Association of visual scores with reproductive traits in Nelore cattle using Bayesian Inference / Associação de escores visuais com características reprodutivas em bovinos Nelore utilizando Inferência Bayesiana

The use of morphological traits assessed using visual scores as indirect selection criteria in cattle has the advantage of evaluating young animals regarding potential productive and reproductive performance. This enables breeders to make earlier decisions compared to later measurements, such as scrotal circumference at 450 days (SC450) and stayability (STAY). The aim of this study was to estimate the genetic parameters for visual score traits and their associations with reproductive traits: scrotal circumference at 365 days of age (SC365), SC450, STAY, probability of precocious calving (PPC30) and age at first calving (AFC) in Nellore cattle. Visual score data from 4,175 Nellore cattle, with an average age of 22 months, and reproductive data from 3,075 cattle belonging to the HoRa Genetics Provada herd were used. The morphological traits were evaluated by the MERCOS methodology. The heritability estimates obtained ranged from 0.15 to 0.28 for visual scores and 0.10 to 0.54 for reproductive traits. Genetic correlations between visual scores and reproductive traits were generally low, except between: muscularity and PPC30; structure and STAY; racial and SC450; conformation and SC365, SC450, STAY, and AFC; navel and STAY and AFC; and sacrum and SC365, STAY, and AFC, which were moderate to high. The identification of animals with flat sacral bone (not protruding or sloping) can also be an efficient characteristic in the identification for early pregnancy, and together with the musculature score, they can be related to animals with lower age at the first calving.(AU)

A utilização de características morfológicas de bovinos, pelo uso de escores visuais como critério de seleção indireta tem como vantagem a avaliação em animais jovens quanto ao potencial desempenho produtivo e reprodutivo, antecipando a tomada de decisão em comparação a medidas tomadas de forma tardia, como perímetro escrotal aos 450 dias (PE450) e stayability (STAY). Objetivou-se estimar os parâmetros genéticos para características de escores visuais e a associação dessas com características reprodutivas, perímetro escrotal aos 365 (PE365) dias de idade, PE450, STAY, probabilidade de parto precoce (3P) e idade ao primeiro parto (IPP) em bovinos Nelore. Foram utilizadas informações de escores visuais e de reprodução de 4.175 e 3.075 bovinos, respectivamente, com idade média de 22 meses, pertencentes a fazenda HoRa Genética Provada. As características morfológicas foram avaliadas pela metodologia MERCOS. As estimativas de herdabilidade obtidas apresentam grande amplitude, variando de 0,15 a 0,28 para escores visuais e 0,10 a 0,54 para características reprodutivas. As correlações genéticas entre característica de escores visuais e reprodução foram, de maneira geral baixas (0.03-0.66), com exceção entre a musculosidade e 3P, estrutura e STAY, racial e PE450, conformação com PE365, PE450, STAY e IPP, ônfalo com STAY e IPP, e sacro com PE365, STAY e IPP, que foram moderadas a altas. A identificação de animais com melhor osso sacro (mesmo nível das ancas), ou seja, não saliente ou inclinado pode ser uma característica eficiente na identificação para prenhez precoce, e juntamente ao escore de musculatura poderão ser relacionados a animais com menor idade ao primeiro parto.(AU)

Selection indexes for Nellore production system in the Brazilian Pantanal

The objective was to develop selection indexes for Nellore cattle raised in full-cycle production system in the Brazilian Pantanal. The resulting offspring are retained as replacements or sold at two years of age. Preliminary analyses explored effects of scale on economic values (EV). However, given the available data, these effects were very small. Presented herein are results from a simulated system consisting of 5,000 cows with all animals maintained on pasture as is typical in Pantanal. The EV were determined by approximating the partial derivatives of the profit function, changing one trait at a time, by one unit, while keeping the other traits constant. Traits in the breeding objective were mature cow weight, direct and maternal weaning weight, postweaning average daily gain, subcutaneous fat depth, longissimus muscle area, and stayability. Economic values were calculated on the basis of number of animals (per head), number of animal units, and arroba of carcasss weight. Regardless of the basis, maternal weaning weight and subcutaneous fat depth made negligible contributions to the breeding objective. Proportions of variation in the breeding objectives (per head, per animal unit, per arroba) explained by cow weight, direct weaning weight, postweaning average daily gain, stayability, and longissimus muscle area were: 13, 13, 17; 6, 1, 5; 3, 3, 4; 67, 67, 61; and 11, 17, 13, respectively. These indexes may aid Nellore breeders in their selection decisions, thus facilitating the genetic progress and increased productivity and profitability of Pantanal herds.

ANÁLISE MULTIFATORIAL E PREDITORES PARA CARACTERÍSTICAS DE IMPORTÂNCIA ECONÔMICA DE MATRIZES SUÍNAS EM GRANJA MULTIPLICADORA

O presente trabalho objetivou investigar a relação entre as características produtivas e identificar os fatores que afetam o número de leitões desmamados (NLD) por matriz/ano, a produtividade acumulada em quilograma (kg) de leitão desmamado (LD) por matriz/ano e a longevidade produtiva de matrizes suínas com o intuito de subsidiar o processo de seleção de uma granja multiplicadora. No capítulo 2 foram realizadas análises de fatores, com o intuito de compreender a relação entre as características e de regressão linear múltipla para identificar as principais variáveis preditoras para as variáveis NLD por matriz/ano e produtividade acumulada em kg de LD por matriz/ano. No capítulo 3 as fêmeas foram avaliadas quanto à sua longevidade, em função de dois critérios distintos de stayability, STAY1 e STAY2, que consideram respectivamente como longevas as fêmeas que apresentaram número de leitões nascidos vivos (NLNV) e quilograma de leitões desmamados até o quarto parto acima da média do rebanho. Identificou-se pelos principais fatores latentes, que55% variância entre matrizes da granja são explicadas pelas características de habilidade materna, viabilidade dos leitões, fertilidade e mortalidade perinatal. Os melhores modelos de regressão para predição explicaram aproximadamente 66% da variação tanto para a características NLD, como para o peso total dos leitões desmamados ajustado para 21 dias (PTD21), evidenciando as características número de leitões natimortos (NLNAT), número de leitões mortos ao nascer (NLMN), peso médio dos leitões ao nascer (PMN) e número de leitões desmamados (NLD) com fatores explicativos em comum. Não foi possível obter um bom modelo preditivo para a característica peso médio dos leitões desmamados ajustado para 21 dias (PD21) no presente estudo. A análise de fêmeas por categorias de NLNV e PD21 indicou que matrizes que apresentam NLNV abaixo da média do rebanho, não tem potencial para exibir uma adequada produção acumulada sob as condições avaliadas da granja. Os melhores modelos preditivos para a longevidade das fêmeas pelos critérios STAY1 incluem idade a primeira cobertura (IPC) e NLNV e para STAY2 incluiu apenas IPC. O modelo de predição proposto para de STAY1 foi mais eficiente (78%) do que para STAY2 (55%). A seleção para STAY1 pode ser realizada com o NLNV do primeiro parto, enquanto a de STAY2 deve ser preferencialmente realizada mais tardiamente, pelo NLD acumulado das três primeiras parições. A análise de sobrevivência demonstrou que pelo STAY1, as fêmeas seriam descartadas mais tardiamente (8º parto), quando comparado com STAY2 (6º parto).

