Covariance functions under B-spline polynomials to model Polled Nellore cattle growth / Funções de covariâncias sob polinômios B-splines para modelagem do crescimento de bovinos Nelore Mocho

B-spline functions have been used in random regression models (RRM) to model animal weight from birth to adulthood because they are less vulnerable to common difficulties of other methods. However, its application to model growth traits of Polled Nellore cattle has been little studied. Therefore, this study aimed to evaluate polynomial functions of different orders and segment numbers to model effects associated with the Polled Nellore cattle growth curve. For this purpose, we used 15,148 weight records of 3,115 animals aged between 1 and 660 days and reared in northern Brazil and born between 1995 and 2010. Random effects were modeled using B-spline polynomials. As random effects, we considered the direct and maternal genetic additives, as well as direct and maternal permanent environments. As fixed effects were included contemporary group, cow age at calving (linear and quadratic) and fourth-order Legendre polynomials to represent average growth curve. The residue was modeled by considering seven age classes. The bestfitted model was the one that considered cubic B-spline functions with four knots for direct additive genetic effects and three knots for maternal genetic, animal permanent environment, and maternal permanent environment effects (C6555). Therefore, covariance functions under B-spline polynomials are efficient and can be used to model the growth curve of Polled Nellore cattle from birth to 660 days of age.(AU)

Os modelos de regressão aleatória (MRA) aplicando funções B-spline são uma alternativa para modelar pesos do nascimento até a idade adulta dos animais, pois estas funções são menos vulneráveis as dificuldades constantemente observadas em outras metodologias. No entanto, são escassas pesquisas sobre aplicação destas funções sobre as características de crescimento em bovinos Nelore Mocho. Funções polinomiais de diferentes ordens e números de segmentos foram avaliadas na modelagem dos efeitos associados à curva de crescimento de bovinos da raça Nelore Mocho. Foram utilizados 15.148 registros de peso de 3.115 animais com idade entre 1 e 660 dias, criados na região norte do Brasil e nascidos entre 1995 e 2010. Os efeitos aleatórios foram modelados usando polinômios do tipo B-splines. Como efeitos aleatórios, foram considerados os efeitos genéticos aditivo direto e materno e os efeitos de ambientes permanentes direto e materno. Foram considerados como efeitos fixos, os grupos de contemporâneos, a idade da vaca ao parto (efeito linear e quadrático) e os polinômios de Legendre de quarta ordem, representando a curva média de crescimento. O resíduo foi modelado por meio de sete classes distribuídas segundo a idade. O modelo que considerou funções B-splines cúbicas com quatro nós para o efeito genético aditivo direto e três nós para os efeitos genético materno, ambiente permanente animal e ambiente permanente materno (C6555) foi o mais adequado. Concluiu-se que funções de covariâncias sob polinômios B-splines são eficientes e podem ser utilizados como alternativas para modelar a curva de crescimento de bovinos da raça Nelore Mocho do nascimento até 660 dias de idade.(AU)

Fitting of fixed regression curves with different residual variance structures for Nellore cattle growth modeling / Ajuste da curva fixa da regressão sob estruturas de variância residual para modelagem de crescimento de bovinos Nelore

Different polynomial functions were tested for mean trajectory modeling with different residual variance structures. A total of 15,148 weight records of 3,115 Nellore Mocho cattle with ages between 1 and 660 days, raised in northern Brazil. First, the mean trajectory of cattle growth curve was fitted by a fixed regression using orthogonal polynomials with orders ranging from two to seven. Analyses were performed using the least-squares method, disregarding animal and/ or maternal random effects. Then, the best model was evaluated using different residual variance structures and homogeneous and heterogeneous classes. We considered as fixed effects those of groups of contemporary and of dam age at birth (as linear and quadratic covariate). The random model part included animal and maternal effects (direct genetic and permanent environments). We concluded that the estimates of variance components and genetic parameters were affected by both fixed regression curve polynomial order and residual variance structure. Moreover, random regression model considering an order-four polynomial function with a fixed curve and six-class residual variance showed better fits.(AU)

Diferentes funções polinomiais foram avaliadas para a modelagem da trajetória média de crescimento sob diferentes estruturas de variância residual. Utilizaram-se 15.148 registros de pesos de 3.115 bovinos da raça Nelore Mocho com idade entre 1 e 660 dias, criados na região Norte do Brasil. Inicialmente, a trajetória média da população foi ajustada por uma regressão fixa sob polinômios ortogonais da idade com ordens variando de dois a sete. Estas análises foram executadas por meio do método de quadrados mínimos ordinários, desconsiderando os efeitos aleatórios do animal e materno. Posteriormente, o melhor modelo foi avaliado sob diferentes estruturas de variância residual por meio de classes homogêneas e heterogêneas. Os efeitos fixos considerados foram os de grupos de contemporâneos e a idade da mãe ao parto (como covariável linear e quadrática). Na parte aleatória do modelo incluiu-se os efeitos do animal e materno (genéticos diretos e ambientes permanentes). Concluiu-se que as estimativas de componentes de variância e parâmetros genéticos foram afetados tanto pela ordem polinomial da curva de regressão fixa, como pela estrutura da variância residual, e o modelo de regressão aleatória que considerou uma função polinomial de ordem quatro na curva fixa e seis classes de variâncias residuais apresentou o melhor ajuste.(AU)

Covariance function of Legendre polynomials for the modeling of Polled Nellore cattle growth in northern Brazil / Funções de covariâncias sob polinômios de Legendre para modelagem do crescimento de bovinos da raça Nelore Mocho da região Norte do Brasil

This study aimed to compare random regression models fitted by Legendre orthogonal polynomials and determine which best fits changes in Nellore cattle growth parameters. Age polynomial functions of different orders were evaluated using a random-effect modeling associated with a genetic study of cattle growth curves. For this purpose, weight records (15,148) were performed in Polled Nellore bovines (3,115), aged between 1 and 660 days, reared in northern Brazil and born between 1995 and 2010. The fixed effects of analytical models comprised age-matched groups, heifer calving age (linear and quadratic), and fourth-order Legendre age polynomial (cubic), depicting the mean growth curve. Besides, different order functions were considered for random effects, so that (co) variance associated with genetic effects (direct and maternal) and permanent environmental effects (animal and maternal) could be modeled. Residual variance was fitted by six heterogeneous classes throughout the analyzed period. According to AIC and BIC criteria, the model 6333 allowed the fitting of changes in variance and covariance over time (genetic and environmental). Thus, this model can be used to describe age-related changes in Polled Nellore cattle reared in northern Brazil.(AU)

Objetivou-se comparar diferentes modelos de regressão aleatória ajustados por polinômios ortogonais de Legendre com a finalidade de determinar o mais adequado para descrever mudanças nos parâmetros de avaliação do crescimento de bovinos Nelore. Funções polinomiais da idade de diferentes ordens foram avaliadas na modelagem dos efeitos aleatórios associados ao estudo genético da curva de crescimento de bovinos. Utilizaram-se 15148 registros de pesos de 3115 de bovinos Nelore Mocho, com idade entre 1 e 660 dias, criados na região norte do Brasil e nascidos entre os anos de 1995 e 2010. Os efeitos fixos incluídos nos modelos de análise foram: grupos de contemporâneos, a idade da vaca ao parto (efeito linear e quadrático) e os polinômios de Legendre da idade de quarta ordem (cúbica) para representar a curva média de crescimento. Na parte aleatória, consideraram-se funções de diferentes ordens para modelar as variâncias associadas aos efeitos genéticos aditivos direto e materno e aos efeitos de ambiente permanente do animal e da mãe. A variância residual foi ajustada por meio de seis classes heterogêneas, distribuídas ao longo do período analisado. De acordo com o valor do critério AIC e BIC o modelo com ordens 6333 (para efeitos genético direto e materno; e ambiente permanente direto e materno, respectivamente), permitiu ajustar as mudanças das variâncias e covariâncias com o tempo, podendo ser utilizado para descrever as mudanças nas variâncias com a idade dos bovinosNelore Mocho criados na região Norte do Brasil.(AU)

Cluster analysis of breeding values for milk yield and lactation persistency in Guzerá cattle / Análises de agrupamento dos valores genéticos para produção de leite e persistência da lactação em bovinos da raça Guzerá

The aim of this study was to explore the pattern of genetic lactation curves of Guzerá cattle using cluster analysis. Test-day milk yields of 5,274 first-lactation Guzerá cows were recorded in a progeny test. A total of 34,193 monthly records were analyzed with a random regression animal model using Legendre polynomials to fit additive genetic and permanent environmental random effects and mean trends. Hierarchical and non-hierarchical cluster analyses were performed based on the EBVs for monthly test-day milk yield, peak yield, lactation persistency, and partial cumulative and 305-day yields. The heritability estimates for test-day milk yields ranged from 0.24 to 0.52. Cluster analysis identified animals in the population that belong to different groups according to milk production level and lactation persistency.(AU)

Objetivou-se neste estudo explorar o padrão das curvas de lactação genéticas de bovinos da raça Guzerá, empregando análises de agrupamento. Os 34.193 registros mensais de produção de leite foram provenientes de 5.274 vacas da raça Guzerá, participantes do teste de progênie. As análises foram realizadas com um modelo de regressão aleatória com polinômios de Legendre, composto pelos efeitos aleatórios genético aditivo, de ambiente permanente e o residual, e a curva média de lactação da população. Análise de agrupamento hierárquico e não hierárquico foram realizados com base nos VG para a produção acumulada até os 305 dias, pico e persistência da lactação, e períodos parciais da lactação. As estimativas de herdabilidade para produção de leite no dia do controle variaram entre 0,24 a 0,52. A análise de agrupamento identificou os animais da população que pertencem a diferentes grupos de acordo com o nível de produção de leite e persistência da lactação.(AU)

SELEÇÃO GENÔMICA PARA CONTAGEM DE CÉLULAS SOMÁTICAS E CARACTERÍSTICAS RELACIONADAS A PRODUÇÃO DE LEITE EM BUBALINOS

A lucratividade da atividade bubalina é altamente dependente da produção de leite, da qualidade microbiológica e de seu potencial para produzir derivados. Portanto este estudo teve como objetivo estimar componentes de variância para produção de leite (PL), produção de mozzarella (PM) e score de células somáticas (SCS) incorporando a informação genômica de búfalos Murrah usando modelos de regressão aleatória; e estimar o ganho e a tendência genética para as características estudadas. Foram utilizados registros de controles leiteiros de 4.588 búfalas de primeira lactação da raça Murrah, oriundos do banco de dados de bubalinos leiteiros mantido pelo Departamento de Zootecnia, FCAV/UNESP, Campus de Jaboticabal-SP. Além disso, 978 animais genotipados usando o 90K Axiom Buffalo Genotyping (Thermo Fisher Scientific, Santa Clara, CA) foram utilizados. As estimativas médias diárias de herdabilidade foram 0,25 ± 0,02 para PL, 0,31 ± 0,03 para a PM e 0,16 ± 0,03 para SCS. As estimativas de correlação genética entre SCS e PL variaram de 0,03 (DIM 186-215) à 0,41 (DIM 66-95), a correlação genética entre SCS e PM variou entre -0,07 (DIM 156-185) à 0,35 (DIM 66-95). As estimativas de ganho genético obtidos para PL, PM e SCS foram 3,90 kg/ano , 0,60 kg/ano e 10,60 score/ano, respectivamente. As tendências genéticas para PL, SCS e PM, foram iguais a 9,71 kg/ano 1,56 score/ano e 0,68/ano respectivamente. Tais dados contribuem para um melhor entendimento sobre a genética das características estudadas e reforçam a importância de uma boa coleta de dados nas fazendas para incrementar as informações contidas nos bancos de dados como o utilizado no presente trabalho.

