关键词：猪，有机生产，繁殖，模拟
循环育种系统有自己的后备母猪提供有机猪生产。对于有机猪选择和生产，在循环繁殖系统中来自传统育种线路的约克夏和长白猪的遗传性状价值最高。约克夏和长白猪种畜两个品种循环的系统是目前荷兰有机猪生产经济盈利能力和可用性的最佳组合。
介绍
2008年有机食品的营业额在荷兰是h583百万，对应2.1%的市场份额（Biomonitor Jaarrapport，2009）。在欧洲联盟（欧盟），2008年取得的最高交易额分别为：德国（h5850百万）、法国（h2591百万）、英国（h2440百万）、意大利（h2000百万）。2009年有机肉类在荷兰的营业额是h94.5百万。2009年，在荷兰有机猪肉占总有机肉市场份额的11.5%（h10.9百万）（Biomonitor Jaarrapport，2009）。在荷兰有机猪产业比传统养猪业的规模要小。在2007年，大约有60个有机猪群，共有约5000头母猪，相比之下，大约有8700个传统的猪群共有超过100万母猪（Hoste et al.，2007）。
荷兰有机猪群使用常规的种畜育种。母猪换代都通过购买后备母猪，取代了传统的猪饲养和养殖场（自己替换）的育种方式。两种方法都有明显的局限性。首先，目前母猪替代率在荷兰有机猪群常常超过总平均的30%，而欧盟法规要求现在的有机畜牧业（2092/91）母猪替换率不超过每年传统方式替换的20%。第二，许多荷兰有机畜群太小而不能成功的为自己生产后备母猪。因此，显然需要选择育种策略以提供荷兰有机猪生产者后备母猪。
在Hoste et al.的可行性研究中（2007），对可以提供荷兰有机猪行业后备母猪的各种养殖结构进行了比较。专门从事生产F1代后备母猪的有机饲养的猪群，建立起另一个纯种畜群的繁殖线，对牧场母猪进行更换，这个繁育系统对荷兰有机猪的生产具有最高的可能性。
在这项研究中，为了评估荷兰有机猪行业这三个潜在繁殖结构与不同组合的常规遗传线路分析研究了经济和遗传模型。由于纯种母猪繁殖线和一些杂种母猪的繁殖线路的繁殖和产仔性能没有可用的有机生产环境，这些线的繁殖性能不得不以传统的生产环境中的性能进行模拟。这种方法假设缺乏环境会影响繁殖和产仔性能的基因型（G×E），如产仔大小、断奶前死亡率、断奶到发情间隔及母猪淘汰率等。
据我们所知，在有机和常规生产环境中，G×E相互作用对繁殖性能特征的影响没有被研究过。如果存在，G×E相互作用可能影响经济效益最高的经济品种和有机猪生产育种结构的选择。例如肥育特征，减弱G×E相互作用的因素，在传统和有机猪生产环境被发现（Boelling et al.，2003；Wallenbecket al.，2009，Brandt et al.，2010）。然而，传统的环境中表现最好的一个品种在有机环境中也是这样（Brandt et al.，2010）。
这个研究的目的是明确提供荷兰有机猪生产部门充足后备母猪的最好的品种以及育种策略。
材料与方法
数据
2006年和2007年，曾有关与荷兰有机饲养与传统饲养方式中母猪与产仔性状对利润的影响。2006年的研究，其数据收集关于11个有机畜群（共1514头母猪）和589个传统的牲畜（共21753头母猪）。2007年的研究中，总共有14个有机牛群（2386头母猪）和633个传统的畜群（255317头母猪）。有机牛群平均150头母猪在生产（80到250），而传统的畜群有平均360头母猪（60到2000）。母猪和窝产仔性能数据包括产仔率、初次产仔百分比、窝产仔数、每窝产活仔猪数、每窝仔猪产死胎数，哺乳期长度、断奶前死亡率、窝断奶数量、从断奶到发情期的天数、年产仔数、每年断奶小猪的数量、每年母猪淘汰率。