The present work aimed to investigate the relationship between the productive characteristics and to identify the factors that affect the number of weaned piglets (NLD) per sow/year, the accumulated productivity in kilograms (kg) of weaned piglets (LD) per sow/year and the productive longevity of swine breeders in order to support the selection process of a breeding farm. In chapter 2, factor analyzes were performed in order to understand the relationship between the characteristics and multiple linear regression to identify the main predictor variables for the variables NLD per matrix/year and accumulated productivity in kg of LD per matrix/year. In chapter 3, the females were evaluated as to their longevity, according to two distinct stayability criteria, STAY1 and STAY2, which consider as longevity, respectively, the females that presented the number of live born piglets (NLNV) and kilogram of piglets weaned to the fourth parturition above the herd average. It was identified by the main latent factors that 55% variance between breeders on the farm is explained by the characteristics of maternal ability, piglet viability, fertility and perinatal mortality. The best regression models for prediction explained approximately 66% of the variation both for the NLD traits and for the total weight of weaned piglets adjusted for 21 days (PTD21), evidencing the characteristics number of stillborn piglets (NLNAT), number of dead piglets at birth (NLMN), mean piglet birth weight (PMN) and number of piglets weaned (NLD) with common explanatory factors. It was not possible to obtain a good predictive model for the characteristic mean weight of weaned piglets adjusted to 21 days (PD21) in the present study. The analysis of females by NLNV and PD21 categories indicated that sows that present NLNV below the herd average do not have the potential to exhibit an adequate accumulated production under the evaluated conditions of the farm. The best predictive models for female longevity by STAY1 criteria include age at first mating (IPC) and NLNV and for STAY2 it included only IPC. The prediction model proposed for STAY1 was more efficient (78%) than for STAY2 (55%). Selection for STAY1 can be performed with the NLNV of the first calving, while for STAY2 should preferably be performed later, by the accumulated NLD of the first three calvings. Survival analysis showed that by STAY1, females would be discarded later (8th parturition), when compared to STAY2 (6th parturition).

Estudo genético quantitativo de características morfológicas, produtivas, reprodutivas e de carcaça em bovinos Nelore

Objetivou-se, com esse estudo, estimar os parâmetros genéticos de características indicadoras de biótipo funcional através da metodologia MERCOS bem como a inter-relação existente entre estas e características de desempenho, de carcaça e reprodutivas, em bovinos Nelore utilizando Inferência Bayesiana. O arquivo de dados utilizados continha informações de 12.060 bovinos da raça Nelore nascidos entre 2001 a 2020, pertencentes a HoRa Hofig Ramos. Foram utilizados dados de escores visuais de 4.175 bovinos da raça Nelore, como musculosidade (M), estrutura (E), racial (R), conformação (C), ônfalo (O) e osso sacro (SAC). Além disso, foram avaliadas características de peso aos 120 (P120), 210 (P210), 365 (P365) e 450 (P450) dias de idade, área de olho de lombo (AOL), espessura de gordura subcutânea (EG), espessura de gordura na garupa (EGP8), perímetro escrotal aos 365 (PE365) e 450 (PE450) dias de idade, stayability (STAY), probabilidade de parto precoce (3P) e idade ao primeiro parto (IPP). As informações de genealogia, utilizadas para compor a matriz de parentesco foram fornecidas pela Associação Nacional de Criadores e Pesquisadores. Foram realizadas análises bayesianas bicaracterísticas adotando-se modelo linear-limiar para combinação de características lineares e categóricas, ou limiar-limiar quando ambas medidas analisadas eram categóricas. As estimativas de herdabilidade obtidas apresentam grande amplitude, variando de baixa a alta magnitude: 0,21; 0,28; 0,25; 0,25; 0,15; 0,18; 0,27; 0,28; 0,34; 0,44; 0,42; 0,46; 0,46; 0,50; 0,53; 0,38; 0,54 e 0,10 para M, E, R, C, O, SAC, P120, P210, P365, P450, AOL, EG, EGP8, PE365, PE450, STAY, 3P e IPP, respectivamente. Esses resultados indicam viabilidade de seleção e obtenção de ganhos genéticos, principalmente para características de crescimento, carcaça, perímetro escrotal, STAY e 3P. Ainda assim, a seleção genética para escores visuais é viável. As estimativas de herdabilidade materna para P120 e P210 foram: 0,16 e 0,13, respectivamente, indicando efeitos genéticos das matrizes no desempenho das progênies até a fase da desmama, para características de crescimento. As correlações genéticas entre escores visuais foram positivas e de magnitude moderada a alta, variando de 0,25 a 0,89, com exceção da correlação genética obtida entre os escores visuais O e SAC. As correlações genéticas entre características de escores visuais e de crescimento foram, de maneira geral, moderadas a altas, com exceção entre R com P365 e P450, C com P210 e P450, O com P120, P210 e P450, e SAC com P210, P365 e P450 que foram baixas. As correlações genéticas entre característica de escores visuais e carcaça foram, de maneira geral, baixas, com exceção entre AOL com E e SAC que foram moderadas. As correlações genéticas entre característica de escores visuais e reprodução foram, de maneira geral, baixas, com exceção entre M com 3P, E com STAY, R com PE450, C com PE365, PE450, STAY e IPP, O com STAY e IPP, e SAC com PE365, STAY e IPP, que foram moderadas. As estimativas de correlação genética indicam que a seleção direta para as características de escore visual poderá influenciar o peso corporal e vice-versa, sendo essas respostas favoráveis. Ainda assim, espera-se maior ganho genético para escores visuais se a seleção for realizada diretamente para eles, do que seleção para crescimento, reprodução e carcaça. Contudo, a seleção para P365 e P450 poderá resultar em maiores ganhos genéticos em M e a seleção para AOL em SAC, do que a seleção direta para essas características. A seleção de animais com maiores notas, principalmente, para escores de M, E e C podem ser utilizados como critérios de seleção com objetivo de obtenção de progresso genético para crescimento, precocidade e fertilidade sexual em animais da raça Nelore.

The aim of this study was to estimate the genetic parameters of functional biotype indicator traits through the MERCOS methodology as well as the relationship between these and performance, carcass, and reproductive traits, in Nellore cattle using Bayesian Inference. The data set used contained information on 12,060 Nellore cattle born between 2001 and 2020, provided by HoRa Hofig Ramos. Visual scores data set from 4,175 Nellore cattle were used, such as muscling (M), physical structure (PS), racial (R), conformation (C), navel (N), and sacrum bone (SAC). Besides, body weights at 120 (W120), 210 (W210), 365 (W365), and 450 (W450) days of age, rib eye area (REA), backfat thickness (BF), rump fat thickness (RF), scrotal circumference at 365 (SC365) and 450 (SC450) days of age, stayability (STAY), probability of precocious calving (PPC) and age at first calving (AFC). The genealogy information used to compose the kinship matrix was provided by the National Association of Breeders and Researchers. Two-trait Bayesian analyzes were performed using a linear-threshold model to combine linear and categorical traits, or threshold-threshold, when both traits analyzed, were categorical. The heritability estimates obtained are very wide, varying from low to high magnitude: 0.21; 0.28; 0.25; 0.25; 0.15; 0.18; 0.27; 0.28; 0.34; 0.44; 0.42; 0.46; 0.46; 0.50; 0.53; 0.38; 0.54 and 0.10 for M, BS, R, C, N, SAC, W120, W210, W365, W450, REA, BF, RF, SC365, SC450, STAY, PPC and AFC, respectively. These results indicate genetic selection feasibility and obtaining genetic gains, mainly for growth, carcass, scrotal circumference, STAY, and PPC traits. Still, genetic selection for visual scores is feasible. The maternal heritability estimates for W120 and W210 were: 0.16 and 0.13, respectively, indicating dam genetic effects on the progenies' performance until the weaning, for growth traits. The genetic correlations between visual scores were positive and from moderate to high, ranging from 0.25 to 0.89, except for the estimates obtained between visual scores N and SAC. The genetic correlations between visual scores and growth traits were, in general, moderate to high, except for R with W365 and W450, C with W210 and W450, O with W120, W210, and W450, and SAC with W210, W365, and W450 that were low. The genetic correlations between visual scores and carcass traits were, in general, low, except for REA with PS and SAC, which were moderate. The genetic correlations between visual scores and reproduction traits were generally low, except for M with PPC, PS with STAY, R with SC450, C with SC365, SC450, STAY and AFC, N with STAY and AFC, and SAC with SC365, STAY, and AFC, which were moderate. Estimates of genetic correlation indicate that direct selection for visual score traits may influence body weight and vice versa, and these responses are favorable. Even so, higher genetic gain for visual scores is expected if the selection is carried out directly for them, than selection for growth, reproduction, or carcass traits. However, selection for W365 and W450 may result in higher genetic gains in M and selection for REA in SAC, than direct selection for these traits. The selection of animals with higher scores, mainly for M, PS, and C scores can be used as selection criteria to get genetic gain for growth, sexual precocity, and fertility in Nellore cattle.