The profitability of buffalo activity is highly dependent on milk production, microbiological quality and its potential to produce derivatives. Therefore, this study aimed to estimate variance components for milk yield (PL), mozzarella yield (PM) and somatic cell score (SCS) incorporating genomic information from Murrah buffaloes using random regression models; and to estimate the gain and the genetic tendency for the studied traits. Records of dairy controls of 4,588 first-lactation Murrah buffaloes were used, from the dairy buffalo database maintained by the Department of Animal Science, FCAV/UNESP, Campus de Jaboticabal-SP. In addition, 978 animals genotyped using the 90K Axiom Buffalo Genotyping (Thermo Fisher Scientific, Santa Clara, CA) were used. The average daily heritability estimates were 0.25 ± 0.02 for PL, 0.31 ± 0.03 for PM and 0.16 ± 0.03 for SCS. The genetic correlation estimates between SCS and PL ranged from 0.03 (DIM 186-215) to 0.41 (DIM 66-95), the genetic correlation between SCS and PM ranged from -0.07 (DIM 156-185) at 0.35 (DIM 66-95). The genetic gain estimates obtained for PL, PM and SCS were 3.90 kg/year, 0.60 kg/year and 10.60 score/year, respectively. The genetic trends for PL, SCS and PM were equal to 9.71 kg/year 1.56 score/year and 0.68/year respectively. Such data contribute to a better understanding of the genetics of the studied traits and reinforce the importance of good data collection on farms to increase the information contained in databases such as the one used in the present work.

ASSOCIAÇÕES GENÉTICAS ENTRE PRODUÇÃO DE LEITE, PORCENTAGENS DE SÓLIDOS E FERTILIDADE EM VACAS DA RAÇA HOLANDESA

A tese teve como objetivos: (I) determinar modelos adequados que expliquem a curva de lactação e porcentagens de sólidos nas três primeiras lactações de vacas Holandesas, (II) avaliar como os efeitos de região, estação do parto e ordem de lactação interagem de maneira a alterar a curva de lactação em vacas da raça Holandesa, (III) estimar os parâmetros genéticos para as características da curva de lactação e avaliação da persistência de lactação empregando modelos de regressão aleatória em vacas da raça Holandesa, (IV) estimar a associação genética entre a produção de leite e características de fertilidade em vacas primíparas da raça Holandesa e (V) estimar a associação genética entre a relação gordura:proteína, produção de leite e fertilidade em animais da raça Holandesa e estimar as curvas de relação gordura:proteína em vacas categorizadas como acidose ruminal e cetose subclínica. Foram utilizados dados do serviço de controle leiteiro da Associação Paranaense de criadores de bovinos da raça Holandesa (APCBRH) referentes ao período entre 2010 e 2019. No capítulo I foram utilizados 11 modelos e ajustados separadamente à cada lactação (1ª, 2ª e 3ª lactação) pelo procedimento NLIN do programa SAS, depois comparados com base em diferentes medidas de qualidade de ajuste. Constatou-se que o melhor modelo segundo os critérios de ajuste foi o de Wood (1967), Rook (1993) e Wilmink (1987) para produção de leite, enquanto para as características de sólidos os melhores modelos foram o Rook (1993) e Dijkstra (1997). De maneira geral, o modelo Papajcsik e Bodero (1988) proporcionou o pior ajuste para todas as características. No capítulo II as curvas de lactação foram estimadas pelo modelo Wood (1967) de acordo com ordem de lactação, região e estação de parto. E por meio do procedimento GLM do SAS, avaliou-se a influência dos fatores ambientais sobre os parâmetros da curva de lactação (produção inicial (PI), tempo ao pico (TP), produção no pico (PP) e persistência (PER)) e a produção de leite estimada (L305). Os resultados indicaram que o formato da curva de lactação é dependente dos fatores ambientais, mostrando que os fatores ambientais influenciaram significativamente nos parâmetros da curva de lactação. No capítulo III a primeira parte os parâmetros genéticos para as características das curvas de lactação (PI, TP, PP e PER) e produção de leite estimada (L305) foram estimados em análises unicaracterística e bicaracterística. As herdabilidades foram de baixa magnitude (0,05 a 0,10), exceto para a PP (0,33). As correlações genéticas entre as características da curva de lactação foram de moderada a alta magnitude, variando de -0,35 a 0,99, e estas com o L305 foram todas positivas e de moderada a alta magnitude (0,38 a 0,86). Na segunda parte para as seis medidas de persistência os parâmetros genéticos foram estimados com um modelo de regressão aleatória utilizando o software GIBBS2F90. De modo geral entre as características da curva de lactação sugere que a PP como critério de seleção, e entre as medidas de persistências, a PS3 e PS4 são ideais para análise de persistência. No capítulo IV os parâmetros genéticos foram estimados com um modelo de regressão aleatória, utilizado o software Gibbs2f90. A herdabilidade para as PLDC foram de baixa a moderada magnitude (0,16 a 0,23), enquanto que para as características de fertilidade foram de baixa magnitude (0,04 a 0,07). A correlação genética entre a PLDC e as características de fertilidades foram positivas. Em geral, os resultados indicam que as PLDC são herdáveis e podem ser usadas como critério de seleção, enquanto que para as características de fertilidade, o melhoramento genético pode ser demorado e lento através da seleção direta. Além disso, a seleção para o aumento da produção de leite pode prolongar os dias do parto até a primeira inseminação, dias do parto até a inseminação com sucesso e intervalo de partos. No capítulo V os distúrbios metabólicos (acidose ruminal e cetose subclínica) foram avaliados com base na RGP e os parâmetros genéticos foram estimados com um modelo de regressão aleatória. Em geral, os resultados mostraram que 17,81%, das vacas estavam com algum nível de acidose ruminal (RGP < 1,0) e 8,42% com cetose subclínica (RGP 1,5), mas a maior parte permaneceu dentro da faixa ideal. A herdabilidade para RGP variou entre 0,17 e 0,27, e a correlação genética com a PLDC foi negativa ao longo da lactação, enquanto que as correlações genéticas com as características de fertilidades foram positivas no início da lactação e negativas no final da lactação (exceto com a PP1C). Além disso, os resultados indicaram que a RGP é uma característica herdável, animais geneticamente com menor RGP no terço inicial e final da lactação é desejável para a PLDC, por outro lado é indesejável para as características de fertilidade.

The thesis aim was: (I) determine appropriate models that explain the lactation curve and percentages of solids in the first three lactations of Holstein cows, (II) to evaluate how the effects of region, calving season and lactation order interact in order to alter the lactation curve in Holstein cows, (III) to estimate the genetic parameters for the traits of lactation curve and evaluation of persistence of lactation using random regression models in Holstein cows, (IV) to estimate the genetic association between milk production and fertility traits in primiparous Holstein cows and (V) to estimate the genetic association between the fat:protein ratio, and milk production and fertility in Holstein cows, and estimate the fat:protein ratio curves in cows categorized as ruminal acidosis and subclinical ketosis. Data from the dairy control service of the Paraná Holstein Breeders Association (APCBRH) from 2010 to 2019 were used. In Chapter I, 11 models were used and adjusted for each lactation (1st, 2nd and 3rd lactation) by the NLIN procedure of the SAS program, then compared based on different measures of fit quality. It was found that the best model according to the adjustment criteria was that of Wood (1967), Rook (1993) and Wilmink (1987) milk production, while for the traits of solids the best models were Rook (1993) and Dijkstra (1997). In general, the Papajcsik and Bodero (1988) model provided the worst fit for all traits. In chapter II, the lactation curves were estimated by the Wood model (1967) according to the lactation order, region and calving season. And through the SAS GLM procedure, the influence of environmental factors on the parameters of the lactation curve (initial milk production (PI), time in days to reach the peak of lactation (TP), Production at the peak of lactation (PP) and persistence (PER)) was evaluated and the estimated milk production (L305).The results indicated that the shape of the lactation curve is dependent on environmental factors, showing that environmental factors significantly influenced all parameters of the lactation curve. In Chapter III the first part, the genetic parameters for the traits of the lactation curves (PI, TP, PP and PER) and estimated milk production (L305) were estimated in univariate and bivariate analyzes. Heritabilities were of low magnitude (0.05 to 0.10), except for PP (0.33). The genetic correlations between the traits of the lactation curve were moderate to high magnitude, ranging from -0.35 to 0.99, and these with L305 were all positive and from moderate to high magnitude (0.38 to 0.86). In the second part for the six persistence measures, the genetic parameters were estimated with a random regression model using the GIBBS2F90 software. In general, among the traits of the lactation curve, it suggests that PP as a selection criterion, and among persistence measures, PS3 and PS4 are ideal for persistence analysis. In chapter IV the genetic parameters were estimated with a random regression model, using the Gibbs2f90 software. Heritability for PLDCs was low to moderate magnitude (0.16 to 0.23), while for fertility traits they were low (0.04 to 0.07). The genetic correlation between PLDC and fertility traits was positive. In general, the results indicate that PLDC are inheritable and can be used as a selection criterion, whereas for fertility traits, genetic improvement can be slow and slow through direct selection. In addition, selection for increased milk production can extend calving days until the first insemination, calving days until successful insemination and the calving interval. In chapter V metabolic disorders (ruminal acidosis and subclinical ketosis) were assessed based on RGP and genetic parameters were estimated using a random regression model. In general, the results showed that 17.81% of the cows had some level of ruminal acidosis (RGP <1.0) and 8.42% with subclinical ketosis (RGP 1.5), but most of them remained within the ideal range. Heritability for RGP ranged between 0.17 and 0.27, and the genetic correlation between RGP and PLDC was negative during lactation, while the genetic correlations between RGP and fertility traits were positive at the early of lactation and negative at the end of lactation (except with PP1C). In addition, the results indicated that RGP is an inheritable trait, animals genetically with lower RGP in the initial and final third of lactation are desirable for PLDC, on the other hand it is undesirable for fertility characteristics.

