计算机信息技术应用在畜禽育种中能促进畜牧业生产的发展和品种改良，提高畜禽的生产性能。信息技术是研究信息的产生、采集、存储、变换、传递、处理过程及其利用的新兴科技领域。畜牧业在21世纪全面进入信息时代，信息将成为知识社会中的重要资源和竞争要素。计算机在畜禽育种中所涉及的问题既有宏观意义的仿真和模拟，又有微观世界的计算和分析；所用的技术既有一般的文字处理、图形绘制，又有数据库、专家系统和人工智能等最新成果；软件开发既有大型商品软件包，又有小型自编程序。纵向可概括为三个水平，包括初级水平的一般数据统计处理，数据库建立；中级水平的遗传评估、模拟仿真、图像处理系统；高级水平的信息网络系统和人工智能系统。

1  计算机信息技术在畜禽育种中的初级应用

1．1数据处理与统计分析计算机应用于畜禽育种中最初一步应该算是一般的数据处理分析，这一步的应用在EXCEL中很容易实现。利用EXCEL程序可以解决常规计算，如一般性加减、乘除、平方、指数求解，也能进行简单统计分析，如平均数、方差、标准差等的统计。畜禽育种的深入分析都建立在这一基本工作之上。

1．2数据库系统与畜禽资源、分子生物学和育种管理  当今世界，随着信息量的急剧膨胀，对信息的收集、加工处理、存储管理、传播使用等技术要求也越来越高，随着计算机技术的广泛应用，如何有效地管理好数据，成为人们所关注的课题。随着现代畜禽品种的推广以及生物技术的发展，一些遗传多样性的地方品种正被抛弃，优良品种的遗传基础迅速缩小，为获得优质高产、抗逆性强、适应推广的新品种，畜禽遗传资源的调查、评估、保存、管理和利用已经成为当前遗传学家、育种工作者和有关国际组织十分关注的问题。特别是在世界范围内遗传资源日益贫乏的今天，畜禽遗传资源的保存显得尤为重要，为此世界各国积极开展建立畜禽品种资源数据库的研究及动物遗传资源数据库和基因库的研究。目前，全世界已有种质库500多座，大量信息都是用计算机储存和检索。

    近十余年里，分子生物学研究获得了大量的生物大分子信息数据，借助计算机建立核酸序列数据库、蛋白质分析数据库，开发应用软件，可以逐步解决大量的数据分析处理问题。在此基础上，计算机还应用于遗传标记与QTL位点连锁分析，相应的软件有LABMAN、LINKMAN等。

对大型畜禽场，建立畜禽不同信息的数据库，利用计算机对大量数据进行储存、分析、归纳、总结，将科技人员从大量繁杂的工作中解脱出来，将更多精力投入到实地科技活动中去，有利于育种管理，创造出更多的成果。例如，一个大型猪场可建立一个数据库，给每头种用猪建立档案，将其配种时间、妊娠期、产仔数、亲仔性状等输入微机，依靠人们设定的评分标准，随时可以给出每头种用猪的得分高低，自动给出淘汰信息，随时淘汰，以免造成不必要的损失。再如，美国宾西法尼亚州应用计算机管理30万头奶牛，进行选种和选配，使每头奶牛的产奶量翻了一番，收入提高了两倍。

2计算机信息技术在畜禽育种中的中级应用

实际畜禽育种工作中，选择优秀种畜禽是核心工作之一，利用计算机快速准确的估计畜禽的育种值是现代动物育种追求的目标；而遇到难以操作费时耗资的问题，则进行育种模拟和图像分析以达到事半功倍的效果。

2．1遗传评估系统与深入统计分析、遗传参数估计和育种值估计计算机遗传评估系统广泛应用于牛、羊、猪、马和禽等的统计分析、遗传参数计算、育种值估计、选种选配、系谱与近交分析、遗传进展估计及育种规划等方面。1960年， R．Harvery提出了“次级样本含量不等资料的最小二乘法”，于1976年编制了次级样本含量不等资料的最小二乘法的通用计算程序LSM一76。1990年，R．Harvery等研制了可在计算机上运行的新版本软件包LSMLMW 8 MIXMPL PC一2，软件包应用混合模型方程组技术，适用于不平衡资料的方差分析和遗传参数的估计。Henderson于1973年最早把BLUP数学模型法用于育种值的预测，但由于计算工具的限制，此法在育种上的应用推迟了20年。BLUP与计算机技术相结合，使育种值估计的准确度大大提高，成为现代统计遗传等与计算机技术相结合的典范。目前育种值估计常用的软件有： PEST、PIG—BLUP、GBS、MTEBV、AMBLUP等。

