Genotypic parameters for egg production in pure breed hens by using random regression model

ABSTRACT: This study aimed to test different genotypic and residual covariance matrix structures in random regression models to model the egg production of Barred Plymouth Rock and White Plymouth Rock hens aged between 5 and 12 months. In addition, we estimated broad-sense heritability, and environmental and genotypic correlations. Six random regression models were evaluated, and for each model, 12 genotypic and residual matrix structures were tested. The random regression model with linear intercept and unstructured covariance (UN) for a matrix of random effects and unstructured correlation (UNR) for residual matrix adequately model the egg production curve of hens of the two study breeds. Genotypic correlations ranged from 0.15 (between age of 5 and 12 months) to 0.99 (between age of 10 and 11 months) and increased based on the time elapsed. Egg production heritability between 5- and 12-month-old hens increased with age, varying from 0.15 to 0.51. From the age of 9 months onward, heritability was moderate with estimates of genotypic correlations higher than 90% at the age of 10, 11, and 12 months. Results suggested that selection of hens to improve egg production should commence at the ninth month of age.

RESUMO: Objetivou-se testar diferentes estruturas de matrizes de (co)variâncias genotípicas e residuais em modelos de regressão aleatória para modelar a produção de ovos do 5o ao 12o mês de idade de poedeiras das raças Plymouth Rock Barrada e Plymouth Rock Branca, bem como estimar a herdabilidade no sentido amplo e as correlações ambientais e genotípicas. Foram avaliados seis modelos de regressão aleatória e, para todos os modelos, foram testadas 12 estruturas das matrizes genotípicas e residuais. O modelo de regressão aleatória com intercepto linear com estrutura de (co)variância desestruturada (UN) para a matriz de efeitos aleatórios e correlação desestruturada (UNR) para a matriz de resíduos, modela adequadamente a curva de produção de ovos das aves das duas raças estudadas. As correlações genotípicas variaram de 0.15 (entre o 5o e o 12o mês) a 0.99 (entre o 10o e o 11o mês), aumentando conforme a proximidade entre os meses. As herdabilidades para a produção de ovos entre o 5o e o 12o mês de idade aumentam com o avanço da idade, variando de 0.15 a 0.51. A partir do nono mês de idade a herdabilidade é moderada com estimativas de correlações genotípicas superiores a 90% nos meses 10, 11 e 12. Sugere-se a seleção das poedeiras através de critérios fenotípicos a partir do 9o mês de idade das aves.

Genotypic parameters for egg production in pure breed hens by using random regression model / Parâmetros genotípicos para produção de ovos em raças puras utilizando metodologia de modelos mistos

This study aimed to test different genotypic and residual covariance matrix structures in random regression models to model the egg production of Barred Plymouth Rock and White Plymouth Rock hens aged between 5 and 12 months. In addition, we estimated broad-sense heritability, and environmental and genotypic correlations. Six random regression models were evaluated, and for each model, 12 genotypic and residual matrix structures were tested. The random regression model with linear intercept and unstructured covariance (UN) for a matrix of random effects and unstructured correlation (UNR) for residual matrix adequately model the egg production curve of hens of the two study breeds. Genotypic correlations ranged from 0.15 (between age of 5 and 12 months) to 0.99 (between age of 10 and 11 months) and increased based on the time elapsed. Egg production heritability between 5- and 12-month-old hens increased with age, varying from 0.15 to 0.51. From the age of 9 months onward, heritability was moderate with estimates of genotypic correlations higher than 90% at the age of 10, 11, and 12 months. Results suggested that selection of hens to improve egg production should commence at the ninth month of age.

Objetivou-se testar diferentes estruturas de matrizes de (co)variâncias genotípicas e residuais em modelos de regressão aleatória para modelar a produção de ovos do 5o ao 12o mês de idade de poedeiras das raças Plymouth Rock Barrada e Plymouth Rock Branca, bem como estimar a herdabilidade no sentido amplo e as correlações ambientais e genotípicas. Foram avaliados seis modelos de regressão aleatória e, para todos os modelos, foram testadas 12 estruturas das matrizes genotípicas e residuais. O modelo de regressão aleatória com intercepto linear com estrutura de (co)variância desestruturada (UN) para a matriz de efeitos aleatórios e correlação desestruturada (UNR) para a matriz de resíduos, modela adequadamente a curva de produção de ovos das aves das duas raças estudadas. As correlações genotípicas variaram de 0.15 (entre o 5o e o 12o mês) a 0.99 (entre o 10o e o 11o mês), aumentando conforme a proximidade entre os meses. As herdabilidades para a produção de ovos entre o 5o e o 12o mês de idade aumentam com o avanço da idade, variando de 0.15 a 0.51. A partir do nono mês de idade a herdabilidade é moderada com estimativas de correlações genotípicas superiores a 90% nos meses 10, 11 e 12. Sugere-se a seleção das poedeiras através de critérios fenotípicos a partir do 9º mês de idade das aves.