Aplicação de Modelos de normas de reação para estudo da interação genótipo x ambiente sobre pesos corporais em bovinos da raça Nelore

Objetivou-se verificar a existência da Interação Genótipo x Ambiente (IGA) por meio do uso de modelos de Normas de Reação e sua implicação na avaliação de reprodutores sobre indicadores de desempenho ponderal de bovinos da raça Nelore. Foram utilizados 55444 e 41195 registros de pesos corporais a desmama (P120) e ao sobreano (P450), respectivamente, provenientes de rebanhos participantes do programa de melhoramento genético da Associação Nacional de Criadores e Pesquisadores (ANCP). Para cada peso corporal (característica), foram utilizados modelos de normas de reação de um passo que pressupõem a variância residual como homogênea (MHNR1p_homo) e como heterogênea (MHNR1p_het). Os parâmetros genéticos foram obtidos por meio de uma função dos gradientes ambientais. Dessa forma, utilizou-se inferência bayesiana. por meio de amostrador de Gibbs adotando-se cadeias de Markov com 600.000 ciclos; burn in de 50.000 ciclos e thinning de 20 amostras, totalizando amostras de 30.000 ciclos. Para diagnóstico de cadeias de Markov, utilizou-se o critério do teste de Geweke adotando-se o nível de significância de 0,05. Para a escolha do modelo mais adequado em cada característica, utilizou-se o Critério de informação de Deviance (DIC). Em modelos de normas de reação em que se assumiu a pressuposição heterogênea residual, mostraram-se mais adequados em ambas as características. As estimativas das médias posteriores de herdabilidade e de correlação variaram de acordo com o gradiente ambiental. Para P210, obtiveram-se maiores médias nos gradientes medianos (aproximadamente de 0,32), com valores próximos nos gradientes extremos (0,25 para o gradiente 1 e 0,20 para o gradiente 5). Para P450 as estimativas posteriores de herdabilidade foram similares entre os gradientes, variando de 0,26 a 0,29. Todas as médias posteriores de correlações genética para o P210 entre os gradientes foram maiores que 0,80, indicando que, apesar das diferenças entre herdabilidades nos gradientes, os animais estariam classificados de forma similar entre os mesmos e, consequentemente, sem influência da IGA. Por outro lado, para P450 observou-se média posterior de correlação genética, entre os gradientes 1 e 5, igual a 0,77 evidenciando a presença de IGA entre ambientes mais extremos. Para as demais combinações de gradientes, todas as médias foram maiores que 0,80. Nesse sentido, para P450, o modelo de avaliação genética deve considerar a presença de IGA.

The objective was to verify the existence of the Genotype x Environment Interaction (IGA) through the use of Reaction Norm models and their implication in the evaluation of breeders on weight performance indicators of Nelore cattle. We used 55444 and 41195 records of body weights at weaning (P120) and yearling (P450), respectively, from herds participating in the genetic improvement program of the National Association of Breeders and Researchers (ANCP). For each body weight (characteristic), one-step reaction norms models were used that assume the residual variance as homogeneous (MHNR1p_homo) and as heterogeneous (MHNR1p_het). Genetic parameters were obtained using a function of environmental gradients. Thus, Bayesian inference was used. using a Gibbs sampler adopting Markov chains with 600,000 cycles; burn in of 50,000 cycles and thinning of 20 samples, totaling samples of 30,000 cycles. For the diagnosis of Markov chains, the criterion of the Geweke test was used, adopting a significance level of 0.05. To choose the most appropriate model for each characteristic, the Deviance Information Criterion (DIC) was used. In models of reaction norms in which the residual heterogeneous assumption was assumed, they proved to be more adequate in both characteristics. Estimates of posterior means of heritability and correlation varied according to the environmental gradient. For P210, higher averages were obtained in the median gradients (approximately 0.32), with similar values in the extreme gradients (0.25 for gradient 1 and 0.20 for gradient 5). For P450, further heritability estimates were similar across gradients, ranging from 0.26 to 0.29. All subsequent means of genetic correlations for P210 between the gradients were greater than 0.80, indicating that, despite the differences between heritability in the gradients, the animals would be classified similarly between them and, consequently, without IGA influence. On the other hand, for P450, a posterior average of genetic correlation was observed, between gradients 1 and 5, equal to 0.77, evidencing the presence of IGA between more extreme environments. For the other combinations of gradients, all means were greater than 0.80. In this sense, for P450, the genetic evaluation model must consider the presence of IGA.

INCLUSÃO DE VARIÁVEIS BIOCLIMATOLÓGICAS NA AVALIAÇÃO GENÉTICA DE BOVINOS LEITEIROS: ABORDAGEM DO ESTRESSE TÉRMICO NA SELEÇÃO ANIMAL

Em todo o mundo, principalmente em regiões de clima tropical, o estresse térmico causa grandes perdas econômicas e tem importantes implicações no bem-estar animal. Para mitigar os efeitos do estresse térmico, modificações estruturais do ambiente têm sido adotadas com frequência. No entanto, estas mudanças não são herdáveis e requer alto potencial de investimento. Nesse contexto, para superar os desafios provocados pelo estresse térmico, a seleção genética para melhorar a termotolerância é a estratégia de mitigação mais viável. Assim, os principais objetivos deste estudo foram identificar o limite crítico do estresse térmico para características de produção e saúde em bovinos da raça Holandesa, investigar abordagens para ajustar dados fenotípicos para indicadores de estresse térmico, além de quantificar o impacto na reclassificação de touros e na confiabilidade das predições, utilizando dados bioclimatológicos como o índice de temperatura e umidade (THI) e a amplitude térmica (DTV) via modelos de regressão aleatória. O limiar do conforto térmico identificado foi de THI = 74 e DTV = 13 para produção de leite no dia do controle (TDMY), THI = 70 e DTV = 9 para escore de células somáticas (SCS) e THI = 74 e DTV = 16 para rendimento de gordura (FAT) e proteína (PROT). As médias das variáveis bioclimatológicas de dois dias anteriores ao controle leiteiro são indicadas para correção dos dados. Houve significativa reclassificação dos touros e aumento na confiabilidade das predições dos valores genéticos quando THI e DTV forma considerados nos modelos. Ao incluir de forma pioneira o nível de estresse térmico na modelagem da regressão fixa do modelo, observaram-se melhorias ainda mais expressivas no processo de avaliação genética. Contudo, há variabilidade genética suficiente para realizar seleção concomitante para aumento da eficiência produtiva e termotolerância nos animais. Adicionalmente, foi possível inferir que o SCS pode ser considerado um indicador precoce de estresse térmico nos animais. Em síntese, conclui-se que não corrigir os dados fenotípicos para os indicadores de estresse térmico no processo a avaliação genética resulta em predições viesadas, em que os animais apontados como detentores dos melhores méritos genéticos não são verdadeiramente os melhores. Sendo assim, recomendamos adoção do THI e DTV nos procedimentos de seleção animal, não somente visando melhorias futuras nos aspectos produtivos/saúde, mas como forma de melhorar o bem-estar animal frente a mudanças climáticas.

Throughout the world, especially in tropical regions, heat stress is seen as a source of major economic losses and has important implications on animal welfare. To mitigate the heat stress effects, structural changes in the environment have been frequently adopted. However, these changes are not inheritable and require high investment potential. In this context, to overcome the challenges caused by heat stress, the genetic selection to improve thermotolerance is the most viable mitigation strategy. Therefore, the main objectives of this study were to identify the critical threshold of heat stress for production and health traits in Holstein cattle, investigate approaches to adjust phenotypic data for heat stress indicators, and quantify the impact on the reranking of sires and on the reliability of predictions, using bioclimatological data such as temperature and humidity index (THI) and diurnal variation temperature (DTV) via random regression models. The heat comfort threshold identified was THI = 74 and DTV = 13 for test-day milk yield (TDMY), THI = 70 and DTV = 9 for somatic cell score (SCS), and THI = 74 and DTV = 16 for fat (FAT) and protein (PROT) yield. The averages of bioclimatological variables of two days before the test-day are indicated to correct the data. There was a significant sires reranking and an increase in the reliability of predictions of breeding values when THI and DTV were included in the models. By including, in a pioneering way, the heat stress level in the fixed regression of the model, there were even more significant improvements in the genetic evaluation process. However, there is sufficient genetic variability to perform concomitant selection for an increase production efficiency and thermotolerance in animals. Additionally, it was possible to infer that SCS can be considered an early indicator of heat stress in animals. In summary, we concluded that by not correcting phenotypic data for heat stress indicators in the genetic evaluation process results in biased predictions, in which the animals identified as having the best genetic merits are not truly the best. Thus, we recommend the adoption of THI and DTV in selection procedures, not only future improvements in the productive/health aspects, but as a way to improve animal welfare in face of climate change.

Estudo genético quantitativo de características de crescimento em bovinos Nelore de acordo com a ordem de parto das matrizes

Este estudo foi desenvolvido com o objetivo de inferir sobre o efeito da ordem de parto das matrizes (OP) sobre o crescimento pré-desmama dos animais mediante a obtenção de: parâmetros genéticos para o peso ao nascer (PN), ganho de peso do nascimento à desmama (GND) e peso à desmama (PD) de acordo com a OP; associações genéticas entre as características e entre as OP dentro de cada característica; além de tendências genéticas para cada característica e considerando cada OP. As informações fenotípicas e de pedigree utilizadas integram a base de dados do programa DeltaGen. A estimação de parâmetros genéticos e a predição do mérito genético dos animais para os efeitos genético-aditivos direto e materno foi realizada em análises bicaracterísticas e de regressão aleatória via inferência Bayesiana. Existe variabilidade genética para as características estudadas e a seleção realizada nos rebanhos tem promovido mudanças significativas para o efeito genético-aditivo direto. Isso requer especial atenção quanto ao peso ao nascer, devendo-se ponderá-lo nos índices para evitar problemas de parto, principalmente, em matrizes jovens. Em 2021, o programa DeltaGen implementou essa prática e espera-se que o peso ao nascer dos animais tenda a valores próximos à média da população. Por outro lado, a habilidade materna das matrizes não sofreu mudança genética ao longo do tempo considerado neste estudo, cabendo redefinir os índices de seleção neste sentido, caso seja desejada a obtenção de animais com maior habilidade materna. Nas populações estudadas não foram encontradas evidências robustas da existência de animais geneticamente plásticos, não sendo amparada, portanto, a seleção para desenvolvimento ponderal de animais da raça Nelore de acordo com a ordem de parto das matrizes.

This study was carried out with the aim of inferring the effect of the calving order (CO) on the pre-weaning growth of animals by obtaining: genetic parameters for birth weight (BW), birth to weaning weight gain (BWG) and weaning weight (WW) according to CO; genetic associations between traits and between CO within each trait; in addition to genetic trends for each trait and considering each CO. The phenotypic and pedigree information used are part of the DeltaGen program database. The estimation of genetic parameters and the prediction of the genetic merit of animals for direct and maternal genetic-additive effects were performed in two-trait and random regression analyzes via Bayesian inference. There is genetic variability for the studied traits and the selection carried out in the herds has promoted significant changes for the direct genetic-additive effect. This requires special attention regarding BW, which should be considered in the indexes to avoid birth problems, especially in heifers. In 2021, the DeltaGen program implemented this practice and it is expected that the BW of animals will tend to values close to the population mean. On the other hand, the maternal ability of the dams did not undergo genetic change over the time considered in this study, and it is necessary to redefine the selection indices in this sense, if it is desired to obtain animals with greater maternal ability. In the studied populations, robust evidence of the existence of genetically plastic animals was not found, therefore, the selection for weight development of Nelore animals according to the CO of the dams was not supported.