ASSOCIAÇÃO GENÉTICA ENTRE HABILIDADE DE PERMANÊNCIA NO REBANHO EM PARTOS CONSECUTIVOS E CARACTERÍSTICAS DE INTERESSE ECONÔMICO EM BOVINOS NELORE

A habilidade de permanência no rebanho (HPR) é uma forma de avaliar a longevidade produtiva da fêmea. Mensurar a HPR a cada parto da vaca possibilitaria a obtenção de indicadores de longevidade mais precoces. O objetivo com o presente estudo foi estimar parâmetros genéticos para a HPR em partos consecutivos, idade ao primeiro parto (IPP), dias para o parto (DPP), peso à desmama (PD) e peso ao sobreano (PS); a possível associação genética entre a HPR em partos consecutivos e IPP, DPP, PD e PS; a influência do potencial genético dos animais para as características IPP, DPP, PD e PS sobre a chance de seleção para HPR em partos consecutivos em bovinos Nelore. A estimação de componentes de variância e posterior predição de valores genéticos foi realizada por meio de análises uni- características. Os valores genéticos preditos (VGP) foram então utilizados nas análises de associação entre a HPR e as demais características. Para a HPR em partos consecutivos, as estimativas de herdabilidade variaram de 0,02 a 0,06, com magnitude crescente conforme o número do parto. Para as características IPP, DPP, PD (efeitos direto e materno) e PS as herdabilidades estimadas foram 0,07, 0,02, 0,17 e 0,08, 0,33, respectivamente. As estimativas de correlação genética entre a HPR nos diferentes partos variaram de 0,58 a 0,94 e foram maiores entre os partos mais próximos. As estimativas de correlação entre os VGP obtidas entre o coeficiente intercepto para a HPR em partos consecutivos e IPP, DPP, PD (efeitos direto e materno) e PS foram de -0,14, -0,08, 0,05 e 0,005, 0,07, respectivamente. A influência do potencial genético das características reprodutivas sobre a chance de seleção para HPR em partos consecutivos resultou em um decréscimo na chance de seleção para todos os partos estudados, ou seja, um incremento nos VGP dessas características reduz a chance de seleção para HPR. O PD (efeito direto) influenciou de forma positiva no início e negativa no final da vida reprodutiva da vaca. O PD (efeito materno) influenciou de forma positiva no cenário com maior intensidade de seleção e negativa nos demais cenários. Para o PS, um incremento no potencial genético aumentou as chances de seleção para HPR, exceto para os partos finais do cenário com maior intensidade de seleção.

The trait stayability (STAY) is a way of assessing the female's longevity potential. Measuring the STAY to each cow calving would allow obtaining earlier indicators of longevity. The objective with the present study was to estimate genetic parameters for STAY in consecutive calvings, age at first calving (AFC), days to calving (DC), weaning weight (WW), and yearling weight (YW); the possible genetic association between the STAY in consecutive calvings and AFC, DC, WW and YW; the influence of the animals genetic potential for the traits AFC, DC, WW and YW in the chances of selection for STAY in consecutive calvings in Nellore cattle. The estimation of variance components and subsequent prediction of breeding values was performed through single-trait analyzes. The estimated breeding values (EBV) were then used to analyze the association between STAY and the other traits. For HPR in consecutive calvings, the heritability estimates ranged from 0.02 to 0.06, with an increasing magnitude according to the calving number. For the traits AFC, DC, WW (direct and maternal effects), and YW, the heritability estimates were 0.07, 0.02, 0.17 and 0.08, 0.33, respectively. Genetic correlation estimates between STAY in different calvings ranged from 0.58 to 0.94 and were higher between closer calvings. The correlation estimates between EBV of the intercept coefficient for STAY in consecutive calvings and EBV of AFC, DC, WW (direct and maternal effects), and YW were -0.14, -0.08, 0.05 and 0.005, 0.07, respectively. The influence of genetic potential of reproductive traits on the odds ratio of selection for STAY in consecutive calvings resulted in a decrease in the chance of selection for STAY in all calvings studied when the EBV for AFC or DC were increased. The WW (direct effect) positively influenced the selection for STAY initially and negatively influenced it at the end of the cow's reproductive life. The WW (maternal effect) positively influenced the scenario with greater selection intensity and negatively influenced it in the other scenarios. For the YW, an increase in genetic potential increased the chances of selection for STAY, except for the later calvings of the scenario with greater selection intensity.

ESTIMAÇÃO DE PARÂMETROS GENÉTICOS PARA CARACTERÍSTICAS DE IMPORTÂNCIA ECONÔMICA EM ANIMAIS DA RAÇA BRAHMAN

Com o desenvolvimento da pecuária bovina de corte no Brasil, criadores têm buscado ferramentas do melhoramento genético para obtenção de melhores resultados à campo. Neste sentido, estudos com uma ampla variedade de características buscam identificar animais com rápido desenvolvimento, adequado acabamento de gordura e performances reprodutivas precoces. Assim, os objetivos deste trabalho foram estimar parâmetros genéticos para características de peso corporal, reprodutivas e de qualidade da carcaça; estudar as tendências genéticas ao longo dos anos de avaliações genéticas; e a influência da endogamia sobre os fenótipos em bovinos da raça Brahman. As características estudadas foram: pesos corporais mensurados aos 120, 210, 365 e 450 dias de idade (P120, P210, P365 e P450); perímetros escrotais mensurados ao 365 e 450 dias de idade (PE365 e PE450), idade ao primeiro parto (IPP), período de gestação (PG), habilidade de permanência no rebanho (STAY), área olho de lombo (AOL), espessura de gordura subcutânea (EGS) e espessura de gordura na garupa (EGP8). Foi utilizado o método dos quadrados mínimos para determinar a significância dos efeitos fixos nas características estudadas e formação de grupos de contemporâneos. Os parâmetros genéticos foram estimados por meio de análises frequencistas e bayesianas, sob modelo animal. Para o estudo de tendências genéticas e depressão endogâmica foi utilizada a regressão linear e considerou-se a estatística t ao nível de significância de 5%. As estimativas de herdabilidade para P120, P210, P365, P450, PE365, PE450, IPP, PG, STAY, AOL, EGS e EGP8 variaram de, 0,10±0,03 a 0,43±0,06, respectivamente. Estimativas de herdabilidade materna para P120, P210, P365, P450, PE365, PE450 e PG variaram de 0,07±0,02 a 0,15±0,03. A estimativa da proporção do ambiente permanente materno para P120 e P210 foi igual a 0,11±0,02. Correlações genéticas variaram entre -0,60±0,25 (entre STAY e EGS) e 0,97±0,01 (entre P365 e P450). Com exceção da IPP, todas as tendências genéticas foram significativas (p < 0,05) e favoráveis. Houve efeito significativo (p < 0,05) da endogamia para as características P120, P210, P365, P450 e IPP, as quais foram ajustadas para seus respectivos os efeitos fixos. Com base nas tendências genéticas avaliadas, foi possível verificar que a seleção conduzida para a maioria das características estudadas tem sido eficiente e resultaram em ganhos genéticos anuais favoráveis. Sugere-se atenção aos sistemas de acasalamento aplicados para controle da endogamia na população de bovinos da raça Brahman. Características reprodutivas de elevada importância econômica, de difícil mensuração e com baixa herdabilidade, como IPP e STAY, podem ser auxiliadas com a seleção em PE365, levando-se em consideração sua moderada herdabilidade e correlações genéticas favoráveis com estas características. A ênfase aplicada na seleção de características de peso corporal, em especial para P210, poderá auxiliar a AOL. Embora não estejam incluídas no índice de seleção da raça, EGS e EGP8 apresentam à variabilidade genética e têm respondido à seleção.