Genotypic parameters for egg production in pure breed hens by using random regression model / Parâmetros genotípicos para produção de ovos em raças puras utilizando metodologia de modelos mistos

This study aimed to test different genotypic and residual covariance matrix structures in random regression models to model the egg production of Barred Plymouth Rock and White Plymouth Rock hens aged between 5 and 12 months. In addition, we estimated broad-sense heritability, and environmental and genotypic correlations. Six random regression models were evaluated, and for each model, 12 genotypic and residual matrix structures were tested. The random regression model with linear intercept and unstructured covariance (UN) for a matrix of random effects and unstructured correlation (UNR) for residual matrix adequately model the egg production curve of hens of the two study breeds. Genotypic correlations ranged from 0.15 (between age of 5 and 12 months) to 0.99 (between age of 10 and 11 months) and increased based on the time elapsed. Egg production heritability between 5- and 12-month-old hens increased with age, varying from 0.15 to 0.51. From the age of 9 months onward, heritability was moderate with estimates of genotypic correlations higher than 90% at the age of 10, 11, and 12 months. Results suggested that selection of hens to improve egg production should commence at the ninth month of age.(AU)

Objetivou-se testar diferentes estruturas de matrizes de (co)variâncias genotípicas e residuais em modelos de regressão aleatória para modelar a produção de ovos do 5o ao 12o mês de idade de poedeiras das raças Plymouth Rock Barrada e Plymouth Rock Branca, bem como estimar a herdabilidade no sentido amplo e as correlações ambientais e genotípicas. Foram avaliados seis modelos de regressão aleatória e, para todos os modelos, foram testadas 12 estruturas das matrizes genotípicas e residuais. O modelo de regressão aleatória com intercepto linear com estrutura de (co)variância desestruturada (UN) para a matriz de efeitos aleatórios e correlação desestruturada (UNR) para a matriz de resíduos, modela adequadamente a curva de produção de ovos das aves das duas raças estudadas. As correlações genotípicas variaram de 0.15 (entre o 5o e o 12o mês) a 0.99 (entre o 10o e o 11o mês), aumentando conforme a proximidade entre os meses. As herdabilidades para a produção de ovos entre o 5o e o 12o mês de idade aumentam com o avanço da idade, variando de 0.15 a 0.51. A partir do nono mês de idade a herdabilidade é moderada com estimativas de correlações genotípicas superiores a 90% nos meses 10, 11 e 12. Sugere-se a seleção das poedeiras através de critérios fenotípicos a partir do 9º mês de idade das aves.(AU)

Desenvolvimento folicular e desempenho produtivo no início do ciclo de postura em duas raças de poedeiras / Follicular development and productive performance at the onset of production in two egg-laying breeds

Avaliaram-se as características reprodutivas de duas raças puras de poedeiras semipesadas. Foram utilizadas 800 fêmeas, 400 da raça Plymouth Rock White (PRW) e 400 da raça Plymouth Rock Barred (PRB) no período compreendido entre a 16ª e a 24ª semanas de idade, quando todas as aves tiveram o mesmo manejo e receberam água e ração ad libitum. Semanalmente, foram mensurados os parâmetros peso corporal, consumo alimentar, taxa de postura, conversão alimentar, peso dos ovos, peso de oviduto e número de folículos ovarianos. Foi utilizado um delineamento inteiramente casualizado (DIC) com dois tratamentos (PRW e PRB) e cinco repetições de oitenta aves cada, sendo que os dados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste "T" de Student a 5% de significância. Observou-se que na 24ª semana de idade as aves da raça PRW apresentaram uma maior taxa de postura (P=0,006) e melhor conversão alimentar (P=0,020), comparado às aves da raça PRB. As aves PRB apresentaram maior peso corporal, comparado ao peso das PRW, entretanto, o peso do oviduto em relação ao peso corporal na 24ª semana e o número de folículos grandes amarelos na 20ª semana de idade foram maiores nas aves da raça PRW, comparado com as aves da raça PRB (P=0,029). Aves poedeiras da raça PRW são mais eficientes nos parâmetros produtivos e apresentam o desenvolvimento do aparelho reprodutivo mais precoce em relação às aves da PRB.(AU)