所有有机畜群经Skal认证，Skal是基于欧盟法规834/2007和889/2008的荷兰有机生产的法定检验机构。所有传统及有机猪群所用的人工授精精液来自Dutch AI organisation K.I. Nederland。在有机猪群中，怀孕母猪被隔离到专门的房间（每头母猪最小空间为2.5m2），这个房间链接一个户外的空间（每头母猪最小空间为1.9m2）并且有额外的牧草。室内区域铺有厚厚的稻草用于卧寝，户外区域为混凝土地板。在传统的畜群养殖中，怀孕母猪被单独安置（每头母猪最小空间为1.0-1.3m2），或被群养（每头母猪最小空间为2.25m2）。地板一部分为板条一部分为混凝土部分。有机饲养母猪在单独的室内产仔（每头母猪最小空间为7.5m2）室内有深草床。户外区域的空间（每头母猪最小空间为1.9m2）为混凝土地板，没有限位栏。传统的饲养方式，母猪在室内产仔，并且被安置在单独的限位栏里（每头母猪最小空间为1.0-1.3m2）。哺乳仔猪被饲养在封闭层（每头仔猪最小空间为1.9m2）。一般来说，小有机畜群（100头母猪）每三周出产一批小猪，而在较大的有机畜群（大于100头母猪）每周都会有一批小猪出生。传统的牲畜为3周批产小猪或每周批产小猪。无论在有机饲养还是传统饲养方式，通常不会对产仔进行监督。在有机和传统两种畜群中，雄性仔猪出生后即被阉割。在传统的畜群中，仔猪被键位和断牙，而这些程序在有机畜群中是不允许的。在有机畜群中仔猪至少40天后断奶，而在传统的畜群中平均断奶年龄约25天。有机饲养要求饲养原料中至少80%为有机原料，并且饲料中不含有含骨粉、合成氨基酸、转基因原料及抗菌剂，而传统的牲畜使用多种标准商用饲料。有机畜群，母猪饲养水平平均为：妊娠末期3.0-3.5公斤/天、哺乳末期约7.0公斤/天。传统的牲畜，母猪饲养水平平均为：妊娠末期2.3-2.4公斤/天、哺乳末期5.5-6.0公斤/天。
在这个调查中的所有种畜起源于TOPIGS育种公司，Vught，荷兰。其繁殖线路为商业化的TOPIGS母猪交叉路线：荷兰长白1×约克夏（L1Y）；T-line×芬兰长白猪（TF）；长白2×荷兰长白1（L2L1）；长白2×约克夏（L2Y）。F是一个芬兰长白猪线；L1是荷兰长白猪线；L2是于35年前从各种长白猪形成的繁殖线；T是起源于 Saddleback 和 Schwa¨ bisch–Ha¨ llisches的繁殖线；Y是一个约克夏（即大白猪）繁殖线。研究中的有机畜群包含使用L1Y或TF交叉路线，通过购买常规育种畜群的L1Y或TF繁殖系统或自繁育种的后备母猪进行母猪替换。常规畜群使用所有上述繁殖线，通过购买后备母猪进行母猪替换，采购优秀的父系母系品种繁殖后备母猪或自繁育种。传统的畜群用TOPIGS p线、E-线（约克夏）和D-线（杜洛克猪）作为终端公猪线，而有机牛群只用一个TOPIGS P-线。这项关于母猪和繁殖性能的研究报告只包括TOPIGS P繁殖线的生产数据。
研究方法
收集到的有机和常规畜群的母猪和繁殖性能数据被用来模拟在有机的生产环境各种母猪组合的繁殖线以及三中繁殖结构的性能。养殖结构包括：（i）有机饲养牲畜生产F1代后备母猪（OrgBS）。在OrgBS，有限数量的特定有机饲养猪群为所有商业有机畜群生产F1代后备母猪。这些商业性畜群通过F1代后备母猪与TOPIGS p线公猪交配产生的F2代商品猪。（ii）成熟育种系统（FlowerBS）。在该系统中，基于大量的纯种母猪有机畜群的替换育种和商品猪生产的数据建立一个专用的有机繁殖线，纯种母猪与终端AI公猪交配生产F1代商品猪；（iii）双线循环育种系统（RotBS），包含两个传统繁殖线，是一个封闭的繁殖结构。两种不同线的常规AI公猪是用于替代世代，杂交母猪被保留作为繁殖库。
德•弗里斯（1989）的模型被用来模拟有机饲养条件下各种组合结构和母猪的线路的经济性能。该模型应用于荷兰的情况。生产效率计算为后代输出每公斤总净成本（公斤胴体重量）减去屠体质量调整价格。总净成本被定义为繁殖成本减去扑杀母猪回报加后代成本。有机条件下繁殖线的性能，和荷兰有机猪生产者（Hoste，2009）成本价格计算被输入作为模型。实际有机条件下的性能数据都只有两个繁殖线（L1Y和TF）。因此，四个有机条件下杂交母猪线路的性能模拟如下：首先，有机条件下纯种母猪线路的繁殖性能特征（F，L1、L2、T、Y）被模拟，根据公式：模拟的有机纯种性能=常规纯种性能+（有机杂种性能-常规杂种性能）。在常规饲养条件下的纯种性能的值来自TOPIGS育种公司。收集有机和传统的杂种性能值作为调查母猪和繁殖性能的一部分。