国内这方面的研究较国外大约晚15年，但通过广大育种工作者的努力和科学技术不断地进步，我国学者进行了仔猪体重与繁殖力的相关和回归等计算机统计分析，用电脑技术估测瘦肉率和脂肪率，从四元回归优化方程模型逐步研制出逐步回归程序，通径分析选择最优回归方程程序，还利用计算机评估家畜方差和遗传力。1991年，常智杰等研制的BLUP和VCCE软件，包括了目前BLUP和VCCE所希望的所有模型。唐臻钦1993年编制的AMBLUP(动物模型)和 SMBLUP(公畜模型)两套大规模估计家畜育种值的微机软件，为种公(母)牛的育种值估计创造了便利条件。

2．2畜禽育种中的计算机模拟技术  应用计算机模拟(computer simulation)方法，结合初级水平数据库的建立，可以解决保种过程中所受的限制因素，其一是时间限制，如马、牛等大家畜，1个世代约需5年，10个世代就要50年。其二是实际保种群体，只能观察到群体均数、方差等外部参数，难以了解到群体中控制性状的多基因的动态变化，而且没有重复或重复少，难以研究保种长期效益，而用计算机模拟来代替生物实验，为保种研究提供了有力工具。吴克亮等应用计算机模拟方法，建立了多基因不同基因效应模型，对群体含量、连锁强度、遗传力、选择等因素在畜禽保种群中的作用进行了广泛的模拟研究；陈贵才(1988)进行了遗传漂变的计算机模拟研究；杜立新验证了畜禽遗传资料系统保存的可行性和合理性；王金良(1991)利用计算机模拟小群体保种也取得了成功。

    计算机模拟技术除用于保种研究外，还可使育种和管理最优化。1977年日本利用计算机模拟技术寻找一种能使奶牛每年产奶量遗传进展达到最优化和育种制度；Slanqer， w．D等(1976，美)提供了一个计算奶牛遗传值和永久环境值的最优线性无偏估计的计算程序；Baslovskiw．N．z等(1978，苏联)提出了大规模育种方案的数字模型；瑞士用奶牛模拟选择强度和选种对象对公牛产奶传递力的选择偏倚的影响，指出可以用单性状混合模型评定公牛产奶量的传递力。

计算机模拟技术的优点在于：可灵活设计各种使用情况，耗资少，不受时间、空间的限制。因此，对那些在实际工作中难以进行或尚不能进行的研究是理想的研究手段。

2．3畜禽育种中的计算机图像分析系统计算机图像分析系统和图文数据库的建立，使育种数据、种质资源、形态特征、生态环境等与动物育种有关的“数”和“形”联系起来。从群体行为到染色体组型都可以通过图像进行充分的观察和度量，从而可以从宏观和微观两方面提高育种效果。如在猪的育种实践中。通过计算机图像分析B超活体测定的背部厚度以及眼肌面积，不必等屠宰后进行测定，降低了测定费用，加大了选择强度，提高了选种的准确性；采用核磁共振及计算机图像技术，可在活体上测量系水力、肌内脂肪含量等肉质性状，加快这些性状的遗传改良。

    计算机图像分析系统也可用于畜禽的遗传评定。例如在对奶牛外形的线性评定中，用摄像机拍下每个个体的照片，然后与计算机相连接，这样可以利用专用计算机软件客观的测量有关的线性性状值，基本实现奶牛体形线性评定的自动化，有利于对产奶性状的选择与提高。