It was evaluated the reproductive traits of two pure breed laying hens. There were used 800 females, 400 White Plymouth Rock (PRW) and 400 Barred Plymouth Rock pullets, from 16 to 24 week of age. Pullets were managed in the same manner and received water and feed ad libitum. Body weight, feed intake, hen-day egg production, feed conversion, egg weight, oviduct weight and number of ovarian follicles were weekly measured. It was used a completely randomized design with two breeds (PRW and PRB) and five replicates of 80 pullets. The data were submitted to ANOVA and means compared by Student's T test 5% of significance. At 24 weeks of age the PRW pullets had a higher egg production (P=0.006) and better feed conversion (P=0.020) than the PRBs. The PRBs presented higher body weight than the PRWs, however, the number of large yellow follicles at 20 weeks, and the relative oviduct weight at 24 weeks of age were greater in the PRW pullets (P=0.029). The PRW pullets were more efficient in the production parameters and were more precocious in the development of the reproductive tract than PRB pullets.(AU)

Classificação de características produtivas fenotípicas de diferentes raças de poedeiras através da mineração de dados

The study was conducted with the database obtained from the Breeding Program of Brown Egg Laying Hens of the Poultry Laboratory (LAVIC) of the Department of Animal Science of the Federal University of Santa Maria (UFSM), where it is used poultry breeds such as White Plymouth Rock (PRW), Barred Plymouth Rock (PRB) e Red Rhode Island (RIR). The data used referred to two generations of these three breeds during the first production cycle of 2009 and 2010. The parameters evaluated were: weekly rate of egg laying, egg weight and body weight. The research was divided into two approaches of analysis, the first being performed with the production data, aiming to identify critical points of phenotypic selections related to zootechnical characterization, and the second approach consisted in the association of the same production parameters together with the weather data of Santa Maria - RS. The data was analyzed using the Data Mining technique, using the classification task by building the decision tree with the J48 algorithm. The data mining indicated the average rate of egg laying at 25 weeks of age and the average weight of eggs at 33 weeks of age, and pointed these as the main variables related to the differentiation of breeds studied, (accuracy of 83.3%). On the second approach, the decision trees obtained showed accuracy between 88% and 91%, suggesting a strong association between the environmental variables and the production performance of the birds. The PRW breed is more sensitive to heat than the RIR and the PRB breed and they showed a higher rate of production during the pre-peak phase. The data mining allowed to classify the productivity of the brown egg laying hens, which may indicate environmental influences on the phenotype of the different breeds studied.

O estudo foi realizado com o banco de dados do Programa de Melhoramento Genético de Poedeiras de Ovos Marrons do Laboratório de Avicultura (LAVIC) do Departamento de Zootecnia da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), onde são utilizadas aves das raças Plymouth Rock White (PRW), Plymouth Rock Barred (PRB) e Rhode Island Red (RIR). Os dados utilizados foram referentes a duas gerações das três raças durante o primeiro ciclo de produção, dos anos de 2009 e 2010. Os parâmetros avaliados foram: taxa de postura semanal, peso dos ovos e peso corporal. O estudo foi dividido em duas abordagens de análise, a primeira análise foi realizada com os dados produtivos com o objetivo de identificar pontos críticos de seleção fenotípica, relacionados à caracterização zootécnica, e a segunda abordagem consistiu na associação dos mesmos parâmetros produtivos, com os dados climáticos de Santa Maria - RS. Os dados foram analisados pela técnica de Mineração de Dados, sendo utilizada a tarefa de classificação com a construção de árvore de decisão pelo algoritmo J48. A mineração dos dados indicou a taxa de postura média na 25ª semana de idade e posteriormente o peso médio dos ovos na 33ª semana de idade como as principais variáveis relacionadas com a diferenciação das raças estudadas, (precisão de 0,833). Na segunda abordagem, as árvores de classificação obtidas apresentaram precisão entre 0,88 e 0,91, sugerindo uma forte associação entre as variáveis ambientais e o desempenho produtivo das aves. Poedeiras PRW são mais sensíveis ao calor que as RIR e PRB e apresentam, na fase de pré-pico, uma maior taxa de postura. A Mineração de Dados permite classificar a produtividade das raças de poedeiras de ovos marrons, podendo indicar as influências ambientais sobre o fenótipo das diferentes raças estudadas.