母猪和繁殖性能特征包括：产仔率、初次产仔百分比、窝产仔数、每窝产活仔猪数、每窝仔猪产死胎数，哺乳期长度、断奶前死亡率、窝断奶数量、从断奶到发情期的天数、年产仔数、每年断奶小猪的数量、母猪年淘汰率。第二，对四个杂交繁殖线的每个两个线路进行了遗传距离（即L1Y最大杂交优势为70%，TF、L2L1和L2Y的最大杂交优势为100%）和母猪繁殖性能特征杂种优势百分比（每窝产活仔数：17%；每窝仔猪流产：27%；断奶前死亡率：27%；间隔断奶到发情：23%）的计算杂种优势的百分比数据来自TOPIGS育种公司（未发表过的数据）。随后，基于模拟的繁殖线性能，该模型用来计算有机猪生产繁殖性状的经济价值。上述母猪和繁殖性能特征也用于模拟纯种有机性能。根据这些经济价值，计算各种组合结构和繁殖线的每头母猪的利润（欧元）。
使用SelAction（Rutten et al.，2002）软件对选择结果进行预测。两个内容进行分析：（i）一个常规育种计划中的常规育种遗传进展情况。这个内容适用于使用传统的遗传学的OrgBS、RotBS的养殖结构。（ii）有机养殖情况的遗传进展的项目被制定为一个单独的有机培育计划。这个项目适用于在有机的生产环境使用纯种母猪线的FlowerBS系统。在有机饲养情况，计算了三种情况内容。第一种情况，假设有一个理想的繁殖结构，具有5000头母猪和相应的小猪出生记录：出生体重、断奶前死亡率。第二种情况，假定一个母猪规模为5000头，但是没有小猪出生的个体登记出生体重、断奶前死亡率。第三种情况，假定具有小猪的出生体重、断奶前死亡率，但母猪规模为2000。由德•弗里斯（1989）的模型导出的繁殖性状的经济价值和方差组件（即遗传参数）作为SelAction软件的输入常量，方差分量在常规条件下估算。
表1 2006年到2007年有机和常规饲养条件下的畜群杂交母猪的繁殖性能的平均值
aL1Y5：荷兰长白1×约克夏（L1Y）； TF5：T-line×芬兰长白猪（TF）；Rot：L1、F、T 和 Y 线交叉循环。.
遗传滞后被定义为通过后代商品猪的遗传信息推算三种繁殖结构中祖代的遗传进展所需的时间。
结果
收集的2006年到2007年荷兰有机和常规喂养条件下的畜群杂交母猪的繁殖性能数据首先分析比较在不同的两个喂养方式的繁殖和产仔性能。表1中给出每个农业系统和杂交路线的分析结果。
有机畜群与传统畜群的相比，产仔率较低，但窝产活仔数较高。有机畜群相比传统的畜群断奶前死亡率相当高。平均而言，有机畜群每窝断奶仔猪比传统的畜群少。无论在有机畜群，还是传统畜群中，L1Y线的产仔数最大，但断奶前死亡率最高。有机畜群的循环繁殖系统的母猪断奶前死亡率最低，而TF线在传统畜群断奶前死亡率最低。
表2给出了在有机条件下纯种母猪线的模拟性能。经济模型分析的结果如表3所示。OrgBS是一个专门生产F1代后备母猪的有机种猪群，OrgBS繁殖结构的母猪拥有最高利润，其后是循环育种系统（RotBS）和纯种有机母猪线（FlowerBS）。约克夏（Y）杂交线相比三个繁殖结构中所有的其他线路的利润率更高。
表4显示了常规和有机饲养的条件下所选内容的预测结果。OrgBS和RotBS都使用传统的遗传学，因此遗传进展是由常规育种方案取得的进展决定。FlowerBS系统使用纯种有机的繁殖线，因此遗传进展的取得是由与有机饲养的条件下取得的进展决定。对于有机饲养情况，分析了三个选项。
表2模拟有机条件下纯种母猪路线的繁殖和产仔性能。
表3 不同的母猪繁殖结构和线路下母猪的利润
表4 常规和有机饲养的条件下所选内容的预测结果
a：利用常规遗传学
b：利用具有5000头母猪和相应的小猪出生记录的有机繁殖项目。
c：利用具有5000头母猪，但没有相应的小猪出生记录的有机繁殖项目。
d：利用具有2000头母猪和相应的小猪出生记录的有机繁殖项目。
预测结果显示Organic-1饲养条件下成本降低最多（欧元3.72 每头商品猪），Organic-1为具有5000头母猪和相应的小猪出生记录的有机繁殖项目。具有5000头母猪，但没有相应的小猪出生记录和具有2000头母猪及相应的小猪出生记录的有机繁殖项目，成本价格降低减少分别达7%和18%。，有机育种条件比常规育种条件在降低价格成本方面低4%。遗传滞后最短的是FlowerBS（2.3年），中间为OrgBS（2.8年），最长为RotBS（3.1年）。
