一种鸡精液品质判断装置及应用

专利类型 发明公开 法律事件 公开; 实质审查;
专利有效性 实质审查 当前状态 实质审查
申请号 CN202411730897.3 申请日 2024-11-29
公开(公告)号 CN119626340A 公开(公告)日 2025-03-14
申请人 华中农业大学; 申请人类型 学校
发明人 龚炎长; 邱平; 罗戌良; 王浩新; 第一发明人 龚炎长
权利人 华中农业大学 权利人类型 学校
当前权利人 华中农业大学 当前权利人类型 学校
省份 当前专利权人所在省份:湖北省 城市 当前专利权人所在城市:湖北省武汉市
具体地址 当前专利权人所在详细地址:湖北省武汉市洪山区狮子山街1号 邮编 当前专利权人邮编:430070
主IPC国际分类 G16B40/00 所有IPC国际分类 G16B40/00A01K45/00G06F18/27
专利引用数量 0 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 3 专利文献类型 A
专利代理机构 武汉宇晨专利事务所 专利代理人 庞宽;
摘要 本 发明 公布了一种鸡精液品质判断装置及应用,能在现场快速、准确判断公鸡精液品质。采集公鸡的精液样本,通过iSperm仪检测精液品质指标:前向运动和直线速度,代入Fisher判别函数:y=0.126x1‑0.069x2‑7.425(x1:前向运动;x2:直线速度);若y小于0则判断为精液品质高,若y大于0则判断为精液品质低。快速筛选优良种公鸡用于配种,提高种蛋受精率。
权利要求

1.一种鸡精液品质判断装置,其特征在于,包括判别模和显示模块,所述判别模块内存储有判别函数:y=0.126x1‑0.069x2‑7.425;
所述鸡精液品质判别模块用于根据鸡只精液的前向速度和直线速度数据判别鸡只的精液品质,其中,y表示公鸡的精液品质,x1为公鸡精液中前向运动精子百分率,x2为公鸡精液中精子直线速度,当y输出小于等于0时,显示公鸡精液品质高,当y输出大于0时,显示公鸡精液品质低。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述判别函数通过一下步骤获得:
S1.采集若干只公鸡精液分别对母鸡进行人工授精,收集种蛋进行孵化,孵化第7天获取每只公鸡精液的受精率,根据种蛋受精率进行精液品质分组,其中,种蛋受精率大于等于
90%的分为高品质组,种蛋受精率小于90%的分为低品质组;
S2.用iSperm仪采集公鸡精液样本品质指标数据:精子密度、精子活、前向运动、曲线速度、直线速度、平均路径速度、头部摆动震幅、直线性、搏动频率、前向性和摆动性;
S3.根据所采集的样本公鸡将样本数据分为高品质组和低品质组,再采用SPSS25对数据进行分析,首先进行独立样本T检验,筛选出高品质组和低品质组的公鸡精液样本品质指标数据有显著差异的指标,即P<0.05,再采用逐步线性回归对有显著差异的指标进行筛选,筛选后确定前向运动x1和直线速度x2这2项指标;
S4.建立判别函数:每组的样本量为ni,总样本量为n,首先计算各组的均值,i为不同的分组,i=1时分组为高品质组,i=2时分组为低品质组:
其中i为不同的组别,根据各组均值再计算总体样本的均值:
得到总体样本的均值后,计算各组协方差矩阵Si和联合组内协方差矩阵Sp,组内SSCP矩阵W和组间SSCP矩阵B,其中 为第i组的第j个样本:
其中“T”符号为取转置矩阵,根据得到的W和B计算判别函数的特征根λ,根的数量t为min(p,g‑1),即判别函数的数目,p为与标准绿壳蛋相关性较强的指标数,p=2,g=2:
‑1
(W  B―λ I) E=0   (7)
其中I和E均为单位矩阵,得到λ后基于式(8),计算判别函数中各指标的系数at:
‑1
(W B―λtI)at=0且
得到at后计算判别函数的常数项ct:
最终得到判别函数Y:
p c
Y=x1*at1+x2*at2+…+x*atp+t     (10)
(5)将得到的判别函数对数据进行回顾验证:将分组后公鸡精液的前向运动指标x1和直线速度x2代入到(4)中判别函数中得到y,当y大于0时则判定为标准绿壳蛋,当y小于0时则判定为浅绿壳蛋,统计判别函数预测的各组数量:n1’,n2’,再计算判断准确率:η1=n1’/n1,η2=n2’/n2。
3.如权利要求1所述的一种鸡精液品质判断装置的在鸡只育种中的应用,其特征在于,使用所述鸡精液品质判断装置根据公鸡精液的前向运动x1和直线速度x2判别精液品质,选择分类为高品质精液的公鸡进行配种。