Classificação de características produtivas fenotípicas de diferentes raças de poedeiras através da mineração de dados

The study was conducted with the database obtained from the Breeding Program of Brown Egg Laying Hens of the Poultry Laboratory (LAVIC) of the Department of Animal Science of the Federal University of Santa Maria (UFSM), where it is used poultry breeds such as White Plymouth Rock (PRW), Barred Plymouth Rock (PRB) e Red Rhode Island (RIR). The data used referred to two generations of these three breeds during the first production cycle of 2009 and 2010. The parameters evaluated were: weekly rate of egg laying, egg weight and body weight. The research was divided into two approaches of analysis, the first being performed with the production data, aiming to identify critical points of phenotypic selections related to zootechnical characterization, and the second approach consisted in the association of the same production parameters together with the weather data of Santa Maria - RS. The data was analyzed using the Data Mining technique, using the classification task by building the decision tree with the J48 algorithm. The data mining indicated the average rate of egg laying at 25 weeks of age and the average weight of eggs at 33 weeks of age, and pointed these as the main variables related to the differentiation of breeds studied, (accuracy of 83.3%). On the second approach, the decision trees obtained showed accuracy between 88% and 91%, suggesting a strong association between the environmental variables and the production performance of the birds. The PRW breed is more sensitive to heat than the RIR and the PRB breed and they showed a higher rate of production during the pre-peak phase. The data mining allowed to classify the productivity of the brown egg laying hens, which may indicate environmental influences on the phenotype of the different breeds studied.

O estudo foi realizado com o banco de dados do Programa de Melhoramento Genético de Poedeiras de Ovos Marrons do Laboratório de Avicultura (LAVIC) do Departamento de Zootecnia da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), onde são utilizadas aves das raças Plymouth Rock White (PRW), Plymouth Rock Barred (PRB) e Rhode Island Red (RIR). Os dados utilizados foram referentes a duas gerações das três raças durante o primeiro ciclo de produção, dos anos de 2009 e 2010. Os parâmetros avaliados foram: taxa de postura semanal, peso dos ovos e peso corporal. O estudo foi dividido em duas abordagens de análise, a primeira análise foi realizada com os dados produtivos com o objetivo de identificar pontos críticos de seleção fenotípica, relacionados à caracterização zootécnica, e a segunda abordagem consistiu na associação dos mesmos parâmetros produtivos, com os dados climáticos de Santa Maria - RS. Os dados foram analisados pela técnica de Mineração de Dados, sendo utilizada a tarefa de classificação com a construção de árvore de decisão pelo algoritmo J48. A mineração dos dados indicou a taxa de postura média na 25ª semana de idade e posteriormente o peso médio dos ovos na 33ª semana de idade como as principais variáveis relacionadas com a diferenciação das raças estudadas, (precisão de 0,833). Na segunda abordagem, as árvores de classificação obtidas apresentaram precisão entre 0,88 e 0,91, sugerindo uma forte associação entre as variáveis ambientais e o desempenho produtivo das aves. Poedeiras PRW são mais sensíveis ao calor que as RIR e PRB e apresentam, na fase de pré-pico, uma maior taxa de postura. A Mineração de Dados permite classificar a produtividade das raças de poedeiras de ovos marrons, podendo indicar as influências ambientais sobre o fenótipo das diferentes raças estudadas.

Classificação de características produtivas fenotípicas de diferentes raças de poedeiras através da mineração de dados

