CN110892878A - 三元杂交培育方法与训练方法及设备 - Google Patents
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Abstract
一种三元杂交培育方法与训练方法及设备。该三元杂交培育方法，包括：第一选育经第一对象和第二对象两元杂交的第一子代，其中，所述第一对象被第一功能基因定位，所述第二对象被第二功能基因定位；第二选育经第一对象和第三对象两元杂交的第二子代，其中，所述第三对象被第三功能基因定位；利用所述第一子代和第二子代繁育目标对象。
Description
技术领域
本公开的实施例涉及一种三元杂交培育方法与训练方法及设备。
背景技术
近年来，随着生活水平的提高人们对牛肉的需求越来越大，牛肉的品质和口感也越来越受到大家的关注。不仅仅要求牛肉食用口感多汁软嫩、具有特殊的香气，还希望牛的高端部位肉横切面具有鲜明的大理石花纹，这种品质和口感的高端品质牛肉目前主要以进口为主、且价格昂贵。
现有技术中，为获得高端品质牛肉，主要是利用外来牛(父本)与本地牛(母本)二元杂交(二元杂交也称简单杂交，即用两个品种或品系进行杂交，所得一代杂交种)获得新品种，但与外来牛杂交的母牛受精率低从而影响种群扩繁，且后代体格较小，耐粗饲能力差，饲养成本高。
公开内容
本公开实施例提供了一种三元杂交培育方法与训练方法及设备，该三元杂交培育方法能够培育出种群扩繁能力强、生长性能好、产肉率高、肉质细嫩多汁，高端部位肉具有明显的大理石花纹的新品种，该新品种牛耐粗饲能力强，饲养成本经济实惠。
根据本公开的一方面，至少一个实施例提供了一种三元杂交培育方法，包括：第一选育经第一对象和第二对象两元杂交的第一子代，其中，所述第一对象被第一功能基因定位，所述第二对象被第二功能基因定位；第二选育经第一对象和第三对象两元杂交的第二子代，其中，所述第三对象被第三功能基因定位；利用所述第一子代和第二子代繁育目标对象。
根据本公开的另一方面，至少一个实施例还提供了一种训练第一神经网络模型的方法，或者训练第二神经网络模型的方法，或者训练第三神经网络模型的方法。
根据本公开的另一方面，至少一个实施例还提供了一种训练设备，包括：处理器，适于实现各指令；以及存储器，适于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述训练第一神经网络模型、或者训练第二神经网络模型、或者训练第三神经网络模型的方法。
根据本公开的另一方面，至少一个实施例还提供了一种计算机可读的非易失性存储介质，存储有计算机程序指令，当计算机执行所述计算机程序指令时，执行上述训练第一神经网络模型、或者训练第二神经网络模型、或者训练第三神经网络模型的方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
在附图中：
图1是根据本公开实施例的一种三元杂交培育方法的流程图；
图2是根据本公开实施例的一种卷积神经网络的处理过程示意图；
图3是根据本公开实施例的一种训练设备的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为获得高端品质牛肉，当前主要是利用外来牛(父本)与本地牛(母本)二元杂交(二元杂交也称简单杂交，即用两个品种或品系进行杂交，所得一代杂交种)获得新品种。该外来牛如德国黄牛、西门塔尔牛、利木赞、皮尔蒙特、海福特或红安格斯。该本地牛如本地黄牛。虽然利用外来牛与本地黄牛进行二元或多元杂交获得的新品种具有了良好的生长趋势与产肉性能，但高档部位肉的品级与进口高端肉相比还是具有一定差距，主要表现在肌间脂肪沉淀上，另外该新品种的繁殖率较低，且后代育肥期饲喂成本高。
本公开的至少一个实施例提供了一种三元杂交培育方法，如图1所示为该三元杂交培育方法的流程图，该三元杂交培育方法至少解决与外来牛杂交的母牛受精率低、后代体格较小，耐粗饲能力差的问题。该三元杂交培育方法包括：
步骤S101，第一选育经第一对象和第二对象两元杂交的第一子代，其中，第一对象被第一功能基因定位，第二对象被第二功能基因定位；
步骤S102，第二选育经第一对象和第三对象两元杂交的第二子代，其中，第三对象被第三功能基因定位；
步骤S103，利用第一子代和第二子代繁育目标对象。
这里，第一对象为和牛母本。具体的，第一对象为纯血日本黑毛和牛母本，成年母牛体重约620千克、公牛约950千克，犊牛经27月龄育肥，体重达700千克以上，平均日增重1.2千克以上。日本和牛是当今世界公认的品质最优秀的良种肉牛，其肉大理石花纹明显，又称″雪花肉″。由于日本和牛的肉多汁细嫩、肌肉脂肪中饱和脂肪酸含量很低，风味独特，肉用价值极高，在日本被视为″国宝″，在西欧市场也极其昂贵。日本和牛是日本十分珍贵的优质肉牛品种资源。