计算机图像分析系统的优点在于：结合数形优势，直观度增加，操作的容易度提高，使育种工作的开展更加灵活易行。

3计算机信息技术在畜禽育种中的高级应用

随着网络技术的发展，世界各国在畜禽遗传育种中采用这些现代技术，从而极大的提高了育种效率。人工智能专家系统与决策支持系统是数量遗传学与系统工程相结合应用于动物育种的又一个重要任务。

3．1信息网络技术的应用  依托计算机技术和信息技术，开展网上测定和联合育种，实现信息共享，使所有育种者或育种公司都能获益。传统测定方式包括本场测定和测定站测定。①本场测定(on—farm test)：亦为场内测定，直接在各畜牧场内进行性能测定，不要求在统一的时间内进行。优点包括测定成本低，测定规模大，选择强度高，不易传播疾病，测定条件就是生产条件，结果便于应用；缺点是不易做到客观、中立，对一些需要特殊设备或较多人力的性状不易测定。如果场间缺乏遗传联系，不同场的测定结果不具可比性。②测定站测定(test station test)：将所有待测个体集中在一个专门的性能测定站或某一特定牧场内，在一定的时间内进行性能测定。优点包括遗传评定更为可靠，容易做到客观、中立，可对一些需要特殊设备和较多人力的性状进行测定；缺点在于测定成本高，测定规模受到限制，容易传播疾病，测定结果与生产条件下的结果可能不一致。网上测定(on—net test)是新兴的测定方式，它指计算机网络技术和本场测定相结合的测定方法。在各场畜群间建立起遗传联系的基础上，将各场测定的性能记录通过计算机网络传入中心数据库，统一进行遗传评定。网上测定的优点就是克服了单一的场内测定和测定站测定的缺点，在进行统一遗传评定的基础上，可开展大规模联合育种，提高育种改良的效率。联合育种是现代畜禽育种的必然趋势，其技术关键是对种畜(禽)进行跨场、跨地区的联合遗传评定，从而实现种畜(禽)的跨场使用，实现优秀遗传资源的共享。要实现联合育种，需解决两个问题：①性能测定数据和遗传评定结果的及时、可靠传递；②大量数据的分析处理。计算机技术和信息技术就是解决这两个问题的途径。例如加拿大建立了以加拿大猪改良中心(cCSI)为龙头，省／地区改良中心为中介和育种场为基础的国家猪改良方案。这一方案能够使每个参与者共同测定种猪、记录生产性能数据和对种猪进行遗传评估。改良方案以独立而准确的数据、公开而可用的结果为基础，所有个体的育种值都可以从互联网上浏览。育种者可以对种猪之间进行比较，然后通过人工授精(AI)获得自己所需要的遗传素材，改良自己的种猪。

网络信息共享还包括各种网上生物多样性数据库系统和动物基因组数据库系统，许多网站不仅提供畜禽信息的咨询和服务，还提供专家建议、网络讨论等，使畜禽育种达到省时省力、节约经费、准确高效的目的。

3．2人工智能专家系统和决策支持系统追求计算机智能化，一直是应用计算机信息技术解决问题的研究者们梦寐的更高境界，畜禽育种对计算机信息技术的应用同样不例外。人工智能专家系统是以计算机技术、信息技术为基础，进行数据库建立、遗传评估、计算机模拟、图像分析、网络运用，并综合遗传育种专家的经验，使畜禽育种智能化的系统。它可根据规则化知识推理来替代人类专家寻找解决问题的方法或答案，可使专家的专长不受时空限制而扩展应用。决策支持系统是一个用来支持决策行为的，以计算机信息技术为基础的系统，专门用于处理半结构化问题。1989年， Sctunisseur等开发了蛋鸡管理专家系统，该系统分析鸡群每周的生产数据，寻找影响鸡群利润的主要管理问题；计算管理问题造成的经济损失，并给出解决这些问题的特定建议，从而提高鸡群的收益。近年来，我国已开始研究各种专家系统和决策支持系统，如猪场育种专家系统，生产管理专家系统，中国地方猪种遗传性保存决策支持系统，机械化养鸡场电脑管理决策系统等。