REVEALING THE GENOTYPE X ENVIRONMENT INTERACTION EFFECT FOR SEXUAL PRECOCITY ON THE CLASSIFICATION OF YOUNG ZEBU BULLS

Em países de grande extensão territorial, a produção de bovinos de corte é realizada em ambientes diversos, com climas e sistemas de produção distintos. Nesta situação, a existência de interação genótipo x ambiente é esperada, especialmente para características reprodutivas, que sofrem maior influência ambiental, uma vez os filhos de determinados touros podem não ser os melhores em todos os ambientes, ou seu desempenho pode não ser superior em sistemas de criação diferentes dos quais foram selecionados. Porém, em geral, os programas de melhoramento genético não consideram o efeito da interação genótipo x ambiente, o que pode causar viés nas estimativas dos valores genéticos. Em bovinos, a característica mais utilizada como critério de seleção para precocidade sexual é o perímetro escrotal, por ser facilmente obtida e por estar correlacionada com características seminais nos machos e reprodutivas de fêmeas. Entretanto, o perímetro escrotal também está correlacionado com as características de crescimento. Assim, para que o perímetro escrotal reflita apenas precocidade sexual, é necessário ajustá-lo para as características de crescimento. Na literatura, os estudos que avaliaram o efeito da interação genótipo x ambiente para o perímetro escrotal não consideraram o ajuste para o crescimento, o que pode resultar em escolhas equivocadas quanto ao melhor touro para cada propriedade. Assim, o objetivo dessa tese de doutorado foi identificar o efeito da interação genótipo x ambiente sobre a classificação de touros jovens para perímetro escrotal ajustado para idade, peso, altura, e escores visuais de conformação, precocidade e musculatura, através da análise de normas de reação. Para isso, foram utilizados dados de rebanhos comerciais de bovinos Nelore pertencentes à base de dados do grupo Aliança Nelore. A caracterização do ambiente foi realizada pela padronização das soluções dos grupos contemporâneos, obtidas através do Modelo Animal, no qual o peso ao sobreano foi utilizado como variável dependente. Em seguida, as normas de reação foram determinadas através do Modelo de Regressão Aleatória linear, considerando-se as variâncias ambientais heterogêneas. Posteriormente, estimou-se a correlação genética entre o intercepto e o coeficiente de inclinação da curva de norma de reação e a correlação de Spearman entre a classificação dos touros quanto ao valor genético estimado para os ambientes extremos e médio. Observou-se aumento nas variâncias genéticas aditivas e ambientais para todos os perímetros escrotais ajustados conforme o ambiente tornou-se menos restritivo, exceto quando o ajuste do perímetro escrotal considerou o peso ao sobreano. O coeficiente de herdabilidade foi maior com a melhoria do gradiente ambiental para todas as características estudadas. A correlação de ranking mostrou mudança no posicionamento dos touros quando classificados pelo valor genético estimado, principalmente quando o ranqueamento em ambientes extremos foi comparado. Por essa razão, recomenda-se considerar o efeito da interação genótipo x ambiente nos modelos de avaliação genética de reprodutores, quando o critério de seleção for o perímetro escrotal ajustado para crescimento. Assim, a escolha dos reprodutores será mais assertiva. Durante o doutorado foi possível participar do Programa Doutorado Sanduíche no Exterior, da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), na Universidade de Queensland, na Austrália, e desenvolver o trabalho apresentado no último capítulo desta tese. O objetivo deste trabalho foi identificar o efeito da interação genótipo x ambiente sobre o perímetro escrotal medido aos 6 meses, 12 meses, 18 meses e 24 meses, utilizando as matrizes de parentesco baseadas no pedigree e em informações genômicas, em bovinos Brahman. Para tanto, foi utilizado o banco de dados de rebanhos experimentais pertencentes ao Cooperative Research Centre for Beef Genetic Technologies (Beef CRC). O ambiente foi caracterizado pela padronização das soluções dos grupos contemporâneos obtidos pela análise do Modelo Animal utilizando a matriz de relacionamento genômica, com o peso corporal, medido nas idades em que o perímetro escrotal foi avaliado, como variável dependente. Em seguida, as normas de reação foram determinadas através do Modelo de Regressão Aleatória utilizando a matriz de parentesco baseada apenas no pedigree ou a matriz de parentesco genômica. Posteriormente, foi estimada a correlação de Spearman entre a classificação dos touros quanto ao valor genético estimado para os ambientes extremos e o ambiente mediano, de forma a avaliar a existência ou não de mudança no ranqueamento dos animais. Com o aumento do gradiente ambiental, a variância ambiental para as medidas tomadas aos 12 meses e 18 meses diminuiu, enquanto que, para o perímetro escrotal mensurado aos 6 meses e 24 meses, houve aumento dessa estimativa. Já para a variância genética aditiva e para herdabilidade, conforme o ambiente se tornou mais favorável, tais estimativas aumentaram para as medidas avaliadas aos 12 meses e 18 meses e diminuíram para o perímetro escrotal tomados aos 6 meses e 24 meses. Entretanto, a alteração na variância dos valores genéticos estimados em ambientes extremos pelas normas de reação não foi suficiente para alterar significativamente o ranqueamento, conforme resultados próximos à unidade em todas as correlações de Spearman procedidas. Em relação às medidas de 12 meses e 18 meses, consideradas mais acuradas para identificar precocidade sexual em bovinos da raça Brahman devido à proximidade da idade à puberdade, a existência de interação genótipo x ambiente não foi observada. Para essas idades, não foi observado mudança no ranqueamento dos animais e a variação foi pouco significativa entre as estimativas dos valores genéticos dos touros nos ambientes extremos. Já para o perímetro escrotal medido aos 6 meses e 24 meses, é possível afirmar que existe interação genótipo x ambiente, devido à diferença entre os valores genéticos dos animais avaliados nos ambientes extremos.

In countries with a large territorial extension, beef cattle are raised in different environments, with distinct climates and production systems. In this situation, the existence of genotype x environment interaction is expected, especially for reproductive traits, which suffer greater environmental influence, since the offspring of certain bulls may not be the best in all environments, or their performance may not be superior in raising systems different from those in which they were selected. However, in general, breeding programs do not consider the effect of genotype x environment interaction, which may cause bias in the estimate of breeding values. In beef cattle, the most used trait as selection criterion for sexual precocity is the scrotal circumference, because it is easily obtained and it is correlated with seminal traits in males and reproductive traits in females. But the scrotal circumference is also correlated with growth traits. So, to scrotal circumference reflect only sexual precocity, the adjustment for such characteristics is necessary. Studies evaluating genotype x environment interaction effect for scrotal circumference seems to not consider these adjustments, which can lead to wrong choices of the most adequate sires for each property. Thus, the aim of this thesis was to identify the effect of the genotype x environment interaction on the classification of young bulls for scrotal circumference adjusted for age, weight, height, and the visual scores conformation, precocity and muscularity, through the analysis of reaction norms. Data from commercial Nellore cattle herds belonging to the Aliança Nelore group were used. The environment characterization was performed by standardizing the solutions of the contemporary groups, obtained through the Animal Model, where body weight was used as dependent variable. Then, the reaction norms were determined through a linear Random Regression Model, considering the heterogeneous environmental variances. After that, was estimated the genetic correlation between the intercept and the slope coefficient of the reaction norm curve and the Spearman correlation between the classification of bulls regarding the estimated genetic value for extreme and average environments. There was an increase in the additive and environmental genetic variances for all adjusted scrotal circumferences as the environment became less restrictive, except when the scrotal circumference was adjusted for body weight. The heritability coefficient was higher as the environmental gradient improved for all traits studied. The rank correlation showed a change in the positioning of bulls when ranked by the estimated genetic value, especially when comparing the ranking in extreme environments. For this reason, it is recommended to consider the effect of the genotype x environment interaction in the genetic evaluation of bulls, when the selection criterion is the scrotal circumference adjusted for growth. Thus, the choice of sires will be more assertive. During the doctorate, it was possible to participate in the Doctoral Exchange Program, of the Coordination for the Improvement of Higher Education Personnel (CAPES), at The University of Queensland, Australia, and develop the study presented in the last chapter of this thesis. The aim of this study was to identify the effect of the genotype x environment interaction on scrotal circumference measured at 6 months, 12 months, 18 months and 24 months, using pedigree-based and genomic-based kinship matrices in Brahman cattle. An experimental dataset belonging to the Cooperative Research Centre for Beef Genetic Technologies (Beef CRC) was used. The environment was characterized by standardizing the contemporary group solutions obtained by Animal Model analysis using the genomic relationship matrix, with weight measured at the evaluated ages as the dependent variable. Then, the reaction norms were determined through the Random Regression Model using the pedigree-based kinship matrix or the genomic kinship matrix. Subsequently, Spearman's correlation was estimated between the ranking of the bulls regarding the genetic value estimated for the extreme environments and the median environment in order to evaluate the existence or not of re-ranking of the animals. With the increase in the environmental gradient, the environmental variance for the measurements taken at 12 months and 18 months decreased, while for the scrotal circumference measured at 6 months and 24 months, there was an increase in this estimate. For the additive genetic variance and heritability, as the environment became more favorable, such estimates increased for the measures evaluated at 12 months and 18 months and decreased for the scrotal circumference taken at 6 months and 24 months. However, the change in variance of genetic values estimated in extreme environments by the reaction norms was not enough to significantly alter the ranking, according to results close to unity in all Spearmans correlations performed. Regarding the measurements at 12 months and 18 months, considered more accurate to identify sexual precocity in Brahman cattle due to the proximity of the age at puberty, the existence of genotype x environment interaction was not observed. For these ages, there was no change in the ranking of animals and the variation was not very significant between the estimates of genetic values of bulls in extreme environments. For the scrotal circumference measured at 6 months and 24 months, it is possible to state that there is a genotype x environment interaction, due to the difference between the genetic values of the animals evaluated in the extreme environments.

Genetic and genomic evaluation for milk production and fatty acid traits predicted by mid-infrared (MIR) spectroscopy in Holstein dairy cattle.

