Multi-trait analysis of growth traits: fitting reduced rank models using principal components for Simmental beef cattle / Efetividade da redução da dimensão da matriz de covariância do efeito genético direto na avaliação genética do crescimento em bovinos Simental

The aim of this research was to evaluate the dimensional reduction of additive direct genetic covariance matrices in genetic evaluations of growth traits (range 100-730 days) in Simmental cattle using principal components, as well as to estimate (co)variance components and genetic parameters. Principal component analyses were conducted for five different models-one full and four reduced-rank models. Models were compared using Akaike information (AIC) and Bayesian information (BIC) criteria. Variance components and genetic parameters were estimated by restricted maximum likelihood (REML). The AIC and BIC values were similar among models. This indicated that parsimonious models could be used in genetic evaluations in Simmental cattle. The first principal component explained more than 96% of total variance in both models. Heritability estimates were higher for advanced ages and varied from 0.05 (100 days) to 0.30 (730 days). Genetic correlation estimates were similar in both models regardless of magnitude and number of principal components. The first principal component was sufficient to explain almost all genetic variance. Furthermore, genetic parameter similarities and lower computational requirements allowed for parsimonious models in genetic evaluations of growth traits in Simmental cattle.(AU)

Objetivou-se estudar a efetividade da redução da dimensão da matriz de covariância do efeito genético direto na avaliação genética do crescimento (pesos dos 100 aos 730 dias de idade) de bovinos Simental, por meio da análise de componentes principais, e estimar componentes de (co)variância e parâmetros genéticos. A análise de componentes principais foi realizada ajsutando-se cinco diferentes modelos: um modelo multicaracterístico padrão, de posto completo, e quatro modelos de posto reduzido. Os modelos foram comparados via informação de Akaike (AIC) e informação Bayesiana de Schwarz (BIC). Os componentes de variância e parâmetros genéticos foram obtidos via REML. Os valores de AIC e BIC para os modelos testados foram similares, indicando a possibilidade da escolha de um modelo mais parcimonioso na avaliação genética da raça Simental. O primeiro componente principal explicou mais de 96% de toda variação genética aditiva direta em ambos os modelos. Os valores de herdabilidades foram maiores em idades mais avançadas e variaram de 0,05 (peso aos 100 dias) a 0,30 (peso aos 730 dias). As estimativas de correlações genéticas foram similares em todos os modelos e apresentaram mesma magnitude e comportamento independentemente do número de componentes principais adotado. Diante dos resultados, pode-se afirmar que apenas o primeiro componente principal foi suficiente para explicar quase que na totalidade a variação genética aditiva direta existente. Além disso, a similaridade dos parâmetros genéticos estimados e a menor demanda computacional são indicativos da possibilidade da utilização de modelos mais parcimoniosos na avaliação genética de bovinos Simental.(AU)

Avaliação genética do crescimento de bovinos da raça Simental utilizando modelos multicaracterísticos e de regressão aleatória / Genetic evaluation of growth using multi-trait and random regression models in Simmental beef cattle

Foram utilizados 29.510 registros de pesos, referentes a 10.659 animais da raça Simental, provenientes da Associação Brasileira de Criadores das Raças Simental e Simbrasil (ABCRSS), com o objetivo de estimar componentes de (co)variância e parâmetros genéticos, para pesos, ao longo da curva de crescimento, usando Modelos Multicaracterísticos (MMC) e Modelos de Regressão Aleatória (MRA). Nas análises MMC, o teste da razão de verossimilhança (LRT) foi utilizado para determinar a significância dos efeitos aleatórios incluídos no modelo e definir o modelo mais adequado. Todos os efeitos aleatórios avaliados foram significativos e considerados no modelo final de análise. Nas análises MRA, diferentes ordens de ajustes para os polinômios foram comparados por cinco diferentes critérios, a fim de se escolher o modelo mais adequado. Um modelo de ordem três, para os efeitos, genético aditivo direto, ambiente permanente direto, genético aditivo materno e ambiente permanente materno, foi suficiente para modelar a estrutura das variâncias do peso, ao longo da curva de crescimento dos animais. Os componentes de (co)variância foram, de maneira geral, semelhantes em MMC e MRA. As herdabilidades diretas de MMC foram ligeiramente inferiores às de MRA e variaram, respectivamente, de 0,04 a 0,42 e 0,16 a 0,45. As correlações genéticas aditivas diretas foram, em sua maioria, positivas e de alta magnitude, sendo maiores, em idades mais próximas. Diante dos resultados encontrados e pelo fato de ser possível a implementação dos MRA e estes não requererem o pré-ajustamento dos pesos às idades padrão, os MRA podem ser recomendados na avaliação genética de bovinos, da raça Simental, no Brasil. Em um segundo estudo, registros de pesos foram utilizados na avaliação genética do crescimento, mediante inclusão ou não, de animais oriundos da técnica de transferência de embriões (TE). Um modelo multicaracterístico, com exclusão de indivíduos de TE (MMC1), continha 29.510 registros de 10.659 animais e outro, sem exclusão (MMC2), continha 62.895 registros de 23.160 animais. Os registros foram ajustados para as idades aos 100, 205, 365, 450, 550 e 730 dias. Com exceção da variância de ambiente permanente materno, os componentes de (co)variância foram equivalentes nos dois modelos. As herdabilidades diretas (h2d) em MMC1 foram 0,04, 0,11, 0,20, 0,27, 0,31 e 0,42, e em MMC2 0,11, 0,11, 0,17, 0,21, 0,22 e 0,26, respectivamente, para as idades aos 100, 205, 365, 450, 550 e 730 dias. As estimativas de h2d para MMC1 foram superiores às encontradas em MMC2, a partir do peso aos 365 dias. As correlações genéticas aditivas diretas, em ambos os modelos, foram de moderadas a altas, indicando que as características devem ser determinadas, em grande parte, pelos mesmos genes. Os animais oriundos da técnica de transferência de embriões podem ser incluídos na avaliação genética de bovinos da raça Simental, no Brasil, resultando em potencial ganho em acurácia nas avaliações e maiores ganhos genéticos em razão da diminuição do intervalo de gerações. Em um terceiro estudo, utilizou-se modelos de regressão aleatória, nos mesmos registros de pesos do segundo estudo, para avaliação genética do crescimento, mediante inclusão ou não de animais de TE. De modo geral, os componentes de (co)variância foram similares nos dois modelos, com exceção dos componentes de ambiente permanente materno e residual. No MRA1, houve oscilação no início da trajetória observada para o componente de ambiente permanente materno. O componente residual, em MRA1, foi de magnitude maior em relação a MRA2, podendo indicar um potencial ganho em acurácia em MRA2. As herdabilidades diretas em MRA1 e MRA2 apresentaram comportamentos similares, com oscilações ao longo da curva e foram levemente superiores em MRA1, variando em torno de 0,1 a 0,5, e em MRA2 variando de 0,1 a 0,4. As estimativas de correlações, de modo geral, foram de mesma magnitude e com menores valores, à medida que as idades se distanciaram. Tais resultados sugerem que a inclusão de animais oriundos da técnica de transferência de embriões, no processo de avaliação genética, pode ser feita utilizando-se modelos de regressão aleatória, visto que a inclusão destes animais proporcionaria maiores ganhos genéticos por unidade de tempo, em razão da redução do intervalo de gerações, obtido pelo uso dessa técnica reprodutiva