The Brazilian beef cattle breeders are constantly using genetic improvement tools to obtain better results in the field. In this sense, studies with a wide variety of traits aim to identify animals with rapid development, adequate fat finishing, and precocious reproductive performance. Thus, our objectives were to estimate genetic parameters for body weight, reproductive, and carcass quality traits; evaluate the genetic trends over the years; and the influence of inbreeding on the phenotypes of Brahman cattle. The traits studied were body weights at 120, 210, 365, and 450 days of age (P120, P210, P365, and P450); scrotal circumference at 365 and 450 days of age (PE365 and PE450), age at first calving (IPP), gestation length (PG), stayability (STAY), rib eye area (AOL), backfat thickness (EGS), and rumpfat thickness (EGP8). The leastsquares method was used to determine the significance of the fixed effects on the studied traits, which were concatenated into contemporary groups. Genetic parameters were estimated using frequentist and Bayesian analyses, under an animal model. For the study of genetic trends and inbreeding depression, linear regression was used and the t-statistic was considered at the 5% significance level. Heritability estimates for P120, P210, P365, P450, PE365, PE450, IPP, PG, STAY, AOL, EGS, and EGP8 ranged from 0.10±0.03 to 0.43±0.06, respectively. Estimates of maternal heritability for P120, P210, P365, P450, PE365, PE450, and PG ranged from 0.07±0.02 to 0.15±0.03. The proportion of the maternal permanent environment for P120 and P210 was equal to 0.11±0.02. Genetic correlations ranged between 0.60±0.25 (between STAY and EGS) and 0.97±0.01 (between P365 and P450). Except for IPP, all genetic trends were significant (p < 0.05) and favorable. There was a significant effect (p < 0.05) of inbreeding for P120, P210, P365, P450, and IPP, which were adjusted to their respective fixed effects. Based on the evaluated genetic trends, it was possible to verify that the selection conducted for most of the studied traits has been efficient and resulted in favorable annual genetic gains. Greater attention to the mating systems is indicated to control inbreeding in the population of Brahman cattle. Reproductive traits of high economic importance, difficult to measure, and with low heritability, such as IPP and STAY, can be helped with the selection in PE365, taking into account its moderate heritability and favorable genetic correlations with these traits. The emphasis applied to the selection of body weight traits, especially for P210, may help AOL. Although not included in the breed selection index, EGS and EGP8 present genetic variability and could respond to selection.

ÍNDICES DE SELEÇÃO BIOECONÔMICOS PARA BOVINOS NELORE EM SISTEMAS DE PRODUÇÃO DO CERRADO E PANTANAL

O objetivo deste estudo foi desenvolver índices de seleção para bovinos Nelore para diferentes cenários: sistema de produção de ciclo completo com terminação à pasto e sistema de produção de ciclo completo com terminação em confinamento no Cerrado; e sistemas de ciclo completo à pasto no Pantanal com diferentes tamanhos de rebanho (1.000, 5.000 e 10.000 matrizes). Os valores econômicos foram determinados por simulação estocástica dos sistemas de produção, usando-se derivadas parciais da função lucro, alterando uma característica de cada vez, mantendo as demais constantes em suas respectivas médias. Valores econômicos foram calculados para peso da vaca (US$0,15 - US$0,67), peso à desmama (US$0,41 - US$0,45), peso à desmama sob efeito materno (US$-0,15 - US$0,10), ganho médio diário pós-desmama (US$0,08 - US$0,28), espessura de gordura subcutânea (US$-0,59 - US$-0,02), área de olho de lombo (US$0,73 - US$2,72) e stayability (US$157,47 - US$231,81) por vaca/ano. Os critérios de seleção considerados na construção dos índices foram: peso à desmama, ganho médio diário pós-desmama, peso ao sobreano, perímetro escrotal ao sobreano, área de olho de lombo, idade ao primeiro parto e peso da vaca. Essas características são utilizadas na avaliação genética do Programa Geneplus para obtenção das DEPs (diferença esperada na progênie). Os índices foram calculados por I = b DEP. Os coeficientes dos índices (b) foram calculados pela equação b= G111G12v, em que G11 é uma matriz de (co)variâncias entre os critérios de seleção, G12 é uma matriz de (co)variâncias entre os critérios e os objetivos de seleção e v é o vetor dos valores econômicos. A stayability foi a característica mais importante dentro de todos os sistemas avaliados, afetando diretamente o lucro, através da produção de um maior número de animais para venda e também pela mantença das matrizes no rebanho. O peso da vaca foi relevante devido ao aumento nos custos com alimentação, mas também devido à receita obtida pela venda de vacas de descarte. Já o peso à desmama, o ganho médio diário e a área de olho de lombo foram importantes devido à ligação com o produto final. A aplicação desses índices em operações similares poderá auxiliar criadores na escolha dos reprodutores que trarão maior progresso genético e lucratividade para seu rebanho.

The objective of this study was to develop selection indexes for Nellore cattle for different scenarios: full cycle production system with pasture termination and complete cycle production system with feedlot termination in Brazilian Cerrado; and full cycle pasture systems in Brazilian Pantanal with different herd sizes (1,000, 5,000 and 10,000 cows). The economic values were determined by stochastic simulation of the production systems, using partial derivatives of the profit function, changing one trait at a time, keeping the others constant in their respective averages. Economic values were calculated for cow weight (US$0,15 - US$0,67), weaning weight (US$0,41 - US$0,45), maternal weaning weight (US$-0,15 - US$0,10), post-weaning average daily gain (US$0,08 - US$0,28), fat thickness (US$-0,59 - US$-0,02), rib eye area (US$0,73 - US$2,72) and stayability (US$157,47 - US$231,81) per cow/year. The selection criteria considered in the construction of the indices were: weaning weight, post-weaning average daily gain, yearling weight, scrotal circumference at yearling, rib eye area, age at first calving and cow weight, traits used in genetic evaluation of the Geneplus Program to obtain EPDs (expected progeny differences). The indices were calculated by I = b EPD. The coefficients of the indices (b) were calculated using the equation = 11112, where G11 is a matrix of covariances between selection criteria, G12 is a matrix of covariances between criteria and objectives, and, v is the vector of economic values. Stayability was the most important trait within all evaluated systems, directly affecting profit, through the production of a larger number of animals for sale and also by keeping the dams in the herd. Cow weight was relevant due to the increase in feed costs, but also due to the revenue obtained from the sale of culling cows. Weaning weight, average daily gain and rib eye area were important due to the connection with the final product. The application of these indices in similar operations may assist breeders in the choice of sires that will bring greater genetic progress and profitability to their herd.