讨论
在这项研究中，通过经济和遗传模拟评定繁殖结构和繁殖线路以评估它们提供荷兰有机猪业后备母猪的适用性。养殖结构包括（i）有机种猪群，专门生产F1后备母猪（OrgBS）；（ii）成熟育种体系，一个专门的纯种有机繁殖系（FlowerBS）；（iii）双线循环育种系统（RotBS）。总共对四个杂交母猪线（L1Y，TF，L2L1和L2Y）来自五个纯种线（F，L1、L2、T、Y）进行了评估。所有的线路都是来自荷兰TOPIGS繁殖育种公司。
分析数据（表1）表明，相比传统的畜群，有机畜群产仔率较低，每窝出生仔猪断奶前死亡率更高的。也有其他的研究报道，相比传统畜群，有机畜群的窝产仔数与断奶前死亡率更高（Edwards，1994；Mortensen et al.，1994）。在有机条件下的每胎产仔数更多的原因可解释为，相比传统条件下（4周），有机条件下（6周）的强制性再哺乳长度，相对较短（Xue et al.，1993；Dewey et al.，994；Le Cozler et al.，1997）。解释母猪的产仔数和哺乳期长度之间关系的生物机制仍是未知。有人认为，较长的再哺乳时间可以导致更高的排卵率和/或减少胚胎死亡率（Xue et al.，1993）。
本研究中得出的有机畜群相比传统的畜群有较高的断奶前死亡率在其他研究中也被证实（Marchant et al.，2000；Wallenbeck et al.， 2009b）。在有机生产环境死亡率更高是由各种因素引起的。这些因素包括产房宽松的空间，这使得母猪压死小猪的风险更大（Honeyman and Roush，2002；Wallenbeck et al.，2009b），成批安置和户外哺乳的环境使牧民监督照顾小猪的可能性更少（Wallenbeck et al.，2009 b），有时由于较低的温度导致体温过低温造成更高的死亡数目（Marchant et al.，2000；Wallenbeck et al.，2009b），由于在有机畜群较高的窝产仔数也造成了较高的的弱仔（Marchant et al.，2000；Bonde and Sørensen，2006），以及母猪产奶量降低，这可能与用于有机畜群的饲料成分有关（Bonde and Sørensen，2006）。低产仔率的有机畜群在文献中尚无报道。
作为有机畜群繁殖性能的调查数据，只有11至14个有机畜群（分别为2006年和2007年）和三个杂交系（即L1Y、TF和循环交叉线）的数据进行了经济和遗传模拟研究，来比较不同的遗传结构和育种线。模拟的结果表明在三个杂交系中，有一个或两个有机饲养畜群为整个有机猪行业生产F1后备母猪的养殖经济结构在荷兰（OrgBS）每头母猪取得了最高的利润率（表3）。其次是双线旋转育种系统（RotBS），最后是成熟育种系统（FlowerBS）。在RotBS系统，特别是在FlowerBS杂种优势的程度较低，这可以解释为什么这些育种结构与OrgBS相比经济性能较低。虽然在经济上有利，在荷兰实现OrgBS养殖结构可能存在实用性的缺点。首先，如果由于市场需求减少，有机仔猪生产畜群生产商品猪更少，有机饲养牲畜可能难以出售F1后备母猪。第二，在荷兰运输的动物是被禁止的，相对高密度的猪群可能给预防疾病暴发带来问题。最后，与荷兰有机生产的牧民讨论结果表明，出于卫生安全的原因，他们更喜欢一个“封闭”繁殖结构，而不是一个像OrgBS一样“开放”的结构。像RotBS这样的循环繁育系统是一个牧场自繁替换母猪的“封闭”系统的例子。一旦循环育种项目被实施，畜群仍然是封闭的，只需要购买AI精液生产后备母猪或商品猪。在循环繁育系统，种畜源于常规育种计划，但替换的后备母猪在一个有机环境被挑选，它们具有了适应有机环境的优势条件。此外，用于生产后备母猪的人工授精的公猪，可能根据有机的选择指数排名比以特征指数（如小猪生命力和育儿能力）排名更重要。一旦牧人选择两个或三个品种，循环育种系统的维系是相当简单（Buchanan et al.， 2004）。综上所述，这些因素使RotBS繁殖结构成为提供荷兰有机猪行业后备母猪的一个有吸引力的系统。