4发展趋势、存在问题及其解决办法

4．1发展趋势随着信息高速公路的发展，越来越多的有关动物的资料实现电子化，越来越多的科研单位和企业通过建立网上数据库向用户提供有偿服务、技术转让或者通过网上公共数据库索取服务，实现国际性的交流合作。生物数据海量增加，基因组数据极端复杂，推动产生一门新学科——生物信息学(Bioinformafics)：是生物学与计算机科学以及应用数学等学科相互交叉而形成的一门新兴学科，是研究生物基因组，揭示生命奥秘的有力工具。数据的产生、搜索和分析，都必须依靠计算机和网络，都必须发展数据库、算法和程序，这就是生物信息学的使命。将生物信息学应用于畜禽育种中，可寻找显著影响畜禽经济性状的有关基因，开展分子育种，促进畜禽育种改良。同时各种软件、程序和系统的大力开发应用，也开拓了计算机信息技术在畜禽育种中的应用领域。现在的SAS程序和SPSS程序已发展成为较成熟的统计软件，可以方便地进行各种统计分析，结合蒙特卡罗等方法能进行数据模拟，而应用作图软件可以作图；很多的农业相关专家决策与信息技术系统，通过计算机和网络极大的满足了畜禽育种中对计算机信息技术的高层次应用。另外多媒体有效地结合了计算机以及传统的视听技术，是多重科技的整合与呈现。在畜禽育种中可用于畜禽档案管理与品种资源数据库的开发，教育训练与辅助教学，分子生物学中的电泳图谱存储及计算机辅助分析、多媒体环境下模拟聚合酶链式反应(PCR)、计算机分子建模等。因此，结合数据网络化、生物信息学的发展、软件程序的开发和多媒体的广泛应用，相信计算机信息技术在畜禽育种中的应用有更为广阔的前景。

4．2存在的问题及解决的办法  我国畜禽育种计算机信息技术的应用已初见成效，但同时存在着信息资源数量和质量还不能满足畜牧业生产、科研、管理的需要；缺乏具有计算机知识和网络应用知识的畜禽育种研究人才；软件开发研究工作也很薄弱，总体水平仍然不高。因此应该从以下五个方面加以解决：①提高信息意识。目前我国广大农牧民、基层科技人员以及政府部门的有关领导的信息意识仍然比较淡薄，使本来就很少的信息资源得不到利用，这对我国畜禽育种现代化进程很不利，因此，应该尽快提高人们的信息意识。②提高信息资源的数量、质量及其共享性。我国的数据库数量大约是全世界的1／10，但数据量却是世界的1／100。畜牧业数据库的实际情况更差，共享性也差。因此，针对这个问题，在继续扩大现存数据库数量的同时，应该充分收集信息资源，将视野拓宽到与畜牧业相关的各个领域，逐步建立起大型的综合畜牧业网络数据库，以满足各阶层的需求。③加大软件开发力度。硬件靠软件支持，拥有高质量的软件是畜禽育种的关键。虽然我们已经有一些相当不错的软件程序，但据统计，现有农业专家系统、模拟模型系统和决策支持系统等农业信息软件中，成功应用的只有30％。所以计算机信息技术应用于畜禽育种，首先得对传统的和经验性的生产管理进行量化、规范集成和智能化，形成各种专家系统及辅助决策系统。④增加信息技术环境的投资。虽然我国信息工程的基础设施有了迅速改善，先后建立了一批信息中心和信息网络，但与发达国家相比还存在较大差距，有待进一步加大投资力度。⑤建立健全畜牧业信息市场体系。畜牧业信息市场包括信息网络建设、数据库建立、信息技术开发及应用、畜牧业信息咨询服务业等。我国从1996年开始，国家科技部组织全国15个部门、单位，开发了“农业专家决策与信息技术系统”，该系统可向公众发布全球农业技术发展状况，为决策者提供科学依据，为生产者提供实用技术及相关信息。现已初具规模，但还需逐步完善。

    尽管我国计算机信息技术起步较晚，资金投入不足，但发展速度快，潜力巨大。所以找准问题，有的放矢，计算机信息技术在畜禽育种中的应用必然成为今后遗传育种的大趋势。

云南畜牧兽医(2005年第3期)

谢丽韫 刘学洪(云南农业大学动物科学技术学院。云南  昆明650201)