ESTUDO GENÔMICO DE CARACTERÍSTICAS DE DESEMPENHO REPRODUTIVO EM BOVINOS DA RAÇA NELORE

A informação genômica vem sendo aplicada como importante ferramenta em programas de melhoramento animal. Desta maneira, pode contribuir para melhorar o desempenho reprodutivo dos animais visando atender à crescente demanda por carne bovina. Este trabalho tem como objetivos: (1) Identificar a associação entre polimorfismos de nucleotídeo único (SNP) com as características de circunferência escrotal aos 365 dias de idade (CE365) e aos 450 dias de idade (CE450), período de gestação (PG), como característica do bezerro, idade ao primeiro parto (IPP), produtividade acumulada (PAC), parto precoce até 30 meses de idade (P30) e habilidade de permanência da vaca no rebanho (Stayability - STAY) a fim de detectar genes candidatos e vias biológicas associadas com características reprodutivas em bovinos de corte da raça Nelore; (2) Comparar a acurácia de predição de características reprodutivas usando os métodos Melhor preditor linear não-viesado (BLUP) e Melhor preditor linear não viesado genômico de único passo (ssGBLUP) e classificar cada animal segundo seu valor genético (EBV) e valor genético genômico (GEBV), estimados para as características estudadas, visando obter informações mais acuradas para a seleção de animais jovens; (3) Comparar grupos de animais para as características estudadas, resultantes de análises de agrupamento com as estimativas de EBV e GEBV, afim de identificar aqueles que apresentam melhor potencial genético para o desempenho reprodutivo. Para isso, foram utilizados dados fenotípicos, de pedigree e genotípicos disponibilizados pela Associação Nacional de Criadores e Pesquisadores (ANCP). Os dados genotípicos são oriundos de 8.652 animais, genotipados ou imputados para painéis de marcadores SNP em alta densidade (Illumina Bovine HD BeadChip). Dados fenotípicos de 50.331 e 34.848 animais foram utilizados para estudo de associação genômica ampla (GWAS) e seleção genômica (GS), respectivamente. O GWAS em passo único ponderado (WssGWAS) foi utilizado para estimação dos efeitos dos SNP sobre as características estudadas. Para comparar a habilidade de predição foram utilizados os métodos de avaliação BLUP e ssGBLUP. Em seguida, as análises de agrupamento hierárquica e não hierárquica foram realizadas para agrupar os animais com base no EBV ou GEBV. Os resultados do presente estudo revelaram genes com importantes funções para características reprodutivas, como os influenciadores na fertilidade e precocidade. Os genes CAMK1D, ACOXL, MRPL33, PLCB1 e JAG1, entre outros, aparecem associados com mais de uma característica. Os resultados de habilidade de predição resultantes do método ssGBLUP (0,07 - 0,46), em sua maioria foram maiores do que os resultados obtidos pelo método BLUP (0,06 - 0,41). Ademais, uma diferença nos valores genéticos dos animais quando a informação genômica é incorporada nas análises foi observada, o que pode contribuir no direcionamento da seleção de animais jovens segundo o GEBV. O GWAS evidenciou que a identificação de regiões associadas com as características estudadas pode contribuir com futuros estudos de validação biológica e os genes identificados serem indicados como candidatos a seleção. Ainda, os resultados de GS indicaram que a inclusão da informação genômica melhora a habilidade de predição de características reprodutivas e que a seleção de animais superiores para as características de interesse pode ser diferente quando a informação genômica é considerada

Genomic information has been applied as important tool in animal breeding programs. In this way, it can contribute to improving the reproductive performance of the animals in order to meet the growing demand for beef. The aim of this study was: (1) to identify the association between single nucleotide polymorphisms (SNP) with scrotal circumference at 365 days (SC365) and at 450 days (SC450), gestation length (GL) as a calf trait, age at first calving (AFC), accumulated productivity (ACP), heifer early calving until 30 months (HC30) and Stayability (STAY) traits, in order to detect candidate genes and biological pathways associated with reproductive traits in Nelore beef cattle; (2) To compare predictive accuracy of reproductive traits using the Best Linear Unbiased Prediction (BLUP) and the Single-step Genomic BLUP (ssGBLUP) methods and to order each animal according to their breeding value (EBV) and genomic breeding value (GEBV), estimated for the traits studied aiming to obtain more accurate information for young animals selection; (3) To compare clusters of the animals for the evaluated traits, resulting from cluster analyzes with EBV and GEBV, in order to identify those who have the best genetic potential for reproductive performance. The data set was composed of pedigree, phenotypes and genotypes of Nelore beef cattle, from the "Associação Nacional de Criadores e Pesquisadores" (ANCP). Genotyped data in HD or imputed to high density SNP marker panels are from 8,652 animals (males and females). The phenotype data from 50.331 e 34.848 animals were used for genome-wide association study (GWAS) and genome selection (GS), respectively. The weighted genomic single step (WssGWAS) was used to estimate the effects of SNP on the studied traits. To estimate the ability prediction, the BLUP and ssGBLUP evaluation methods were used. Then, the hierarchical and non-hierarchical cluster analyzes were performed to group the animals based on EBV or GEBV. The results obtained in this study revealed genes with important functions for reproductive traits, such as those influencing fertility and precocity. The CAMK1D, ACOXL, MRPL33, PLCB1 and JAG1 genes, among others, appear to be associated with more than one trait. The prediction ability results from ssGBLUP method (0.07 to 0.46) was higher them BLUP method (0.06 to 0.41). In addition, a difference in the genetic values of animals when genomic information is incorporated into the analyzes was observed, which can contribute to directing the selection of young animals according to the GEBV. The identification of regions associated with the studied traits can contribute to future studies of biological validation and the identified genes are indicated as candidates for selection. Also, the inclusion of genomic information improves the ability to predict reproductive traits. These results indicate that the selection of superior animals for the traits of interest may be different when the genomic information is considered.