Weight records from 10,659 Simmental beef cattle provided by the Associação Brasileira dos Criadores das Raças Simental e Simbrasil (Brazilian Association of Farmers of the Simmental and Simbrasil Breeds) (ABCRSS) were used to estimate the (co)variance components and genetic parameters for weights in the growth trajectory using multi-trait models (MTM) and random regression models (RRM). In the MTM analysis, the likelihood ratio test (LRT) was used to determine the significance of random effects included in the model and define the most appropriate model. All random effects evaluated were significant and included in the final model of analysis. In the RRM analysis, different adjustments of polynomials orders were compared for five different criteria to choose the best fit model. A model of third order for additive direct genetic, direct permanent environment, additive maternal genetic and maternal permanent environment effects was sufficient to model weight variances structure in the growth trajectory of the animals. The (co)variance components were in general similar in RRM and MTM. Direct heritabilities in MTM were slightly lower than RRM and they varied from 0.04 to 0.42 and 0.16 to 0.45, respectively. Additive direct correlations were mostly positive and high magnitude, being highest at closest ages. Considering the results and the facts that RRM can be implemented and the pre-adjustment of the weights to standard ages is not required, RRM can be recommended in genetic evaluation of Simmental beef cattle in Brazil. In a second study, weight records were used in genetic evaluation of growth by inclusion or exclusion of animals from the technique of embryo transfer (ET). One multi-trait model with exclusion of ET individuals (MTM1) contained 29,510 records of 10,659 animals and another one without exclusion (MTM2) contained 62,895 records of 23,160 animals. Records were adjusted for ages at 100, 205, 365, 450, 550 and 730 days old. Except the maternal permanent environment variance, (co)variance components were similar in both models. Direct heritabilities (h2d) in MTM1 were 0.04, 0.11, 0.20, 0.27, 0.31 and 0.42, and in MTM2 were 0.11, 0.11, 0.17, 0.21, 0,22 and 0.26, respectively, for ages at 100, 205, 365, 450, 550 and 730 days. The estimates of h2d for MTM1 were higher than MTM2 from the weight at 365 days. Additive direct genetic correlations in both models were moderate to high, indicating that the characteristics should be determined mostly by the same genes. The animals from the technique of embryo transfer can be included in genetic evaluation of Simmental beef cattle in Brazil, resulting in potential accuracy in genetic evaluations and genetic gains due the reduction of the generation interval. In a third study, random regression models (RRM1 and RRM2) were used on the same weights records from the second study to genetic evaluation of growth by inclusion or exclusion of ET animals. In general, the (co)variance components were similar in both models, except the maternal permanent environment and residual components. In RRM1, oscillation was observed at the beginning of the trajectory in maternal permanent environment component. The residual component in RRM1 was higher than RRM2, indicating potential higher accuracy in RRM2. The direct heritability in RRM1 and RRM2 presented similar behavior with oscillations in the curve and were slightly higher in RRM1, ranging around 0.1 to 0.5, and in RRM2 ranged between 0.1 and 0.4. The estimates of correlations were generally the same and smaller as the ages have distanced themselves. These results suggest that the inclusion of animals from the technique of embryo transfer in the process of genetic evaluation can be done using random regression models inasmuch the inclusion of these animals would provide greater genetic gains per unit time due the reduction of the generation interval by the use of this reproductive technique