The study was conducted with the database obtained from the Breeding Program of Brown Egg Laying Hens of the Poultry Laboratory (LAVIC) of the Department of Animal Science of the Federal University of Santa Maria (UFSM), where it is used poultry breeds such as White Plymouth Rock (PRW), Barred Plymouth Rock (PRB) e Red Rhode Island (RIR). The data used referred to two generations of these three breeds during the first production cycle of 2009 and 2010. The parameters evaluated were: weekly rate of egg laying, egg weight and body weight. The research was divided into two approaches of analysis, the first being performed with the production data, aiming to identify critical points of phenotypic selections related to zootechnical characterization, and the second approach consisted in the association of the same production parameters together with the weather data of Santa Maria - RS. The data was analyzed using the Data Mining technique, using the classification task by building the decision tree with the J48 algorithm. The data mining indicated the average rate of egg laying at 25 weeks of age and the average weight of eggs at 33 weeks of age, and pointed these as the main variables related to the differentiation of breeds studied, (accuracy of 83.3%). On the second approach, the decision trees obtained showed accuracy between 88% and 91%, suggesting a strong association between the environmental variables and the production performance of the birds. The PRW breed is more sensitive to heat than the RIR and the PRB breed and they showed a higher rate of production during the pre-peak phase. The data mining allowed to classify the productivity of the brown egg laying hens, which may indicate environmental influences on the phenotype of the different breeds studied.

O estudo foi realizado com o banco de dados do Programa de Melhoramento Genético de Poedeiras de Ovos Marrons do Laboratório de Avicultura (LAVIC) do Departamento de Zootecnia da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), onde são utilizadas aves das raças Plymouth Rock White (PRW), Plymouth Rock Barred (PRB) e Rhode Island Red (RIR). Os dados utilizados foram referentes a duas gerações das três raças durante o primeiro ciclo de produção, dos anos de 2009 e 2010. Os parâmetros avaliados foram: taxa de postura semanal, peso dos ovos e peso corporal. O estudo foi dividido em duas abordagens de análise, a primeira análise foi realizada com os dados produtivos com o objetivo de identificar pontos críticos de seleção fenotípica, relacionados à caracterização zootécnica, e a segunda abordagem consistiu na associação dos mesmos parâmetros produtivos, com os dados climáticos de Santa Maria - RS. Os dados foram analisados pela técnica de Mineração de Dados, sendo utilizada a tarefa de classificação com a construção de árvore de decisão pelo algoritmo J48. A mineração dos dados indicou a taxa de postura média na 25ª semana de idade e posteriormente o peso médio dos ovos na 33ª semana de idade como as principais variáveis relacionadas com a diferenciação das raças estudadas, (precisão de 0,833). Na segunda abordagem, as árvores de classificação obtidas apresentaram precisão entre 0,88 e 0,91, sugerindo uma forte associação entre as variáveis ambientais e o desempenho produtivo das aves. Poedeiras PRW são mais sensíveis ao calor que as RIR e PRB e apresentam, na fase de pré-pico, uma maior taxa de postura. A Mineração de Dados permite classificar a produtividade das raças de poedeiras de ovos marrons, podendo indicar as influências ambientais sobre o fenótipo das diferentes raças estudadas.

Cashew apple juice as microbial cultivation medium for non-immunogenic hyaluronic acid production

In this work, natural cashew apple juice was used as cultivation medium as an alternative to substitute brain heart infusion medium. The effect of aeration and juice supplementation with yeast extract on the production of hyaluronic acid in batch fermentation was also investigated. Similar levels of cell mass were obtained in inoculum using cashew apple juice supplemented with yeast extract or the conventional brain heart infusion medium. Fermentation in Erlenmeyer flasks produced low biomass and hyaluronic acid concentrations. The hyaluronic acid concentration and viscosity increased from 0.15 g/L and 3.87 cP (no aeration or medium supplementation) to 1.76 g/L and 107 cP, when aeration (2 vvm) and 60 g/L of yeast extract were used. The results suggest the production of low-molecular weight hyaluronic acid oligomers instead of the high molecular weight polymer.

Cashew apple juice as microbial cultivation medium for non-immunogenic hyaluronic acid production

In this work, natural cashew apple juice was used as cultivation medium as an alternative to substitute brain heart infusion medium. The effect of aeration and juice supplementation with yeast extract on the production of hyaluronic acid in batch fermentation was also investigated. Similar levels of cell mass were obtained in inoculum using cashew apple juice supplemented with yeast extract or the conventional brain heart infusion medium. Fermentation in Erlenmeyer flasks produced low biomass and hyaluronic acid concentrations. The hyaluronic acid concentration and viscosity increased from 0.15 g/L and 3.87 cP (no aeration or medium supplementation) to 1.76 g/L and 107 cP, when aeration (2 vvm) and 60 g/L of yeast extract were used. The results suggest the production of low-molecular weight hyaluronic acid oligomers instead of the high molecular weight polymer.