A espectroscopia de infravermelho médio (MIR) é a principal ferramenta atualmente usada para acesso à dados rápidos, econômicos e de alto rendimento da composição do leite. Na última década, o perfil de ácidos graxos (FA) no leite foi predito pela MIR, permitindo a coleta de dados de qualidade do leite em nível populacional. O interesse no perfil de FA tem aumentado devido ao seu valor nutricional, propriedades tecnológicas e seu uso como biomarcador do estado da vaca. A disponibilidade desses fenótipos possibilita sua inclusão em avaliações genômicas, o que traz impactos inéditos e substanciais para a melhoria da qualidade do leite. Portanto, o objetivo geral desta tese foi realizar avaliações genéticas e genômicas para as características de produção do leite e de FA preditas via MIR usando modelo de regressão aleatória (RRM) em bovinos leiteiros. Primeiramente, foram investigadas diferentes ordens de polinômios de Legendre para modelagem de efeitos aleatórios em vacas de primeira lactação. Os polinômios de ordem três parecem ser mais parcimoniosos e suficientes para descrever as características de produção de leite e de FA ao longo dos dias em lactação. Correlações de Spearman mais baixas no início da lactação sugerem que o uso do melhor modelo parece ainda ser mais importante no caso de seleção neste período. Além disso, as melhores ordens de ajuste tendem a apresentar menor variação residual, o que pode ajudar a evitar superestimação no início da lactação. Os efeitos de ambiente permanente e de rebanho-ano de parto tiveram um alto impacto no início da lactação. As curvas de herdabilidade indicaram que à medida que a lactação progredia a proporção da variância genética aumentava para todas as características. Em uma segunda etapa, foram investigadas as potenciais implicações da seleção para as características de produção de leite sobre FA ao longo da primeira lactação por meio de RRMs bicaracterístico usando pedigree e informações genômicas. A hipótese em questão é de que a seleção para maior produção de leite diminuiria os ácidos graxos. O perfil de FA pode ser melhorado por meio de seleção indireta para produção de gordura e teores de gordura e proteína. Posteriormente, predições genômicas usando melhor predição linear não-viesada genômica em passo único (ssGBLUP) foram feitas por meio de RRM. Foi investigado o desempenho da predição genômica (em termos de confiabilidade e viés) usando abordagem ssGBLUP o qual foi comparado com a média dos pais tradicional (PA). Foram testados diferentes fatores de escala e ponderação na construção da matriz H. O ssGBLUP baseado em RRMs aumentou a confiabilidade de validação comparado ao método PA para touros jovens, mesmo quando não foi usado nenhum fator de escala e ponderação na matriz H. Além disso, a escolha de parâmetros ótimos resultou em menor viés de predição (coeficiente de regressão próximo de 1) na avaliação genômica de características de produção de leite. Todavia, GEBVs inflados ainda foram observados para os FA do leite. Os achados descritos nesta tese contribuirão para avanços na modelagem das características de produção de leite e FA em vacas Holstein da região da Valônia, sul da Bélgica, por meio da inclusão de informações genômicas. Os resultados desta pesquisa sugerem que mudanças no perfil de FA do leite podem ser alcançadas pela seleção direta ou indireta para produção e teor de gordura. Além disso, esta tese fornece os primeiros resultados sobre o impacto de diferentes métodos ssGBLUP (ou seja, diferentes fatores de escala e ponderação) baseados em RRM na predição genômica de FA do leite. Em resumo, nossos resultados demonstraram a superioridade do método ssGBLUP usando RRM na predição genômica de FA do leite e dão suporte a futuros estudos para melhorar a confiabilidade e reduzir o viés para os FA do leite.

Mid-infrared (MIR) spectroscopy is the current main tool that has been used to get access of rapid, cost-effective, and high-throughput data of milk composition. Over the last decade, milk fatty acids (FA) have been predicted by MIR, allowing to record milk quality data at the population level. Interest in milk FA profile has increasing given its nutritional value, technological properties, and its use as biomarker of the cows status. The availability of these phenotypes makes possible their inclusion in genomic evaluations, which brings unprecedent and substantial impacts to improve milk quality. Therefore, the general objective of this thesis was to perform genetic and genomic evaluations for milk production and FA traits predicted by MIR using random regression models (RRM) in dairy cattle. Firstly, it was investigated different Legendre polynomials orders to better modeling of random effects in first lactation cows. Third-order Legendre polynomials seem to be most parsimonious and sufficient to describe milk production and FA traits over days in milk. Lower Spearman correlations at the beginning of lactation suggest the optimal model appeared to be even more important in the case of selection in this period. In addition, optimal polynomial orders tend to show lower residual variation, which can help to avoid overestimation at beginning of lactation. The effects of permanent environment and herd-year of calving had a high impact on early lactation. Heritability curves indicated that as long as lactation progressed the proportion of genetic variance increased for all traits. In a second step, it was investigated the potential implications of selection for milk production traits about FA across the first lactation through bi-trait RRMs using pedigree and genomic information. Selection for higher milk yield would decrease FA. Improving the milk FA profile would seem to be an effective way by indirect selection of fat yield, fat and protein content. Subsequently, genomic predictions using the single-step genomic best linear unbiased prediction (ssGBLUP) approach were performed based on RRM. It was investigated the performance of genomic predictions (in terms of reliability and bias) using ssGBLUP approach and it was compared with the parent average (PA) method. Moreover, different scaling and weighting factors to be used in the construction of the H matrix were tested. The test-day ssGBLUP approach yielded higher validation reliability compared to PA method for young bulls, even when no scaling and weighting factors were used in the H matrix. In addition, choosing optimal parameters led to less biased prediction (regression coefficient close to 1) for genomic evaluation of milk production traits. Nonetheless, inflated GEBVs were still observed for milk FA. The findings reported in this thesis will contribute to advance on the modeling of milk production and milk FA traits in Walloon Holstein dairy cattle by inclusion of genomic information. Results from this research suggest that changes in milk FA profile can be achieved by the direct selection or indirect by selecting for fat yield and fat content. Moreover, this thesis provides the first results about the impact of different ssGBLUP methods (i.e., different scaling and weighting factors) based on RRM for genomic prediction of milk FA. In summary, our results demonstrated the superiority of ssGBLUP approach based on RRM in prediction performance of milk FA and supports further studies in order to improve reliabilities and reduce bias for milk FA.

Reaction norms in weights at 365 days old in nellore bulls in northern Brazil / Norma de reação para pesos aos 365 dias de idade em bovinos Nelore do Brasil

Genotype by environment interaction (GxE) studies are of particular interest in Brazil because of the regional diversity of environmental effects and the wide variety of management systems. The present study evaluates GxE effects on 365 d weight (365W) of Nellore cattle raised on pasture in northern Brazil. The analysis utilized random regression techniques to model the reaction norm. Fixed effects consisted of sex, contemporary group, and the covariate of age of cow at calving. The environmental gradient, defined by the concatenation of a bull and the state in which the calf was born, was modeled by second order Legendre polynomials. Direct additive genetic and residual effects were fit as random. Results showed differences in the magnitude of expression of genotype in proportion to decreasing favorability of the environment. As the environment became more unfavorable, the correlation of breeding value to different environments decreased. The correlations between the intercept and the level slope for 365W feature were of moderate magnitude, predominantly indicating the reclassification of sires in different environments. Reaction standard model was coherent from a technical and biological view point and enabled the perception of GxE in the genetic evaluation of Nellore cattle in the states of Maranhão, Pará and Tocantins.(AU) 

No Brasil, estudos de interações genótipo x ambiente tem atraído cada vez mais atenção em programas de melhoramento devido à variedade de sistemas de produção e à diversidade ambiental. Objetivou-se avaliar o efeito da interação genótipo x ambiente sobre o peso ajustado aos 365 dias de idade de bovinos da raça Nelore criados a pasto na região norte do Brasil. As análises foram realizadas utilizando-se regressão aleatória para modelar a norma de reação. Foi considerado como efeitos fixos o sexo, os grupos de contemporâneos e como covariável a idade da vaca ao parto. A gradiente ambiental, foi definida pela concatenação entre o touro e a respectiva unidade federativa de nascimento do animal, foi modelada por meio de polinômios de Legendre de segunda ordem. Como efeito aleatório, foram considerados os efeitos genéticos aditivos diretos e residuais. Os resultados demonstraram diferenças na magnitude da expressão de seu genótipo à proporção que o ambiente tornava-se desfavorável. Ou seja, à proporção que o ambiente torna-se desfavorável, menores seriam as correlações dos valores genéticos nos diferentes ambientes. As correlações entre o intercepto e o nível de inclinação da reta para a característica P365 foram de magnitude moderada, indicando predominantemente reclassificação dos valores genéticos dos animais nos diferentes ambientes. O modelo de norma de reação foi coerente doponto técnico e biológico de visualizar na avaliação genética da população Nelore criada nos Estados do Maranhão, Pará e Tocantins, a interação genótipo ambiente.(AU)

Reaction norms in weights at 365 days old in nellore bulls in northern Brazil / Norma de reação para pesos aos 365 dias de idade em bovinos Nelore do Brasil

Genotype by environment interaction (GxE) studies are of particular interest in Brazil because of the regional diversity of environmental effects and the wide variety of management systems. The present study evaluates GxE effects on 365 d weight (365W) of Nellore cattle raised on pasture in northern Brazil. The analysis utilized random regression techniques to model the reaction norm. Fixed effects consisted of sex, contemporary group, and the covariate of age of cow at calving. The environmental gradient, defined by the concatenation of a bull and the state in which the calf was born, was modeled by second order Legendre polynomials. Direct additive genetic and residual effects were fit as random. Results showed differences in the magnitude of expression of genotype in proportion to decreasing favorability of the environment. As the environment became more unfavorable, the correlation of breeding value to different environments decreased. The correlations between the intercept and the level slope for 365W feature were of moderate magnitude, predominantly indicating the reclassification of sires in different environments. Reaction standard model was coherent from a technical and biological view point and enabled the perception of GxE in the genetic evaluation of Nellore cattle in the states of Maranhão, Pará and Tocantins.

No Brasil, estudos de interações genótipo x ambiente tem atraído cada vez mais atenção em programas de melhoramento devido à variedade de sistemas de produção e à diversidade ambiental. Objetivou-se avaliar o efeito da interação genótipo x ambiente sobre o peso ajustado aos 365 dias de idade de bovinos da raça Nelore criados a pasto na região norte do Brasil. As análises foram realizadas utilizando-se regressão aleatória para modelar a norma de reação. Foi considerado como efeitos fixos o sexo, os grupos de contemporâneos e como covariável a idade da vaca ao parto. A gradiente ambiental, foi definida pela concatenação entre o touro e a respectiva unidade federativa de nascimento do animal, foi modelada por meio de polinômios de Legendre de segunda ordem. Como efeito aleatório, foram considerados os efeitos genéticos aditivos diretos e residuais. Os resultados demonstraram diferenças na magnitude da expressão de seu genótipo à proporção que o ambiente tornava-se desfavorável. Ou seja, à proporção que o ambiente torna-se desfavorável, menores seriam as correlações dos valores genéticos nos diferentes ambientes. As correlações entre o intercepto e o nível de inclinação da reta para a característica P365 foram de magnitude moderada, indicando predominantemente reclassificação dos valores genéticos dos animais nos diferentes ambientes. O modelo de norma de reação foi coerente doponto técnico e biológico de visualizar na avaliação genética da população Nelore criada nos Estados do Maranhão, Pará e Tocantins, a interação genótipo ambiente.