这里，第二对象为安格斯父本。安格斯牛具有良好的肉用性能，被认为是世界上专门化肉牛品种中的典型品种之一。表现早熟，以被毛黑色和无角为其重要特征，故也称其为无角黑牛。该牛体躯低翻、结实、头小而方，额宽，体躯宽深，呈圆筒形，四肢短而直，前后档较宽，全身肌肉丰满，具有现代肉牛的典型体型。胴体品质高，出肉多，屠宰率一般为60％一65％，肌肉大理石纹很好。安格斯牛成年公牛平均活重700--900千克，母牛500--600千克，犊牛平均初生重25-32千克，成年体高公母牛分别为130.8厘米和118.9厘米，哺乳期日增重900-1000克，育肥期日增重(1.5岁以内)平均0.7-0.9千克。
这里，第三对象为海福特父本。海福特牛产于英国英格南的海福特县，是世界上最古老的早熟中小型肉牛品种，后经美国多年的改良选育，成为美国特有肉牛品种-无角海福特牛，其牛体躯宽大，前胸发达，全身肌肉丰满，头短，额宽，颈短粗，颈垂及前后区发达，背腰平直而宽，肋骨张开，四肢端正而短，躯干呈圆筒形，具有典型的肉用牛的长方体型。被毛，除头、颈垂、腹下、四肢下部和尾端为白色外，其他部分均为红棕色，皮肤为橙红色。犊牛初生重，公为34公斤，母为32公斤；12个月龄体重达400公斤，平均日增重1公斤以上。成年体重，公牛为1000-1100斤，母牛为600-750公斤。出生后400天屠宰时，屠宰率为60-65％，净肉率达57％。肉质细嫩，味道鲜美，肌纤维间沉积脂肪丰富，肉呈大理石状。海福特牛具有体质强壮、较耐粗饲、适于放牧饲养、产肉率高等特点。
在步骤S101中，第一选育经第一对象和第二对象两元杂交的第一子代，其中，第一对象被第一功能基因定位，第二对象被第二功能基因定位。第一功能基因定位第一经济性状，第一经济性状至少包括肉质性状和繁殖性状；第二功能基因定位第二经济性状，第二经济性状至少包括生长性状和繁殖性状。可选的，第一经济性状还可包括生长性状和外貌性状，第二经济性状还可包括肉质性状和外貌性状。
需要说明的是，参照分子育种技术，动物的经济性状(上述经济性状以及产奶量、胴体量、肌间脂肪沉积等)属于数量性状范畴，受多个等位基因控制，呈共显性。第一选育经第一对象和第二对象两元杂交的第一子代包括：第一选育稳定遗传第一功能基因和第二功能基因的第一子代，其中，如果经第一对象和第二对象两元杂交的杂交子代达到第四经济性状，则杂交子代为稳定遗传第一功能基因和第二功能基因的第一子代，第四经济性状至少包括肉质性状、繁殖性状和生长性状。例如，如果杂交子代的达到生长性状为16个月体重达到600公斤、肉质性状为高端部位肉有明显的大理石花纹、且繁殖性状为受精率达到预设阈值的第四经济性状，则杂交子代为第一选育的第一子代。具体选育标准如下：
生长性能：16个月体重达到600公斤；
净肉率：40-42％，或者40％以上；
高端部位肉有明显的大理石花纹；
高端部位肉质细嫩多汁，达到西式料理的制作标准。
受精率：大于预设阈值。
在步骤S102中，第二选育经第一对象和第三对象两元杂交的第二子代，其中，第三对象被第三功能基因定位。第三功能基因定位第三经济性状，第三经济性状至少包括生长性状和繁殖性状。这里，第二选育经第一对象和第三对象两元杂交的第二子代包括：第二选育稳定遗传第一功能基因和第三功能基因的第二子代，其中，如果经第一对象和第三对象两元杂交的杂交子代达到第五经济性状，则杂交子代为稳定遗传第一功能基因和第三功能基因的第二子代，第五经济性状至少包括肉质性状、繁殖性状和生长性状。
可选的，如果经第一对象和第三对象两元杂交的杂交子代达到生长性状为16个月体重达到600公斤、肉质性状为高端部位肉有明显的大理石花纹、且繁殖性状为受精率达到预设阈值的第五经济性状，则杂交子代为第二选育的第二子代。
在步骤S103中，利用第一子代和第二子代繁育目标对象。其中，利用第一子代和第二子代繁育目标对象包括：第三选育经第一子代和第二子代杂交的第三子代，利用第三子代固定横交繁育目标对象。这里，第三选育稳定遗传第一功能基因、第二功能基因和第三功能基因的第三子代，其中，如果经第一子代和第二子代杂交的杂交子代达到第六经济性状，则繁育子代为稳定遗传第一功能基因、第二功能基因和第三功能基因的第三子代，第六经济性状至少包括肉质性状、繁殖性状和生长性状。
本公开利用和牛的优质肉质特点，海福特牛与安格斯的优良生长特性，以和牛为母本，海福特与安格斯分别为父本，进行分别杂交获得杂交子代，通过上述选育标准对杂交子代进行选育获得第一子代和第二子代。例如，第一子代为公系，第二子代为母系，优良的第一子代与第二子代再进行杂交生产第三子代，由此第三子代可以获得三种品质肉牛(和牛、海福特与安格斯)的优势性能。通过将第三子代进行横交固定建立新品系核心群(还可利用胚胎移植繁育技术迅速扩繁)，经第三子代横交固定产生的后代可具有良好的生产性能与高品质肉质，完全具备高端肉牛的标准与特质。此外，经第三子代横交固定产生的后代种群扩繁能力强、耐粗饲能力强，饲养成本经济实惠。