说明书全文

一种鸡精液品质判断装置及应用

技术领域

[0001] 本发明涉及高精液品质公鸡选育,尤其是涉及.一种鸡精液品质判断装置及应用。

背景技术

[0002] 我国是世界第一鸡肉生产与消费大国,鸡肉是人们餐桌上的常客,鸡蛋更是因营养全面和丰富,其生产与消费量不断上升。种鸡的繁育是养殖场生产庞大规模的商品鸡的核心任务之一,种鸡群的优劣直接决定了商品肉鸡以及蛋鸡产蛋的质量,因此,培育好优质的种鸡群是生产养殖的重要基础。目前在种鸡繁育过程中普遍采用人工授精技术,种公鸡的精液品质直接影响种蛋的受精率。因此,在配种前对公鸡的选育对保证种蛋受精率至关重要。
[0003] 目前实际生产中对种公鸡的选择主要依据公鸡对采精训练的性反射程度大小,采精量的高低以及在显微镜下对精子活密度的主观判断,这种判断与人工授精人员的经验密切相关,往往并不十分准确。因此,在种鸡繁育以及日常生产中准确并快速判断公鸡精液品质的问题还有待解决。iSperm仪是一个轻型计算机辅助精子分析系统,使用显微摄像头和软件分析通过显微镜获得的数据,可以快速、客观地提供精液中精子密度以及精子运动指标等数据,大小仅相当于常用iPad,属便携式精子分析系统,在种鸡饲养现场完成精液品质客观评价的问题。但是,iSperm系统提供较多的精液指标,包括精子密度、活力、前向运动、前向性与精子运动速度等,这些指标虽然为研究精液品质提供了较为全面的评估指标,但目前也没有建立标准的鸡精液品质快速评定方法。