IDADES DE DESCARTE DA VACA: EFICIÊNCIA BIOECONÔMICA E RESILIÊNCIA DO SISTEMA DE CRIA

Para expandir os conhecimentos em relação à idade ideal de descarte da vaca no rebanho de cria, foram realizados dois estudos com modelos de simulação dinâmicos e determinísticos. O primeiro comparou a eficiência bioeconômica de sistemas de cria com diferentes idades máxima de descarte da vaca, denominado de tempo de permanência (TP). Foram construídos dez cenários com vacas de descarte dos quatro (TP4) aos treze anos (TP13). A oferta de energia metabolizável (EM) considerou o suprimento total das exigências dos animais (NRC, 2000, 2016). A relação entre a produção de peso vivo (PV) total e a EM consumida determinou a eficiência biológica dos sistemas (EBio). A eficiência econômica foi representada pela relação da margem bruta (MB) e a área de produção (EEA) para os sistemas; e pela relação entre a MB e as vacas de cria (EEV) para avaliar a eficiência das vacas. Uma regressão linear simples entre a EBio, a EEA e a EEV determinou a eficiência bioeconômica. O TP4 apresentou os melhores resultados para EBio e EEA, porém a EEV foi melhor no TP13. A eficiência bioeconômica foi melhor no TP6, o que demonstra que um rebanho de cria expressa sua melhor eficiência quando o as vacas são descartadas ao atingem a idade adulta. O segundo estudo comparou o efeito de diferentes idades de descarte da vaca e de três níveis de energia na resiliência de sistemas de cria estáveis. No primeiro ano (Ano 1), considerou-se a disponibilidade de energia baixa (50%, B), média (75%, M) e alta (100%, A) 60 dias antes e depois do início da parição (120 dias) (NRC, 2000, 2016), para os rebanhos de idade máxima de descarte da vaca (tempo de permanência, TP) aos quatro (TP4B, TP4M, TP4A), seis (TP6B, TP6M, TP6A) e onze anos (TP11B, TP11M, T11A). A partir do Ano 2 a disponibilidade energética para todos os sistemas foi alta. A relação entre a venda de kg dos animais (touros, vacas e bezerros) e a área útil para a produção determinou a produtividade do sistema. A resiliência foi considerada quando os sistemas atingiram 95% da produtividade padrão (anterior à redução da disponibilidade energética). Os resultados para atingir a resiliência foram melhores nos TP6 e TP11 que necessitaram de dois anos, enquanto para os TP4 foi necessário três anos. Entretanto, o descarte de vacas mais velhas levou ao maior aumento de kg de vaca na proporção de produto vendido. Portanto, rebanhos estáveis manifestam melhores EBio e EEA quanto mais jovens forem as vacas de descarte, mas apresentam maior vulnerabilidade frente às intempéries climáticas que possam prejudicar os índices produtivos, o que retarda a resiliência. Por outro lado, o maior tempo de permanência da vaca possibilita a melhor EEV e resiliência mais rápida, porém há maior aumento da participação de kg de vaca vendidos pelo sistema em situações de desafios alimentares. Assim, o descarte de vacas próximo aos cinco anos e meio (TP6) proporciona o equilíbrio entre os indicadores de eficiência, apresenta menor tempo à resiliência e sofre alterações intermediárias na estrutura do produto vendido.

To expand the knowledge regarding the ideal age for cow culling in the cow-calf herd, two studies were carried out with dynamic and deterministic simulation models. The first compared the bioeconomic efficiency of cow-calf systems with different maximum age for cow culling, called lifetime (LT). Ten scenarios were built with cows culling from four (LT4) to thirteen years (LT13). The supply of metabolizable energy (ME) considered the total supply of the animals' requirements (NRC, 2000, 2016). The relation between total live weight (LW) production and the consumed ME determined the biological efficiency of the systems (BioE). Economic efficiency was represented by the ratio of gross margin (GM) and production area (EEA) for the systems; and the relation between GM and cows (EEC) to assess the efficiency of cows. A simple linear regression between BioE, EEA and EEC determined bioeconomic efficiency. The LT4 presented the best results for BioE and EEA, however EEC was better in LT13. Bioeconomic efficiency was better in LT6, which shows that a cow-calf herd expresses its best efficiency when the cows reach adult age. The second study compared the effect of different ages of cow culling and of three energy levels on the resilience of stable cow-calf systems. In the first year (Year 1), was considered availability of low (50%, L), medium (75%, M) and high (100%, H) energy 60 days before and after the start of the birth (120 days) (NRC, 2000, 2016), for herds of maximum age for cow culling (lifetime, LT) at four (LT4L, LT4M, LT4H), six (LT6L, LT6M, LT6H) and eleven years (LT11L, LT11M, LT11H). From Year 2, energy availability for all systems was high. The relation between the sale of kg of animals (bulls, cows and calves) and the area used for production determined the productivity of the system. Resilience was considered when the systems reached 95% of standard productivity (prior to the reduction in energy availability). The results to achieve resilience were better in LT6 and LT11, which required two years, while for LT4 was necessary three years. However, the older cows culling led to a greater increase in kg of cow in the proportion of product sold. Therefore, stable herds show better BioE and EEA the younger the cows are culling, but they are more vulnerable to weather conditions that can damage production rates, which slows resilience. In contrast, the longer lifetime the cow allows better EEC and faster resilience, but there is a greater increase in the kg of cow sold by the system in situations of food challenges. Thus, the disposal of cows close to five and a half years (LT6) provides a balance between efficiency indicators, presents less time to resilience and undergoes intermediate changes in the structure of the product sold.

Genetic analyses for alternative reproductive traits in Nellore cattle under a Bayesian framework

Características reprodutivas são determinantes para a lucratividade da pecuária de corte. Portanto, diversas características reprodutivas são utilizadas pelos programas brasileiros de melhoramento genético para avaliar fertilidade, precocidade sexual e longevidade da vaca. Embora tenha sido menos estudado, dias para o parto (DPP) é uma característica alternativa relevante relacionado à fertilidade da fêmea. No entanto, tende a apresentar distribuição assimétrica (como a exponencial), uma vez que representa o tempo para a ocorrência de um evento, que neste caso, trata-se do parto. Além disso, algumas fêmeas podem não apresentar registros fenotípicos confiáveis devido ao parto tardio e então, estes dados podem ser considerados como censurados. Dentre outras características reprodutivas importantes, destaca-se atualmente a stayability devido sua grande importância econômica, pois está intimamente relacionada com a fertilidade e a longevidade da vaca. No entanto, a stayability é medida tardiamente (tradicionalmente aos 76 mese) e assume sucesso a vacas que apresentam falhas reprodutivas durante o periodo de avaliação considerado. Diante desses aspectos, o melhoramento genético das características reprodutivas das fêmeas é um grande desafio a ser superado no melhoramento animal. Neste contexto, a inclusão de informações genômicas por meio do BLUP genômico em um único passo (ssGBLUP) é um método promissor para aumentar a acurácia de predição destas características. Portanto, objetivou-se: 1) propor e avaliar o modelo bayesiano censurado exponencial para avaliação genética de DPP em bovinos Nelore, considerando a habilidade preditiva e a qualidade de ajuste. 2) realizar análise comparativa (acurácia de predição) entre os métodos BLUP e ssGBLUP. 3) propor e investigar novas características relacionadas a fertilidade e longevidade da vaca (stayability42, stayability53, stayability64 e habilidade de reconcepções consecutivas- HRC), bem como avaliar suas correlações genéticas com a stayability tradicional (stayability63) e com outras características produtivas. O modelo exponencial proposto não foi indicado para avaliações genéticas da DPP; por outro lado, outros modelos censurados investigados podem ser recomendados em vez do modelo gaussiano convencional. O ssGBLUP pode ser considerado uma alternativa vantajosa para melhorar a acurácia de predição da stayability. Em resumo, a stayability42 pode ser uma alternativa para seleção de eficiência reprodutiva em fêmeas jovens; enquanto a stayabilitu53 pode ser adicionalmente indicada para seleção de longevidade da fêmea, uma vez que está intimamente relacionada à fertilidade da vaca e pode ser medida antes da stayability tradicional (stayability63). Por fim, a HRC mostrou-se uma alternativa promissora para seleção de fertilidade em fêmeas Nelore.