遗传模型分析表明，有机猪生产使用有机饲养的结构（如FlowerBS）最大的优势在成本降价方面（h3.72 /每代商品猪）。这个假设表明，相比传统的系统，5000繁殖母猪的规模在取得遗传进展数据方面是最优的，包括所有参与有机畜群数据收集的仔猪出生体重、断奶前死亡率。如果母猪人口规模是次优（2000母猪）或者小猪的个体数据未记录，有机饲养方案的成本价格可以分别降低7%和18%。使用传统育种环境的有机猪生产（如OrgBS和RotBS）比具有最佳母猪规模和小猪数据登记的有机饲养方案成本低4%。
虽然根据遗传的进展，FlowerBS系统可能只代表理想的繁殖结构，目前在荷兰实际实施这样一个繁殖结构并不可行。在整个荷兰所有有机畜群母猪的总数量规模大约是5000头，这意味着每一个有机畜群需要参与数据收集。
这似乎不太可能，因为许多荷兰有机畜群经营规模很小，没有任何行政育种程序经验，有的甚至没有管理软件系统。此外，建立和维护一个专用的有机养殖项目是昂贵的。然而，如果荷兰有机猪生产部门在未来大幅增加规模化的大小和程度，FlowerBS仍然是一个可行的选择，可以从现有的循环育种体系启动。
关于为荷兰有机部门选择一个适宜的母猪杂交线，研究结果表明，在有机和常规畜群中L1Y杂交线和循环杂交线每窝的断奶仔猪最高（表1）。必须指出的是，L1Y比其他杂交线的断奶前死亡率更高，被认为可能是不太理想的有机生产系统。然而，关于有机系统最好的品种选择，调查中每条杂交线有限的有机畜群不允许得出确定的结论。经济模拟研究结果表明，在OrgBS和RotBS系统中约克夏与长白猪的组合经济效益最高。在FlowerBS系统中，相比其他线，y线每头母猪拥有最高的利润率（表3）。Y线的良好性能，可以通过其高生产力（表2）解释。 Blair（2007）回顾了有机生产基因型的适应性，建议好的户外母猪特征重要包括繁殖力、良好的体形、强劲的活力、良好的母性行为。在极端的温度条件下，冷或热应激也是重要的户外养猪特征。在欧洲用于商业户外生产母猪通常有Saddleback、长白猪、大白猪和杜洛克猪杂交。荷兰为温带海洋性气候，有机生产主要发生在室内。相比户外养猪，室内饲养有机猪受极端环境温度的影响较小，因此与温度相关的性状不是那么重要。其他方面，室内有机生产的特征在很大程度上类似于户外生产，如母猪生产能力、小猪的生命力和母猪的寿命。其他利于有机生产的品种性状为Kelly et al.（2007）得出的结论：品种的选择也应该取决于畜群管理多产母猪能力。因此，基于本研究的结果，只要有机从业者能够处理较大的繁殖计划，对于荷兰有机部门选择约克夏繁殖线作为OrgBS或RotBS的一部分或FlowerBS结构一个纯种线可能是一个不错的选择。
结论
前面已经指出，在本研究中对经济和遗传模型进行的分析，我们没有考虑到基因型-环境（G×E）的相互作用对繁殖性能的影响，其原因是有机环境的纯种母猪繁殖线没有可用的调查数据。如果G×E相互作用的存在导致两种环境的纯种路线重新排列，育种策略和品种选择的结果将会受到影响。然而，传统和有机畜群的各杂交路线中每头母猪每年断奶仔猪数（表1）的相近排名的，表明至少G×E互相作用对这个重要的经济性状缺乏强有力的影响。
总之，对于荷兰有机猪生产者而言，一个或几个有机繁殖畜群为整个有机猪饲养行业生产后备母猪的饲养结构是经济上最可行的选择。然而，这种结构在疾病传播风险和市场需求方面有明显缺点。有机猪饲养行业实施单独的育种计划取得遗传进展最快，但由于在荷兰有机畜群有限的母猪规模和荷兰有机牧民有限的育种程序管理经验，这种计划当前不可行。循环繁殖结构可能是一个可行的选择，特别是与依据有机的选择指标评选的AI公猪结合。不管选择什么育种结构，约克夏繁殖线拥有最高的生产力和最高的经济收益。只要有机畜群管理条件提高到足以处理畜群的这个多产高度，对于荷兰有机部门约克夏繁殖线可能是一个不错的选择。