发明内容

[0004] 基于上述背景,本发明提供了一种鸡精液品质的判断方法,可以准确快速判断公鸡精液品质。采集公鸡的精液样本,通过iSperm仪检测精液样本的精液品质指标,代入精液品质判断模型,判断公鸡精液品质。快速筛选种公鸡,降低种公鸡饲养成本,减少经济损失,提高育种效率。
[0005] 本发明采用的技术方案如下:一种鸡精液品质判断装置,包括判别模和显示模块,所述判别模块内存储有判别函数:y=0.126x1‑0.069x2‑7.425;
[0006] 所述鸡精液品质判别模块用于根据鸡只精液的前向速度和直线速度数据判别鸡只的精液品质,其中,y表示公鸡的精液品质,x1为公鸡精液中前向运动精子百分率,x2为公鸡精液中精子直线速度,当y输出小于等于0时,显示公鸡精液品质高,当y输出大于0时,显示公鸡精液品质低。
[0007] 所述判别函数通过一下步骤获得:
[0008] S1.采集若干只公鸡精液分别对多只母鸡进行人工授精,收集种蛋进行孵化,孵化第7天获取每只公鸡精液的受精率,根据种蛋受精率进行精液品质分组,其中,种蛋受精率大于等于90%的分为高品质组,种蛋受精率小于90%的分为低品质组;
[0009] S2.用iSperm仪采集公鸡精液样本品质指标数据:精子密度、精子活力、前向运动、曲线速度、直线速度、平均路径速度、头部摆动震幅、直线性、搏动频率、前向性和摆动性;
[0010] S3.根据所采集的样本公鸡将样本数据分为高品质组和低品质组,再采用SPSS25对数据进行分析,首先进行独立样本T检验,筛选出高品质组和低品质组的公鸡精液样本品质指标数据有显著差异的指标,即P<0.05,再采用逐步线性回归对有显著差异的指标进行筛选,筛选后确定前向运动x1和直线速度x2这2项指标;
[0011] S4.建立判别函数:每组的样本量为ni,总样本量为n,首先计算各组的均值,i为不同的分组,i=1时分组为高品质组,i=2时分组为低品质组:
[0012]
[0013] 其中i为不同的组别,根据各组均值再计算总体样本的均值:
[0014]
[0015] 得到总体样本的均值后,计算各组协方差矩阵Si和联合组内协方差矩阵Sp,组内SSCP矩阵W和组间SSCP矩阵B,其中 为第i组的第j个样本:
[0016]
[0017] 其中“T”符号为取转置矩阵,根据得到的W和B计算判别函数的特征根λ,根的数量t为min(p,g‑1),即判别函数的数目,p为与标准绿壳蛋相关性较强的指标数,p=2,g=2:
[0018] (W‑1B―λI)E=0   (7)
[0019] 其中I和E均为单位矩阵,得到λ后基于式(8),计算判别函数中各指标的系数at:
[0020]
[0021] 得到at后计算判别函数的常数项ct:
[0022]
[0023] 最终得到判别函数Y:
[0024] Y=x1*at1+x2*at2+…+xp*atp+ct (10)
[0025] (5)将得到的判别函数对数据进行回顾验证:将分组后公鸡精液的前向运动指标x1和直线速度x2代入到(4)中判别函数中得到y,当y大于0时则判定为标准绿壳蛋,当y小于0时则判定为浅绿壳蛋,统计判别函数预测的各组数量:n1’,n2’,再计算判断准确率:η1=n1’/n1,η2=n2’/n2。
[0026] 使用所述鸡精液品质判断装置根据公鸡精液的前向运动x1和直线速度x2判别精液品质,选择分类为高品质精液的公鸡进行配种。
[0027] 有益效果:本发明提供一种鸡精液品质的判断装置,可以准确快速判断公鸡精液品质,通过iSperm仪检测精液样本的精液品质指标,代入精液品质判断模型,判断公鸡精液品质,可以快速筛选种公鸡,降低种公鸡饲养成本,减少经济损失,提高育种效率。附图说明
[0028] 图1是本发明方法的流程图
[0029] 图2是本发明实施例中荆黑羽绿壳蛋鸡的受精率情况;
[0030] 图3是本发明实施例中筛选后指标ROC曲线检验结果;其中progressivemotility表示渐进性运动能力,straight‑line velocity表示直线速度;reference line表示参考线,AUC值接近于1,意味着该指标的预测能力非常强,能够很好地区分具有不同结果的个体,AUC值为0.500通常意味着该指标在区分不同群体方面没有预测能力,相当于随机猜测。