Reproductive traits are determinant for the profitability of beef cattle. Therefore, several reproductive traits are used by Brazilian breeding programs to evaluate fertility, sexual precocity and cows longevity. Although it has been less studied, days to calving (DC) is a relevant alternative trait related to females fertility. However, it tends to present asymmetric distribution (such as Exponential) because it represents time to an event occurrence, i.e., calving. In addition, some females may not present records for DC due to late calving, thus characterizing censored data. Among other important reproductive traits, currently the stayability stands out given its economic importance, since it is closely related to fertility and cows longevity. However, stayability is belatedly measured (conventionally at 76 months) and enables reproductive failures in the considered evaluation period. Facing these features, the genetic improvement of females reproductive traits is a wide challenge to be overcome in animal breeding. In this context, the inclusion of genomic information under a single-step (ssGBLUP) approach is a promising method to increase the prediction accuracy for these traits. Therefore, the following aims were exploited here: 1) to propose and evaluate the Exponential censored Bayesian model for genetic evaluation of DC in Nellore cattle taking into account the predictive ability and goodness-of-fit; 2) to perform comparison analysis (prediction accuracy) between traditional BLUP and ssGBLUP methods. 3) to propose and investigate new traits related to the cows longevity and fertility (stayability42, stayability53, stayability64 and consecutive rebreeding ability - CRA), as well as to evaluate their genetic associations with the conventional stayability definition (stayability63) and other productive traits. The proposed Exponential model was not indicated for genetic evaluations of DC; on the other hand, other investigated censored models can be recommended instead the conventional Gaussian model. The ssGBLUP seems to be an advantageous alternative to improve the prediction accuracy of stayability. In summary, stayability42 can be a feasible selection criterion for reproductive efficiency in young females; whereas the staybility53 can be additionally indicated for females longevity, since it is closely related to cow's fertility and can be measured earlier than the conventional stayability63. Finally, the proposed CRA has shown to be a promising alternative for fertility selection in Nellore females.

VALIDAÇÃO DAS PREDIÇÕES GENÉTICAS E INVESTIGAÇÃO DA ASSOCIAÇÃO ENTRE DIFERENTES DEFINIÇÕES DE STAYABILITY NA RAÇA NELORE

RESUMO JOSAHKIAN, Luiz Antonio, M.Sc., Universidade Federal de Viçosa, fevereiro de 2019. Validação das Predições Genéticas e Investigação da Associação Entre Diferentes Definições de Stayability na Raça Nelore. Orientador: Henrique Torres Ventura. Coorientador: Fabyano Fonseca e Silva. Este estudo objetivou validar as predições genéticas e investigar a possível associação entre duas diferentes definições de stayability na raça Nelore utilizando dados reprodutivos e de genealogia disponibilizados pela Associação Brasileira dos Criadores de Zebu (ABCZ). Foram estudadas as seguintes definições de stayability: STAY_3_76, com sucesso (1) para vacas com pelo menos 3 partos até 76 meses e STAY 2_52, com sucesso (1) para vacas com pelo menos 2 partos até os 52 meses. O arquivo de fenótipos foi dividido em duas partes, sendo a primeira contendo vacas nascidas até 2010 (população de treinamento, n=748.546 para STAY 3_76 e n=689.080 para STAY 2_52) e a segunda contendo vacas nascidas em 2011 (população de validação, n=50.254 para STAY 3_76 e n=51.765 para STAY 2_52). O arquivo de genealogia incluiu 12.129.928 animais. Foram conduzidas: i) análises genéticas com a genealogia completa da raça Nelore e os fenótipos da população de treinamento; e, ii) análises de regressão logística com os fenótipos e valores genéticos obtidos unicamente com informações de genealogia da população de validação. Além disso, foram realizadas análises de dispersão do percentual médio de sucesso (STAY 2_52 e STAY 3_76) em função dos valores genéticos preditos na população de validação. Investigou-se a relação dos valores genéticos preditos (VG) unicamente com informações de genealogia e a resposta fenotípica média realizada em ambas as características, assim como a associação entre as predições de valores genéticos da definição STAY 2_52 e a resposta fenotípica média em STAY 3_76. Adicionalmente, foi realizada uma análise genética global a partir da qual os valores genéticos e acurácias de touros foram investigados. Verificou-se um aumento na probabilidade de sucesso em função do aumento dos valores genéticos em STAY 2_52 e em STAY 3_76, com razão de chance para as duas em torno de 0,15. A resposta no percentual de sucesso em 3_76 aumentou em função das classes de v valores genéticos preditos tanto para STAY 2_52 quanto para 3_76, com uma resposta superior para as predições de STAY 3_76 (com valores entre 4% e 7%), notadamente nas classes de maior valor genético. Os resultados obtidos indicam que as características Stay 2_52 e Stay 3_76, preditas unicamente com informações de genealogia, estão associadas, entretanto, o percentual de sucesso fenotípico médio na STAY 3_76 foi discordante, em alguns pontos, quando analisado em função da classe dos valores genéticos preditos de STAY 2_52 ou STAY 3_76. Os valores genéticos para STAY 2_52 e STAY 3_76 dos touros por ano de nascimento apresentaram correlação de 0,69 e as acurácias médias dos touros ao longo dos anos não diferiram consideravelmente (máximo de 2%). Em face dos resultados encontrados neste estudo, sugere-se o uso conjunto da STAY 2_52 e da STAY 3_76.

JOSAHKIAN, Luiz Antonio, M.Sc., Universidade Federal de Viçosa, February, 2019. Validation of Genetic Predictions and Research of the Association Among Different Definitions of Stayability in the Nellore Breed. Adviser: Henrique Torres Ventura. Co-adviser: Fabyano Fonseca e Silva. The objective of this study was to validate genetic predictions and investigate the possible association between two different definitions of stayability in Nellore breed using reproductive and genealogical data provided by the Brazilian Association of Zebu Breeders (ABCZ). The following definitions of stayability were studied: STAY_3_76, successful (1) for cows that had at least 3 calves up to 76 months and STAY 2_52, successfully (1) for for cows that had at least 2 calves up to 52 months. The phenotype file was divided into two parts, the first with cows born until 2010 (training population, n = 748,546 for STAY 3_76 e n = 689,080 for STAY 2_52) and the second with cows born in 2011 (validation population, n = 50,254 for STAY 3_76 and n = 51,765 for STAY 2_52). The genealogy file included 12,129,928 animals. Genetic analyzes were conducted with the complete Nellore genealogy and training population phenotypes and logistic regression analyzes with the genetic value phenotypes obtained only with pedigree information from the validation population. In addition, dispersion analyzes of the mean success percentage (STAY 2_52 and STAY 3_76) were performed according to the genetic values predicted in the validation population. The relationship between predicted genetic values (GV) with parental information and the mean phenotypic response in both traits were investigated, as well as the association between the predictions of genetic values of STAY 2_52 and the mean phenotypic response in STAY 3_76. In addition, a global genetic analysis was performed from which the genetic values and accuracy of sires were investigated. There was an increase in the probability of success due to the increase of the genetic values in STAY 2_52 and in STAY 3_76, with odds ratio for both of them around 0.15. The response in the success rate in 3_76 increased as a function of the classes of genetic values predicted for both STAY 2_52 and 3_76, with a higher response for STAY 3_76 predictions (values between 4% and 7%), notably vii in the classes with the highest genetic value. The results indicate that the characteristics Stay 2_52 and Stay 3_76, predicted solely with genealogy information, are associated, however, the mean phenotypic success percentage in STAY 3_76 was discordant in some points, when analyzed according to the class of genetic values predicted from STAY 2_52 or STAY 3_76. The genetic values for STAY 2_52 and STAY 3_76 of the sires per year of birth presented a correlation of 0.69 and the mean accuracies of the sires over the years did not differ considerably (maximum of 2%). In view of the results found in this study, it is suggested the joint use of STAY 2_52 and STAY 3_76.