GENETICS OF TOLERANCE TO HEAT STRESS IN MILK YIELD OF DAIRY BUFFALOES ASSESSED BY A REACTION NORM MODEL

- Búfalos são animais reconhecidamente rústicos e bem adaptados à climas tropicais adversos. No entanto, há relatos na literatura de que esses animais mostram sinais de sofrimento quando expostos à elevadas temperaturas e radiação solar. Apesar de ser um assunto importante, o efeito do estresse calórico sobre a produção de leite em bubalinos nunca foi estudado no Brasil. Os objetivos deste estudo foram avaliar os efeitos do estresse calórico sobre a produção de leite e investigar a presença da interação genótipo x ambiente (G×E) em bubalinos brasileiros criados em condições tropicais. Com isso, foram avaliados registros de produção de leite de 53.113 controles leiteiros de 3.179 primeiras lactações de búfalas leiteiras, coletadas entre 1987 e 2018. Foi aplicado um modelo misto considerando dias em lactação (DIM) e índice de temperatura-umidade (THI) para quantificar as perdas na produção de leite devido ao estresse calórico. O efeito mais prejudicial do THI sobre a produção de leite no dia do controle foi observado nos estágios intermediários da lactação, após o pico da lactação, nos DIM 105-154 e 155-204 dias (-0,002 e -0,014kg/dia por THI, respectivamente). A média dos mínimos quadrados da produção de leite no dia do controle foi usada para identificar um limiar de estresse calórico por meio de um modelo de regressão linear por partes. Uma redução substancial na produção de leite no dia do controle devido ao estresse calórico foi observada para valores de THI acima de 76,8 (-0,26kg/dia por cada aumento de 1 unidade de THI). Uma análise utilizando um modelo animal unicaracterística de regressão aleatória foi realizada para estimar os componentes de variância e os parâmetros genéticos para a produção de leite no dia do controle sobre os valores de THI e DIM. A variação genética aditiva e as estimativas de herdabilidade foram maiores para valores mais baixos de THI e menores DIM. Menores correlações genéticas entre as produções de leite no dia do controle foram observadas entre os extremos opostos da escala THI (THI=60 vs THI=80), alcançando valor zero. As tendências genéticas observadas para os coeficientes de regressão relacionados ao nível de produção geral (0,02) e capacidade específica de responder ao estresse calórico (-0,006) indicaram que a seleção para aumentar a produção de leite não afetou a capacidade específica de responder ao estresse térmico até o momento presente. Essas tendências refletem a baixa correlação genética entre esses componentes (0,085±0,157), e são um indicativo de GxE com reordenamento dos valores genéticos estimados ao longo da escala ambiental. Isso significa que os melhores animais para produção de leite na zona de conforto não são necessariamente os melhores na zona de estresse calórico. Portanto, ações para monitorar tendências de componentes genéticos relacionados à resposta ao estresse calórico são recomendadas.

Buffaloes are recognizably rustic and well adapted to adverse tropical climates. However, there are reports in the literature that these animals show signs of suffering when exposed to high temperatures and solar radiation. Despite being an important issue, the effect of heat stress on milk yield in buffaloes has never been studied in Brazil. The objectives of this study were to assess the effects of heat stress on the milk yield and investigate the presence of genotype x environment interaction (G×E) in Brazilian dairy buffaloes reared under tropical conditions. With this, 53,113 test-day (TD) records for milk yield from 3,179 first-lactations of dairy buffaloes, collected between 1987 and 2018 were evaluated. A mixed model considering days in milk (DIM) and temperature-humidity index (THI) was applied to quantify milk yield losses due to heat stress. The most detrimental effect of THI on TD milk yield was observed in the intermediate stages of lactation, after lactation peak, in DIM 105-154 and 155-204 days (-0.002 and -0.014kg/day per THI, respectively). The least squares means of TD milk yield was used to identify a heat stress threshold by a piecewise linear regression model. A substantial reduction in TD milk yield due to heat stress was observed for THI values above 76.8 (-0.26 kg/day per increase of 1 THI unit). An analysis using a single-trait random regression animal model was carried out to estimate variance components and genetic parameters for TD milk yield over THI and DIM values. The additive genetic variance and heritability estimates were higher for lower THI values and earlier DIM. Lower genetic correlations between TD records were observed between opposite extremes of THI scale (THI=60 vs THI=80), reaching zero value. The genetic trends observed for the regression coefficients related to general yield level (0.02) and specific ability to respond to heat stress (-0.006) indicated that selection to increase milk yield did not affect the specific ability to respond to heat stress until the present moment. These trends reflect the low genetic correlation between these components (0.085±0.157), and are indicative of GxE with reordering of the estimated breeding values across the environment classes. Thus, the best animals for milk yield in the comfort zone are not necessarily the best in the zone of heat stress. Therefore, actions for monitoring trends of genetic components related to response to heat stress are recommended.

Genetic evaluation and genotype by environment interaction using test-day models for Portuguese and Brazilian Holstein cattle

Avaliações genéticas utilizando modelos test-day (TD) (como autorregressivo, AR e regressão aleatória, RR) em bovinos da raça Holandesa são necessárias para avaliar a aplicação desses modelos nesta população, uma vez que há interesse na mudança de modelos tradicionais para modelos TD usando múltiplas lactações. Da mesma forma, a avaliação da interação genótipo x ambiente (G x E) entre Brasil e Portugal pode ser importante para estratégias de melhoramento genético e para os produtores que investem em genótipos estrangeiros. Foram utilizados neste estudo as três primeiras lactações para produção leite, gordura e proteína, e escore de células somáticas (SCS). Os dados foram fornecidos pelas Associações Portuguesa e Brasileira de Criadores de Bovinos da Raça Holandesa e coletados entre 1994 e 2016. Primeiramente, os registros de produção de leite, gordura e proteína, e SCS foram utilizados para estudar o efeito de grupos de contemporâneos como fixo (HTDF) ou aleatório (HTDR) e com ou sem grupos de pais fantasmas (UPG) usando o modelo AR. A recuperação das informações usando modelos HTDR aumentou as confiabilidades mínimas de 0,50 para 0,75, 0,54 para 0,66, 0,64 para 0,71 e 0,25 para 0,67 para produção de leite, gordura e proteína, e SCS, respectivamente (para touros com 10 ou mais filhas). As diferenças nos ganhos genéticos anuais entre os modelos (HTDR vs. HTDF) para touros (vacas) foram de 30,66 (38,59) kg, 1,18 (1,35) kg, 1,26 (1,22) kg e -0,001 (-0,03) escores para produção de leite, gordura e proteína e SCS, respectivamente. Os grupos de contemporâneos como efeito aleatório no modelo AR são mais relevantes do que apenas considerar o efeito UPG. No entanto, a combinação de ambos pode proporcionar maiores ganhos genéticos anuais. Em geral, o modelo HTDR com UPG foi o que melhor se ajustou a essas características e deve ser o modelo de escolha para avaliações genéticas e análise de tendências genéticas de características longitudinais em bovinos da raça Holandesa. Posteriormente, os registros de produção de leite e SCS foram ajustados usando os modelos AR e RR, com o objetivo de comparar a eficiência destes modelos na avaliação genética nacional. As herdabilidades para produção de leite (SCS) foram similares entre os dois modelos e variaram de 0,17 a 0,23 (0,11 a 0,17). As correlações de rank entre os valores genéticos estimados (EBV) obtidos com os modelos AR e RR foram de 0,96 e 0,94 para produção de leite e 0,97 e 0,95 para SCS, respectivamente, para touros com 10 ou mais filhas e vacas. Ganhos genéticos anuais para touros (vacas) obtidos com os modelos AR foram 46,11 (49,50) kg para produção de leite e -0,019 (-0,025) escores para SCS. Ao usar os modelos RR, esses ganhos foram de 47,70 (55,56) kg para produção de leite e -0,022 (-0,028) escores para SCS. Em geral, os modelos AR foram mais eficientes e, dado o menor número de parâmetros para estimar e sua adequação aos dados de pequenos rebanhos, esses modelos são mais parcimoniosos e devem ser escolhidos para avaliações genéticas de bovinos Holstein no Brasil. Finalmente, a avaliação genética em dois passos foi usada para verificar a presença ou não de G x E. No passo 1, foi realizada avaliação genética dentro de país (Portugal e Brasil separadamente) usando modelos AR. Foram observadas estimativas de herdabilidade semelhantes para SCS em ambos os países, enquanto que para a produção de leite a herdabilidade foi de 0,31 para Portugal e de 0,23 para o Brasil. A correlação de rank entre os EBVs dos touros comuns aos dois países foi de 0,75 para produção de leite e de 0,62 para SCS. No passo 2, os fenótipos corrigidos de Portugal e do Brasil foram considerados como duas características distintas usando modelos de normas de reação bi-característicos. Para produção de leite, a correlação genética entre os gradientes ambientais (níveis de HTD) dentro dos países foi superior a 0,92 para Portugal e a 0,98 para o Brasil. Para SCS, a correlação genética entre os níveis de HTD variou de

Avaliações genéticas utilizando modelos test-day (TD) (como autorregressivo, AR e regressão aleatória, RR) em bovinos da raça Holandesa são necessárias para avaliar a aplicação desses modelos nesta população, uma vez que há interesse na mudança de modelos tradicionais para modelos TD usando múltiplas lactações. Da mesma forma, a avaliação da interação genótipo x ambiente (G x E) entre Brasil e Portugal pode ser importante para estratégias de melhoramento genético e para os produtores que investem em genótipos estrangeiros. Foram utilizados neste estudo as três primeiras lactações para produção leite, gordura e proteína, e escore de células somáticas (SCS). Os dados foram fornecidos pelas Associações Portuguesa e Brasileira de Criadores de Bovinos da Raça Holandesa e coletados entre 1994 e 2016. Primeiramente, os registros de produção de leite, gordura e proteína, e SCS foram utilizados para estudar o efeito de grupos de contemporâneos como fixo (HTDF) ou aleatório (HTDR) e com ou sem grupos de pais fantasmas (UPG) usando o modelo AR. A recuperação das informações usando modelos HTDR aumentou as confiabilidades mínimas de 0,50 para 0,75, 0,54 para 0,66, 0,64 para 0,71 e 0,25 para 0,67 para produção de leite, gordura e proteína, e SCS, respectivamente (para touros com 10 ou mais filhas). As diferenças nos ganhos genéticos anuais entre os modelos (HTDR vs. HTDF) para touros (vacas) foram de 30,66 (38,59) kg, 1,18 (1,35) kg, 1,26 (1,22) kg e -0,001 (-0,03) escores para produção de leite, gordura e proteína e SCS, respectivamente. Os grupos de contemporâneos como efeito aleatório no modelo AR são mais relevantes do que apenas considerar o efeito UPG. No entanto, a combinação de ambos pode proporcionar maiores ganhos genéticos anuais. Em geral, o modelo HTDR com UPG foi o que melhor se ajustou a essas características e deve ser o modelo de escolha para avaliações genéticas e análise de tendências genéticas de características longitudinais em bovinos da raça Holandesa. Posteriormente, os registros de produção de leite e SCS foram ajustados usando os modelos AR e RR, com o objetivo de comparar a eficiência destes modelos na avaliação genética nacional. As herdabilidades para produção de leite (SCS) foram similares entre os dois modelos e variaram de 0,17 a 0,23 (0,11 a 0,17). As correlações de rank entre os valores genéticos estimados (EBV) obtidos com os modelos AR e RR foram de 0,96 e 0,94 para produção de leite e 0,97 e 0,95 para SCS, respectivamente, para touros com 10 ou mais filhas e vacas. Ganhos genéticos anuais para touros (vacas) obtidos com os modelos AR foram 46,11 (49,50) kg para produção de leite e -0,019 (-0,025) escores para SCS. Ao usar os modelos RR, esses ganhos foram de 47,70 (55,56) kg para produção de leite e -0,022 (-0,028) escores para SCS. Em geral, os modelos AR foram mais eficientes e, dado o menor número de parâmetros para estimar e sua adequação aos dados de pequenos rebanhos, esses modelos são mais parcimoniosos e devem ser escolhidos para avaliações genéticas de bovinos Holstein no Brasil. Finalmente, a avaliação genética em dois passos foi usada para verificar a presença ou não de G x E. No passo 1, foi realizada avaliação genética dentro de país (Portugal e Brasil separadamente) usando modelos AR. Foram observadas estimativas de herdabilidade semelhantes para SCS em ambos os países, enquanto que para a produção de leite a herdabilidade foi de 0,31 para Portugal e de 0,23 para o Brasil. A correlação de rank entre os EBVs dos touros comuns aos dois países foi de 0,75 para produção de leite e de 0,62 para SCS. No passo 2, os fenótipos corrigidos de Portugal e do Brasil foram considerados como duas características distintas usando modelos de normas de reação bi-característicos. Para produção de leite, a correlação genética entre os gradientes ambientais (níveis de HTD) dentro dos países foi superior a 0,92 para Portugal e a 0,98 para o Brasil. Para SCS, a correlação genética entre os níveis de HTD variou de

