亚 吾布力等14对中国美利奴羊以及侯洪梅15对加什科羊的主要性状的研究结果一致。杨存明等16通过对和田公羊进行相关性分析揭示了影响其体重的主要体尺指标是胸围、体高、胸深，与本研究结果一致。谭晓山等17对贵州黑山羊的体尺指标和体重进行了相关性研究，发现体长、胸围、腰角宽可作为选育的重要参考指标。本研究结果表明，努比亚山羊的体重、体尺指标间具有显著相关性，可作为重要选育指标。主成分分析是一种统计方法，可用于描述家畜形态结构并说明表型性状对整体形态结构的影响18。主成分分析能够从原始数据中提取出最具代表性的信息，并将其表示为一组相互独立的主成分。这些主成分能够综合反映原始数据中的多个指标，并使用较少的变量解释数据的变异情况19。本研究主成分分析将8个指标区分为3个独立的主成分，其中第1主成分（Y1）反映体重和体型外貌特征，第2主成分（Y2）反映躯体特征，第3主成分（Y3）反映额宽特征。这与叶昌辉等20将雷州山羊的8个性状指标区分为相对独立的3个主成分研究和徐晓莉等21对绵羊体尺等指标的分析研究结果相似。有研究对不同杂交组合羔羊6月表4主成分的特征根和贡献率Tab.4Characteristic roots and contribution rates of principal components项目特征根贡献率/%累积贡献率/%特征向量X1X2X3X4X5X6X7X8Y15.68771.09171.0910.9330.8250.7010.6080.1910.4490.4840.192Y20.84010.50181.5920.2100.3800.5210.3380.8550.8020.7680.337Y30.4966.20687.7980.0010.2520.2670.5100.3480.2310.2790.891图1努比亚山羊8个性状的碎石图Fig.1 Gravage map of eight traits of Nubian goat图2努比亚山羊8个性状的聚类分析Fig.2 Cluster analysis of eight traits of Nubian goat32023 年 第 9 期Modern Journal of Animal Husbandry and Veterinary Medicine龄的体重和体尺指标进行聚类分析，将体尺性状分为2类，体高、体长、胸围为一类，管围为一类22。本试验也是将8个性状指标聚类为2个亚类，且聚类的体尺指标也非常一致。李明明等23对藏羊羔羊的研究结果也与本试验结果相似，进一步说明本研究的结果在不同品种山羊之间具有一定的适用性。目前针对牛体尺指标已有大量研究分析24-26，但针对羊体尺指标的研究较少，因此本研究可为养殖场日后羊的选育规划提供参考。4结论本文对努比亚山羊的体重、体高、体斜长、胸围、胸宽、胸深、管围、最大额宽等8个性状指标进行分析，根据贡献率选取了 3 个独立的主成分，其中第 1 主成分贡献率为71.091%，是努比亚山羊体尺等指标变异的主要来源，主要反映体重和体型外貌特征；第2主成分贡献率为10.501%，主要反映躯体特征；第3主成分贡献率为6.206%，主要反映额宽特征。聚类分析将8个指标聚类为2个亚类，第1类包括体重、胸深、胸宽、管围和最大额宽，第2类包括体高、体斜长和胸围。本试验结果可为今后对努比亚山羊选育和生产提供一定的参考。参考文献1 夏文华.努比亚山羊J.农村百事通,2015(2):43,73.2 马元,王芳彬,兰菁.黑色努比亚山羊(金堂黑山羊)在陇西地区的饲养观察J.甘肃畜牧兽医,2017,47(5):96-97.3 刘正平.养殖努比亚山羊发大财J.湖南农业,2012(11):21.4 蒋小刚,韦锦益,磨勤,等.努比亚山羊引种饲养观察报告J.广西畜牧兽医,2011,27(5):300-301.5 占今舜,霍俊宏,胡耀,等.不同精粗比全混合日粮对努比亚山羊肉品质、血清指标和器官发育的影响J.草业学报,2020,29(10):139-148.6 王坤,周波,穆胜龙,等.不同微生物处理甘蔗尾叶青贮对努比亚山羊生长性能、养分消化和瘤胃发酵的影响J.中国畜牧杂志,2020,56(4):87-91.7 周波.甘蔗副产物对西门塔尔牛、努比亚山羊瘤胃发酵及养分消化的影响D.南宁:广西大学,2019.8 Larios S N,Hidalgo J A,Nunez D R,et al.Genealogical data of Boer and Nubian goats in MexicoJ.Data in Bief,2020,29(2):105270.9 Mohamed S Y,Abdulrahman 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