需要说明的是，还可以通过市场应用、需求标准与经济价值来倒推选育第一子代、第二子代和第三子代的培育方向。
需要说明的是，现有技术中主要通过观察牛的显性性状来确定第一对象、第二对象和第三对象。在本公开中，还包括：基于已训练第一神经网络模型确定第一对象，其中，第一神经网络模型基于第一经济性状数据确定被第一功能基因定位的第一对象；基于已训练第二神经网络模型确定第二对象，其中，第二神经网络模型基于第二经济性状数据确定被第二功能基因定位的第二对象；基于已训练第三神经网络模型确定第三对象，其中，第三神经网络模型基于第三经济性状数据确定被第三功能基因定位的第三对象。
上述神经网络模型可以为各种适合类型的神经网络模型，并且在用于确定第一对象或第二对象或第三对象之前，可以采用大量数据进行事先训练、调整参数。下面，该神经网络以卷积神经网络为例进行说明。卷积神经网络(CNN)是局部连接网络。卷积神经网络在获取到待选用的牛的第一经济性状数据、或第二经济性状数据、或第三经济性状数据后，依次经过若干个处理过程(如图2中的每个层级)后输出识别结果，该识别结果可以被第一功能基因定位的概率、或被第二功能基因定位的概率、或被第三功能基因定位的概率。每个层级的处理过程可包括：卷积(convolution)以及下采样(down-sampling)。对于一个卷积核将其与给定的第一经济性状数据或第二经济性状数据执行卷积就可以提取该第一经济性状数据、或第二经济性状数据、或第三经济性状数据的特征，不同的卷积核可以提取不同的特征。概况地讲，卷积层的计算方法可以根据如下公式进行：
其中，σ表示激活函数；imgMat表示经济性状矩阵；W表示卷积核；“
”表示卷积操作；b表示偏置值。每个层级的处理过程根据需要还可以包括归一化处理(例如，LCN，即local constant normalization)等。
本公开的实施例可经由例如卷积神经网络对待选用的牛的第一经济性状数据、或第二经济性状数据、或第三经济性状数据执行卷积操作，以确定第一对象、或者第二对象、或者第三对象，确定出的第一对象被第一功能基因强定位，具备优秀的品质肉质特性；确定出的第二对象被第二功能基因强定位，具备优良的生长特性；确定出的第三对象被第三功能基因强定位，具备优良的生长特性。
需要说明的是，在附图2的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本公开的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本公开实施例的方法。
本公开的至少一个实施例还提供了一种训练设备，该训练设备可以有多种实现方式，例如可以通过单个计算机实现，也可以通过多个计算机实现，还可以部署在云端等来实现，或者这些方式的组合。如图3所示，该训练设备包括处理器301以及存储器302，该存储器302配置为存储计算机程序指令，计算机程序指令适于由处理器加载并执行上述训练第一神经网络模型、或者训练第二神经网络模型、或者训练第三神经网络模型的方法。该处理器301可以为各种适用的处理器，例如实现为中央处理器、微处理器、嵌入处理器等形式，可以采用X86、ARM等架构；存储器302可以为各种适用的存储装置，包括但不限于磁存储装置、半导体存储装置、光存储装置等，并且可以布置为单个存储装置、存储装置阵列或分布式存储装置，本公开的实施例对这些不作限制。
本公开的至少一个实施例还提供了一种计算机可读的非易失性存储介质，存储计算机程序指令，当计算机执行程序指令时，执行上述训练第一神经网络模型、或者训练第二神经网络模型、或者训练第三神经网络模型的方法。
需要说明的是，对于上述的训练设备和存储介质的实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作或模块组合，但是本领域技术人员应该知悉，本公开并不受所描述的动作顺序或模块连接的限制，因为依据本公开，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行，某些模块可以采用其他连接方式。
本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于一种实施例，上述实施例序号仅仅为了描述，所涉及的动作和模块并不一定是本公开所必须的。在本公开的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上仅是本公开的一种实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本公开的保护范围。
Claims (10)
1.一种三元杂交培育方法，包括：
第一选育经第一对象和第二对象两元杂交的第一子代，其中，所述第一对象被第一功能基因定位，所述第二对象被第二功能基因定位；