PARÂMETROS GENÉTICOS PARA SELEÇÃO DE LINHAS PURAS DA RAÇA RHODE ISLAND RED PARA PRODUÇÃO DE OVOS

Este estudo teve como objetivo estimar parâmetros genéticos para a característica produção de ovos por meio de diferentes modelos. Os dados utilizados, referentes à produção de ovos de aves de linha pura da raça Rhode Island Red (RIR), linha GG, coletados no período de 1992 a 2013, fornecidos pelo CNPSA EMBRAPA. No Artigo 1 objetivou-se estimar os coeficientes de herdabilidade e correlação para a produção de ovos em períodos parciais e total, assim como, verificar a possibilidade do uso de um modelo de posto reduzido. A produção de ovos foi avaliada por meio da taxa de produção de ovos, composta por 7.087 registros agrupados em 13 períodos de 4 semanas (PO1 a PO13) entre a 19ª a 70ª semana de vida das aves, e outros 4 períodos acumulados (P1 a Ptotal). Para a análise de componentes principais foram consideradas os períodos de PO2 a PO11. As estimativas de herdabilidade foram 0,39, 0,11, 0,15 e 0,07 (P1, P2, P3 e Ptotal). As correlações genéticas entre os períodos P1xPtotal, P2xPtotal e P3xPtotal foram respectivamente 0,18, 0,53 e 0,99. O modelo de posto reduzido ajustado para os dois primeiros componentes principais foi o que proporcionou o melhor ajuste. As estimativas de herdabilidade para esse modelo variaram de 0,10 a 0,26. Conclui-se que a seleção de aves baseada na produção de ovos até a 54ª semana (P3) possui alta correlação genética com a produção total de ovos, e a estrutura de covariância genética para taxa de postura pode ser ajustada utilizando um modelo de posto reduzido contendo dois componentes principais. O Artigo 2 teve como objetivo comparar diferentes modelos de regressão aleatória (MRA), com distintas ordens do polinômio de Legendre, visando identificar o modelo de melhor ajuste para a taxa de postura de aves RIR e estimar os componentes de (co)variância e parâmetros genéticos para essa característica. O arquivo de trabalho ficou composto por 83.687 registros, e as produções semanais foram agrupadas em 13 períodos compostas de 4 semanas (PO1 a PO13). O modelo proposto incluiu o efeito fixo de geração, a trajetória média de produção, o efeito aleatório e genético aditivo, o efeito permanente direto e residual. Para modelar a trajetória fixa foi usado polinômio de ordem quatro e para as trajetórias aleatórias, foram usados os polinômios ortogonais de Legendre, variando as ordens para o efeito genético aditivo e de ambiente permanente, com variância residual homogênea ou heterogênea. As diferenças entre os modelos foram comparadas utilizando os critérios de AIC, BIC, LogL e estatística LRT. O modelo composto por polinômios de ordem quatro para efeito fixo, ordem dois para efeito aditivo, oito para ambiente permanente, contendo sete classes de variância residual, foi o mais adequado para o ajuste dos dados de taxa de produção de ovos. As estimativas de herdabilidade variaram de 0,01 a 0,24 e as correlações genéticas entre os períodos variaram de -0,27 a 1,00. A seleção baseada nos períodos parciais PO7 a PO10 apresentam boas estimativas de herdabilidade, estão bem correlacionados, sendo, portanto, indicados para a seleção de aves RIR.

This study aimed at estimating genetic parameters for the characteristic egg production by means of different models. The data used, referring to the production of eggs of pure-bred Rhode Island Red (RIR) line GG, collected in the period from 1992 to 2013, provided by CNPSA EMBRAPA. In Article 1, the objective was to estimate the coefficients of heritability and correlation for partial and total egg production, as well as to verify the possibility of using a reduced rank model. Egg production was evaluated through the egg production rate, composed of 7,087 records grouped in 13 four-week periods (PO1 to PO13) between the 19th to the 70th week of life of the birds, and another 4 accumulated periods (P1 to Ptotal). For the analysis of main components, the periods from PO2 to PO11 were considered. Heritability estimates were 0.39, 0.11, 0.15 and 0.07 (P1, P2, P3 and Ptotal). Genetic correlations between the periods P1xPtotal, P2xPtotal and P3xPtotal were respectively 0.18, 0.53 and 0.99. The reduced post model adjusted for the first two main components provided the best fit. Heritability estimates for this model ranged from 0.10 to 0.26. It was concluded that the selection of birds based on the production of eggs up to the 54th week (P3) has a high genetic correlation with the total egg production, and the genetic covariance structure for posture rate can be adjusted using a reduced rank model containing two main components. The objective of this study was to compare different models of random regression (MRA) with different orders of the Legendre polynomial, in order to identify the best fit model for the RIR bird posture rate and to estimate the covariance and parameter components for this characteristic. The work file consisted of 83,687 records, and weekly productions were grouped into 13 composite periods of 4 weeks (PO1 to PO13). The proposed model included the fixed generation effect, the average production trajectory, the additive random and genetic effect, the direct and residual permanent effect. In order to model the fixed trajectory we used a polynomial of order 4 and for the random trajectories, Legendre orthogonal polynomials were used, varying the orders for the additive and permanent environment genetic effect, with homogeneous or heterogeneous residual variance. Differences between the models were compared using the AIC, BIC, LogL and LRT statistics. The model composed of polynomials of order four for fixed effect, order two for additive effect, eight for permanent environment, containing seven classes of residual variance, was the most adequate for the adjustment of egg production rate data. Heritability estimates ranged from 0.01 to 0.24 and genetic correlations between the periods ranged from -0.27 to 1.00. The selection based on the partial periods PO7 to PO10 have good estimates of heritability, are well correlated and are therefore indicated for the selection of RIR birds.

CONFIABILIDADE DO VALOR GENÉTICO PREDITO EM DIFERENTES POPULAÇÕES

O propósito deste trabalho foi avaliar o efeito da redução do número de controles por lactação sobre a precisão da predição do valor genético dos animais. O banco de dados, cedido pela Associação Brasileira de Criadores de Bovinos da Raça Holandesa, foi editado para conter somente observações de desempenho coletadas de vacas com 10 controles mensais na lactação e ficou composto por 111.840 registros de produções mensais coletadas entre os anos de 1991 a 2010 e, a partir deste, pela eliminação aleatória de 1, 2, 3, 4, 5 e 6 controles, foram gerados outros seis arquivos, totalizando sete diferentes populações, reunindo vacas com 10, 9, 8, 7, 6, 5 e 4 controles na lactação, respectivamente. Os parâmetros e valores genéticos foram estimados por meio de um modelo de regressão aleatória com polinômio de ordem quatro para efeito genético e de ambiente permanente e variâncias residuais homogêneas. Os reprodutores foram agrupados de acordo com o número de filhas, para verificar diferenças na confiabilidade média dos valores genéticos preditos e a correlação de ranking de Spearman entre os valores genéticos dos 10 e 20% melhores reprodutores foi calculada nas diferentes populações para averiguar se ocorre alterações no ranqueamento. As populações com número de controles parciais apresentaram menor variância genética, e consequentemente isso menor herdabilidade para a produção de leite; a confiabilidade média foi menor nas populações com menor número de controles; o número de touros com alta confiabilidade também foi menor; as correlações de Spearman apresentaram valores médios, indicando que existe alterações no ranqueamento dos melhores animais. Portanto, a redução do número de controles por lactação afeta negativamente a avaliação genética das populações.

The purpose of this study was to evaluate the effect of reducing the number of lactation controls on the accuracy of the prediction of the genetic value of the animals. The database provided by the Brazilian Association of Breeders of the Dutch Breed was edited to contain only performance observations collected from cows with 10 monthly controls in lactation and was composed of 111,840 records of monthly production collected between 1991 and 2010 and from this, by random elimination of 1, 2, 3, 4, 5 and 6 controls, six other files were generated, totaling seven different populations, bringing together cows with 10, 9, 8, 7, 6, 5 and 4 controls in lactation, respectively. Genetic parameters and values were estimated by means of a random regression model with a polynomial of order 4 for genetic and permanent environment effects and homogeneous residual variances. Breeders were grouped according to the number of daughters to verify differences in mean reliability of predicted genetic values and Spearman rank correlation between genetic values of the best 10 and 20% breeding herds was calculated in the different populations to determine if there were changes in the ranking. Populations with number of partial controls had lower genetic variance, and consequently lower heritability for milk production; the mean reliability was lower in populations with lower number of controls; the number of bulls with high reliability was also lower; the Spearman correlations presented mean values, indicating that there are changes in the ranking of the best animals. Therefore, the reduction in the number of lactation controls negatively affects the genetic evaluation of populations.