具体实施方式

[0031] 以下结合附图对本发明的实例进行说明:
[0032] 实施例1
[0033] 选择32周龄荆门黑羽鸡160只,在湖北神地农业科技贸易有限公司育种场饲养,所有公鸡均被单笼饲养在相同的光照条件下,光照16h:黑暗8h,采用自动定时开关控制。并提供干净充足的和食物,采用饮水管线全天自由饮水,水质符合NY5027‑2008无公害食品畜禽饮水水质要求。全天自由采食,饲料成分组成和营养水平符合“中国鸡饲养标准”(NY/T 2004)(中华人民共和国农业部,2004)的要求,每隔2天对所有公鸡进行采精训练,使其形成稳定的性反射。
[0034] 进行人工授精:每只公鸡配5只以上产蛋性能较好的母鸡,第一次人工输精连输两天,每只母鸡输30μL精液,第三天开始收集种蛋,之后间隔3天输一次精液,收集10天以上的种蛋进行入孵。
[0035] 入孵第7天进行照蛋统计受精蛋数并计算每只公鸡的精液授精率,如图2所示,剔除种蛋受精率为1.85%的配种公鸡个体后,将剩下的159只公鸡精液样本中种蛋受精率大于等于90%的公鸡精液样本各指标数据设置为高品质组,将种蛋受精率小于90%的公鸡精液样本各指标数据设置为低品质组。
[0036] 将高品质组和低品质组的公鸡采集精液后,取2μL原精与198μL稀释液进行混合,将样本混合均匀,用iSperm仪检测11项精液品质指标,如表1所示。
[0037] 表1检测的精液品质指标
[0038]
[0039]
[0040] 对高精液品质组和低精液品质组检测的各指标数据进行独立样本T检验,每组统计结果与独立样本T检验结果如表2所示,挑选出高低精液品质组间有显著变化的指标(P<0.05),试验结果表明高低精液品质组间精子密度、精子活力、前向运动、曲线速度、直线速度、平均路径速度、头部摆动震幅、直线性、前向性和摆动性精液品质指标有显著差异。前向运动是精子向前运动并达到一定速度,精子有原地摆动,转圈,前向运动等运动形式,前是指精子运动轨迹是头部朝前的运动方向。
[0041] 表2精液品质不同鸡只显著差异指标
[0042]
[0043] 接着将高低精液品质组间有显著差异的指标与精液品质(高精液品质组和低精液品质组)进行逐步回归分析,结果如表3和表4所示,其模型显著性P都大于5%,故删除,最终筛选得到前向运动和直线速度这两项指标,将两项指标一起进行ROC曲线检验,结果如图3所示,2项指标曲线下面积(AUC)分别为0.882和0.757,具有中等的预测准确性。
[0044] 表3高低精液品质组间显著差异指标筛选结果
[0045]
[0046]
[0047] 表4高低精液品质组间显著差异指标筛选指标结果
[0048]
[0049] 用筛选留下的前向运动和直线速度2个指标,进行判别式的建立。剔除种蛋受精率为1.85%的配种公鸡个体后,将剩下的159只公鸡精液样本中种蛋受精率大于等于90%的公鸡精液样本数据设置为高精液品质组:136只鸡,将种蛋受精率小于90%的公鸡精液样本数据设置为低精液品质组:23只鸡,建立Fisher判别函数,每组的样本量为ni,总样本量为n。
[0050] 首先根据 计算各组均值,其中i为不同的组别,i为1时为高精液品质组,i为2时为低精液品质组,j为指标的标志,分组后的数据如表2。
[0051]
[0052] 再根据各组均值在计算总体均值:
[0053]
[0054] 得到总体均值后计算各组协方差矩阵Si和联合组内协方差矩阵Sp,组内SSCP矩阵W和组间SSCP矩阵B,其中 为第i组的第j个样本:
[0055]
[0056]
[0057] “T”符号为取转置矩阵,在得到W和B计算判别函数的特征根λ,根的数量t为min(p,‑1g‑1),即判别函数的数目,p为与精液品质相关性较强的指标数,p=2,g=2。再根据(W B―λI)E=0计算出特征根,I和E均为单位矩阵;最后得到λ后计算判别函数中各指标的系数at:
‑1
根据(W B―λtI)at=0且 =1和 得到的判别函数:Y=0.126x1-
0.069x2-7.425;其中,Y表示公鸡的精液品质,x1为公鸡精液中前向运动精子百分率,x2为公鸡精液中精子直线速度。当Y输出小于等于0时,判断公鸡精液品质高,当Y输出大于0时,判断公鸡精液品质低。
[0058] 表5判别函数预测组统计结果
[0059]
[0060] 对全部数据进行验证,回顾验证以及留一验证的组统计结果如表5所示,即将鸡只的前向运动和直线速度数据,代入Fisher判别函数,若Y小于0则判断为精液品质高,若Y大于0则判断为精液品质低,统计判别函数预测的高精液品质组和低精液品质组的数量:n1’=127,n2’=17,再计算判断准确率:η1=n1’/n1=93.4%,η2=n2’/n2=73.9%。
[0061] 结果显示判别函数对训练集数据中的高精液品质组判断准确率为93.4%,对低精液品质组能准确判断73.9%,总体准确率为90.6%。且留一验证的准确率也达到了89.9%,表明判别函数的外推性良好。
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