第二选育经第一对象和第三对象两元杂交的第二子代，其中，所述第三对象被第三功能基因定位；
利用所述第一子代和第二子代繁育目标对象。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一功能基因定位第一经济性状，所述第一经济性状至少包括肉质性状和繁殖性状；所述第二功能基因定位第二经济性状，所述第二经济性状至少包括生长性状和繁殖性状；所述第三功能基因定位第三经济性状，所述第三经济性状至少包括生长性状和繁殖性状。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，第一选育经第一对象和第二对象两元杂交的第一子代包括：
第一选育稳定遗传第一功能基因和第二功能基因的第一子代，其中，如果经第一对象和第二对象两元杂交的杂交子代达到第四经济性状，则所述杂交子代为稳定遗传第一功能基因和第二功能基因的第一子代，所述第四经济性状至少包括肉质性状、繁殖性状和生长性状。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，第一选育稳定遗传第一功能基因和第二功能基因的第一子代包括：
如果所述杂交子代的达到生长性状为16个月体重达到600公斤、肉质性状为高端部位肉有明显的大理石花纹、且繁殖性状为受精率达到预设阈值的第四经济性状，则所述杂交子代为第一选育的第一子代。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，第二选育经第一对象和第三对象两元杂交的第二子代包括：
第二选育稳定遗传第一功能基因和第三功能基因的第二子代，其中，如果经第一对象和第三对象两元杂交的杂交子代达到第五经济性状，则所述杂交子代为稳定遗传第一功能基因和第三功能基因的第二子代，所述第五经济性状至少包括肉质性状、繁殖性状和生长性状。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，第二选育稳定遗传第一功能基因和第三功能基因的第二子代包括：
如果所述杂交子代的达到生长性状为16个月体重达到600公斤、肉质性状为高端部位肉有明显的大理石花纹、且繁殖性状为受精率达到预设阈值的第五经济性状，则所述杂交子代为第二选育的第二子代。
7.根据权利要求2所述的方法，其中，利用所述第一子代和第二子代繁育目标对象包括：
第三选育经第一子代和第二子代杂交的第三子代，利用所述第三子代固定横交繁育目标对象。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，第三选育经第一子代和第二子代杂交的第三子代包括：
第三选育稳定遗传第一功能基因、第二功能基因和第三功能基因的第三子代，其中，如果经第一子代和第二子代杂交的杂交子代达到第六经济性状，则所述繁育子代为稳定遗传第一功能基因、第二功能基因和第三功能基因的第三子代，所述第六经济性状至少包括肉质性状、繁殖性状和生长性状。
9.根据权利要求2所述的方法，其中，所述方法还包括：
基于已训练第一神经网络模型确定第一对象，其中，所述第一神经网络模型基于第一经济性状数据确定被第一功能基因定位的第一对象；
基于已训练第二神经网络模型确定第二对象，其中，所述第二神经网络模型基于第二经济性状数据确定被第二功能基因定位的第二对象；
基于已训练第三神经网络模型确定第三对象，其中，所述第三神经网络模型基于第三经济性状数据确定被第三功能基因定位的第三对象。
10.根据权利要求1-9所述的方法，其中，所述第一对象为和牛母本，所述第二对象为安格斯父本，所述第三对象为海福特父本。
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Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
| EP1846575A1 (en) * | 2005-01-13 | 2007-10-24 | The Curators of the University of Missouri | Dna markers for cattle growth |
| CN103181366A (zh) * | 2011-12-29 | 2013-07-03 | 北京富通华生物科技有限公司 | 一种富含雪花大理石花纹肉质的杂交和牛饲养方法 |
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-
2019
- 2019-12-05 CN CN201911239211.XA patent/CN110892878A/zh active Pending
Patent Citations (6)
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