Estresse térmico e a qualidade do leite em vacas da raça Holandesa: uma abordagem genômica

O estresse térmico causa prejuízos para a atividade leiteira. É possível selecionar animais para tolerância ao calor, uma vez que existe variação genética de características produtivas quando avaliadas em diferentes ambientes climáticos. Para uma correta avaliação genética em função de diferentes ambientes, a utilização de modelos que se ajustem aos dados é fundamental. Ao mesmo tempo, ferramentas genômicas podem auxiliar nos processos de avaliação e seleção genética para tolerância ao calor. Nesse contexto, foram desenvolvidos dois estudos. No primeiro, objetivou-se estudar as funções de variância de características de produção e qualidade do leite em relação a um índice de temperatura e umidade (THI), ajustadas por polinômios de Legendre de ordens dois a sete, avaliar qual função melhor se ajusta aos dados e compreender como os componentes de variância e os coeficientes de herdabilidade se comportam em função do THI. Para isso, foram utilizadas 74.470 informações de produção de leite (PROD, kg/dia), escore de células somáticas (ECS), porcentagens de gordura (GOR), proteína (PROT), lactose (LACT), caseína (CAS) e perfil de ácidos graxos (saturados SAT; insaturados INSAT; monoinsaturados MONO; poli-insaturados POLI; ácido palmítico C16:0; ácido esteárico C18:0; e ácido oléico C18:1) de 5.224 vacas da raça Holandesa avaliadas por meio de modelos de regressão aleatória em 167 valores distintos do THI. À exceção de POLI, houve variação em todos os componentes de variância ao longo do THI para todas as características. As estimativas de herdabilidade variaram de 0,07 a 0,43. Para PROD, GOR, LACT, ECS, SAT e C16:0, as estimativas de herdabilidade diminuíram com o aumento do THI e para CAS, MONO, INSAT e C18:1, aumentaram. Para PROT e C18:0 as estimativas de herdabilidade foram maiores em valores intermediários do THI e menores nos extremos. No segundo estudo, objetivou-se estimar o efeito de marcadores SNP (polimorfismos de nucleotídeo único) sobre as características PROD, CAS, ECS, SAT e INSAT e estimar o valor genético genômico (GEBV) considerando dois valores de THI, um representando o conforto térmico e outro o estresse térmico. Os valores genéticos dos animais para os dois ambientes foram usados como fenótipos nos estudos de associação genômica (GWAS). Foram utilizados genótipos de 1.157 vacas para 60.671 marcadores SNP. Para as análises genômicas, foram utilizadas somente vacas com fenótipo e genótipo. Foi utilizado o método GBLUP (melhor predição linear não-viesada genômica) sob abordagem bicaracterística para realizar o GWAS. Com objetivo de comparar os ambientes, foram considerados os 55 SNP de maior variância aditiva explicada para cada situação e 10% dos animais com maiores valores genéticos genômicos. Em geral, os SNP apresentaram poucas diferenças em suas variâncias aditivas explicadas quando comparados em ambiente de conforto e estresse térmico. Com relação aos valores genéticos genômicos, houve reclassificação dos animais para PROD (correlações 0,90 e 0,90), CAS (correlações 0,88 e 0,86), SAT (correlações 0,88 e 0,87) e INSAT (correlações 0,97 e 0,97). Para ECS, apenas um animal foi reclassificado entre os ambientes (correlações 1,00). O primeiro estudo permitiu avaliar os componentes de variância ao longo de todo o gradiente ambiental. Por sua vez, o segundo estudo permitiu avaliar a variância individual dos marcadores moleculares, complementando o estudo genético das características. Mesmo que pequenas, foi possível verificar diferenças genéticas entre os animais entre os ambientes considerados.

Heat stress causes damage to dairy farming activities. It is possible to select animals for heat tolerance, because there is genetic variation of productive traits when evaluated in different climatic environments. For a correct genetic evaluation according to different environments, the use of models that fit to the data is fundamental. At the same time, genomic tools can aid in the evaluation and genetic selection processes for heat tolerance. In this context, two studies were developed. In the first, the aim was to study the variance functions of milk production and quality traits in relation to a temperature and humidity index (THI), adjusted by Legendre polynomials of orders two to seven, to evaluate which function best fits the data and understand how the variance components and heritability coefficients behave as a function of THI. For this, records of milk yield (MY), somatic cell score (SCS), percentage of fat (FP), protein (PP), lactose (LP), casein (CP) and acid fatty acids (saturated SAT, unsaturated UNSAT, monounsaturated MONO, polyunsaturated POLY, palmitic acid C16:0, stearic acid C18:0; and oleic acid C18:1) from 5,224 Holstein cows and evaluated using random regression models in 167 different levels of THI were used. With the exception of POLY, there was variation in all variance components along the THI for all traits. Estimates of heritability ranged from 0.07 to 0.43. For MY, FP, LP, SCS, SAT and C16:0, estimates of heritability decreased with increasing THI and for CP, MONO, UNSAT and C18:1 increased. For PP and C18:0, heritability estimates were higher in intermediate THI values and lower at the extremes. In the second study, the objective was to estimate the effect of SNP markers on traits MY, CP, SCS, SAT and UNSAT and to predict the genomic breeding values (GEBV) using these effects, considering two levels of THI: a thermal comfort and an heat stress. The breeding values of the animals for the two environments were used as phenotypes for the genomic wide association studies (GWAS). Genotypes of 1,157 cows to 60,671 SNP markers were used. The GBLUP method (genomic best linear unbiased prediction) was used under a bitrait approach to perform GWAS. With the aim of comparing the environments, the 55 SNP with the greater variance explained for each situation and the 10% animals with the greater GEBV were used. Differences were observed in the variance explained by SNP between the comfort and heat stress environment. There was a re-rankink of animals considering the GEBV for MY (correlations 0.90 and 0.90), CP (correlations 0.88 and 0.86), SAT (correlations 0.88 and 0.87) and UNSAT (correlations 0.97 and 0.97). For SCS, only one animal was reclassified between the environments (correlations 1.00). The first study allowed to evaluate the components of variance along the entire environmental gradient. In turn, the second study allowed to evaluate the individual variance of the molecular markers, complementing the genetic study of the traits. Although small, it was possible to verify genetic differences among the animals among the considered environments.

ANÁLISE LONGITUDINAL DO CONSUMO ALIMENTAR RESIDUAL EM BOVINOS NELORE

A estimação de parâmetros genéticos para o consumo alimentar residual (CAR) ao longo do período de teste pode propiciar a identificação dos períodos de teste em que há maior variabilidade genética. Objetivou-se ajustar um modelo de regressão aleatória com o uso de polinômios spline para CAR ao longo do período de avaliação, a fim de proporcionar um melhor entendimento do comportamento dos componentes de variância, bem como estimar os parâmetros e valores genéticos, e identificar os períodos de teste em que há maior variabilidade genética. Foram utilizados dados de ingestão de matéria seca e peso de 929 machos Nelore, provenientes de sete provas de desempenho com duração de 70 dias. O CAR foi avaliado em diferentes períodos de duração: 14, 28, 42, 56 e 70 dias. Para cada período de avaliação foram calculados: Ingestão de Matéria Seca (IMS), Ganho Médio em Peso Diário (GMD), Peso Vivo Metabólico (PVM 0,75) e Ingestão de Matéria Seca estimada (IMSe). Os componentes de variância foram estimados por meio de uma análise bayesiana, via amostragem de Gibbs. Utilizou-se modelo de regressão aleatória com polinômios lineares do tipo spline contendo cinco nós para o ajuste da trajetória média, dos efeitos aleatórios (genéticos aditivos e ambiente permanente) e considerou-se heterogeneidade de variância residual. As estimativas de herdabilidade variaram de 0,40 a 0,50. As correlações genéticas entre os períodos reduzidos e o período completo (70 dias) foram positivas e elevadas, variando de 0,87 a 0,94. O valor do coeficiente de correlação de Spearman entre o período completo e o período de 56 dias foi de 0,94. Portanto, entre os 93 animais selecionados no período de teste reduzido para 56 dias, 77 deles seriam selecionados no período de teste de 70 dias. A resposta correlacionada para o CAR, aos 56 dias, corresponde a 85% da resposta direta aos 70 dias. Os resultados apontaram que modelos de regressão aleatória com polinômios lineares do tipo spline podem ser empregados em estudos de eficiência alimentar em bovinos, e os testes de eficiência alimentar podem ter duração de 56 dias, sem que haja perda na predição dos valores genéticos dos tourinhos.

The estimation of genetic parameters for residual feed intake (RFI) during performance test may allow the identification of test periods in which there is greater genetic variability. The objective of this study was to adjust a random regression model with the use of spline polynomials for RFI over the evaluation period, in order to provide a better understanding of the behavior of variance components, as well as to estimate genetic parameters and values, and identify the test periods in which there is greater genetic variability. Data of dry matter intake and weight of 929 Nelore males were used, from seven performance tests with durations of 70 days. Ingestion data were used of dry matter and weight of 929 male Nellore, from seven performance tests with duration of 70 days. The RFI was evaluated in different periods of duration: 14, 28, 42, 56 and 70 days. For each evaluation period, Dry matter intake (DMI), Average Daily Gain (ADG), Metabolic Weight (MBW) and Estimated Dry Matter Intake (DMIe) were calculated. The variance components were estimated by Bayesian analysis via Gibbs sampling. A random regression animal model with linear spline polynomials containing five nodes was used to adjust the mean trajectory, random effects (additive genetic and permanent environment), and heterogeneity of residual variance was considered. Heritability estimates ranged from 0,40 to 0,50. Genetic correlations between reduced periods and the whole period (70 days) were positive and high, varying from 0,87 to 0,94. The Spearmans correlation coefficient values between the full period and the 56 day period was 0,94. Therefore, among the 93 animals selected in the reduced test period for 56 days, 77 of them would be selected in the 70-day test period. The correlated response for CAR at 56 days corresponds to 85% of the direct response at 70 days. The results showed that random regression models with linear polynomials of the spline type can be used in studies of feed efficiency in cattle, and feed efficiency tests can be 56 days in length, without loss in genetic values prediction of young bulls.

ESTIMATIVA DE PARÂMETROS DE CURVA DE LACTAÇÃO E DESEMPENHO PRODUTIVO DE VACAS DA RAÇA GIROLANDO

A maior parte da produção de leite nacional advém de animais da raça Girolando, portanto é necessário obter parâmetros que possibilitem tomadas de decisões acerca do desempenho dos rebanhos, seja realizado ao aumento da produção, bem como a produtividade, priorizando os programas de melhoramento genético. A utilização de modelos de regressão aleatória melhora a acurácia das avaliações genéticas e fornece um ótimo mecanismo para avaliar a persistência na lactação. A persistência na lactação está diretamente relacionada a aspectos econômicos da atividade leiteria e a melhoria desta pode contribuir para a redução de custos no sistema de produção. Com intuito de estudar a viabilidade da utilização da característica persistência na lactação em avaliação genética, em gado de leite, uma vez que são escassos os estudos sobre este assunto, principalmente em condições tropicais, objetivou-se, neste trabalho, avaliar o modelo matemático Wood que descreve a curva de lactação. Os dados de produção de leite até 305 dias da lactação eram de 29.095 vacas de primeira lactação, com partos ocorridos entre os anos 1988 a 2014, pertencentes ao Arquivo Zootécnico do Centro Nacional de Pesquisa em Gado de Leite da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (EMBRAPA/CNPGL). A análise foi feita pelo critério de coeficiente de determinação ajustado (R²A) dos parâmetros utilizando o modelo de Wood 1967, apresentou o R²A 78,06 indica um bom ajuste aos dados de produção de leite.

Most of the national milk production comes from Girolando cattle, so it is necessary to obtain parameters to make decisions about the performance of the herds, to be carried out to increase production, as well as productivity, prioritizing breeding programs. The use of random regression models improves the accuracy of genetic evaluations and provides a good mechanism to evaluate persistence in lactation. The persistence in lactation is directly related to economic aspects of the dairy activity and the improvement of this can contribute to the reduction of costs in the production system. In order to study the viability of the use of the characteristic persistence in lactation in genetic evaluation in milk cattle, since studies on this subject are scarce, especially in tropical conditions, the objective of this study was to evaluate the mathematical model Wood that describes the lactation curve. The milk production data up to 305 days of lactation were 29,095 lactating cows, with calving occurring between 1988 and 2014, belonging to the Zootechnical Archive of the National Center for Research in Milk Cattle of the Brazilian Agricultural Research Corporation (EMBRAPA / CNPGL). The analysis was performed using the criterion of adjusted coefficient of determination (R²A) of the parameters using the model of Wood 1967, presented the R²A 78.06 indicates a good adjustment to the data of milk production.