NEW INSIGHTS ON GENETIC MODELING OF GROWTH AND REPRODUCTIVE TRAITS IN TROPICAL CROSSBRED AND NELLORE CATTLE

Nas avaliações genéticas de animais de produção modelos lineares infinitesimais são frequentemente assumidos, os quais não consideram efeitos de origem não-aditiva e não-linear o que pode reduzir a capacidade preditiva, principalmente em populações de animais cruzados. Neste contexto, há um crescente interesse em métodos de predição que permitem acesso a esses efeitos, sobretudo, sem assumir pressupostos estatísticos. Para predizer valores genéticos em populações cruzadas, o ponto-chave é utilizar métodos que permitem avaliar efeitos não-aditivos (heterose, complementaridade e perdas epistáticas). No entanto, esses efeitos são altamente correlacionados (o que implica em uma condição estatística desfavorável) e frequentemente assumidos como igualmente relevantes. Neste sentido, implementou-se um modelo de seleção de variáveis (BayesB) para estimar efeitos não-aditivos, bem como obter valores genéticos para peso à desmama em uma população com 16.126 bovinos de corte correspondentes a vinte e seis composições de cruzas. O BayesB provou ser um método poderoso para reduzir os problemas de estimativa provenientes de covariáveis não-aditivas, e efeitos comumente assumidos como importantes (efeitos genéticos não-aditivos maternos e ambos efeitos aditivos da raça não são relevantes) foram estatisticamente irrelevantes, o que contrapõe as predefinições empíricas assumidas em vários estudos. Além dos benefícios estatísticos promovidos pela redução de dimensionalidade, o modelo BayesB pode reduzir a demanda computacional e o tempo de processamento por permitir estimar efeitos não-aditivos e predizer valores genéticos em uma única etapa, ou seja, sem analises adicionais como é atualmente realizado. Isto torna o modelo BayesB muito atrativo para aplicação em programas de melhoramento genético de bovinos de corte cruzados. Por outro lado, no campo da seleção genômica ampla, novos métodos estatísticos vêm sendo propostos para minimizar os efeitos colaterais (alta dimensionalidade e multicolinearidade) advindos da estimativa simultânea de SNPs. No entanto, os estudos aplicados à classificação genômica com aprendizado de máquina são poucos. Neste sentido, os métodos de redes neurais artificiais (RNA) têm tido grande visibilidade, no entanto, cenários com maiores conjuntos de dados genômicos analisados por algoritmos de aprendizado de máquina (ML), como RNA, implicam em um dispendioso processamento computacional. Por esta razão, buscando algoritmos ML mais simples para análise de dados genômicos, foram utilizados os métodos AdaBoost - ADA, Bernoulli Naïve Bayes - NB, Decision Tree - DT, Nearest Neighbors - KN, Multilayer Perceptron MLP, e Support Vector Machine para Classification (SVC) para a classificação genômica de stayability em bovinos Nelore. Neste estudo foi realizada seleção de SNPs para ajustar diferentes conjuntos dados genômicos proveniente dos touros (mil, três mil e cinco mil marcadores), a fim de avaliar o impacto da estrutura de dados na classificação das filhas. Além disso, foi incluído ruído biológico nos fenótipos a fim de desafiar os algoritmos de aprendizado. Nesse sentido, verificou-se que os métodos de ML mais simples, como Naïve Bayes, são superiores à métodos mais elaborados para resolver questões complexas de classificação.

In genetic evaluations of farm animals, infinitesimal linear models are frequently assumed, which do not consider source of non-additive and nonlinear effects, it might reduce the predictive ability, mainly in populations of crossbred animals. In this context, there have been increasing interest in prediction methods that allow access these effects, above all, without assume statistical presuppositions. For predict breeding values in crossbred populations the key point use methods that allow assess non-additive effects (heterosis, complementarity and epistatic losses). However, these effects are highly correlated and frequently assumed as equally relevant. In the sense, a variable selection model (BayesB) was implemented to estimate non-additive effects as well as obtain breeding values for weaning weight in a population with 16,126 beef cattle corresponding to twenty-six crosses compositions. The BayesB proved to be a powerful method to reduce the estimation problems coming from non-additives covariates, and effects frequently assumed as important (maternal non-additive genetic effects and both breed additive effects are not relevant) were statistical reset, opposing the empirical presets assumed in several studies. In addition to benefits statistical promoted by dimensionality reduction, the BayesB model might reduce computational demand and processing time given that enable estimate non-additive effects and predict breeding values in single step, in other words, without additional analysis as it is currently done. It makes the BayesB model very attractive for application in breeding programs of crossbred beef cattle. On the other hand, in the genome-wide selection field, new statistical methods have been proposed in order to minimize the side effects (high-dimensionality and multicollinearity) coming from simultaneous estimation of SNPs. However, the studies applied to genomic classification with machine learning are few. In the sense, the artificial neural network (ANN) methods have been highlighted, however, scenarios with larger genomic data set analyzed by machine learning (ML) algorithms, as ANN, imply in an expensive computational processing. For this reason, searching ML algorithms simplest, was proposed a study of genome-enabled classification by several machine learning frameworks for stayability trait in Nellore cattle. In this study, was performed SNPs selection to fitting three sires' genomic data set (one, three and five thousand markers), in order to evaluate the impact of structure data set in the classification of daughters. Moreover, was included biological noise in phenotypes in other to challenge to learning algorithms. In this sense, was verify that ML frameworks simplest, as Naïve Bayes, are better to elaborate methods to solve complex issue of classification.

APPLYING MACHINE LEARNING METHODS FOR GENOMIC ANALYSIS OF REPRODUCTIVE TRAITS IN NELLORE CATTLE

A seleção de animais geneticamente superiores com base na informação genômica tem sido uma tendência crescente e promissora em programas de melhoramento. No entanto, os principais métodos de predição genômica envolvem modelos paramétricos, que em sua maioria, assumem somente variância aditiva para o efeito dos marcadores, ignorando-se possíveis relações não-lineares. A consideração de tais efeitos pode ser importante para melhorar a habilidade de predição em características com arquitetura genética complexa. Recentemente, tem crescido o interesse em métodos de predição semi e não paramétricos. Dentro desse contexto, os métodos de aprendizagem de máquina tais como Redes Neurais Artificiais (ANN), Random Forest (RF) e Support Vector Machines (SVM) são alternativas interessantes. Os objetivos do presente estudo foram: i) Comparar o desempenho preditivo do modelo Genomic Best Linear Unbiased Predictor (GBLUP) e de métodos de aprendizagem de máquina em populações simuladas de bovinos de corte, apresentando diferentes níveis para efeitos de dominância; ii) Investigar a habilidade de predição de diferentes métodos de aprendizagem de máquina para predição genômica de características reprodutivas em bovinos da raça Nelore; iii) Desenvolver um estudo de associação genômica ampla (GWAS) utilizando a metodologia Random Forest, a fim de buscar genes candidatos para idade ao primeiro parto em novilhas da raça Nelore. No primeiro estudo, o genoma simulado compreendeu um painel de SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms) com densidade de 50k e 300 QTLs (Quantitative Trait Loci), espalhados aleatoriamente ao longo de 29 cromossomos. Foram simuladas ao todo seis características, considerando-se diferentes valores de herdabilidade no sentido restrito e amplo. No cenário puramente aditivo e com baixa herdabilidade (h2 = 0,10), a habilidade de predição utilizando o método GBLUP foi levemente superior em relação aos outros métodos (aproximadamente de 0,8% a 5,0%), ao passo que as ANN obtiveram melhor acurácia nos cenários com moderada herdabilidade (h2 = 0,30). As acurácias para os efeitos de dominância variaram entre 0,180 e 0,350 no modelo GBLUP considerando a matriz de relacionamento de dominância (GBLUP-D), entre 0,062 e 0,185 para o RF e foram nulas utilizando-se os métodos ANN e SVM. Entre os métodos de aprendizagem de máquina, apenas o RF foi capaz de capturar implicitamente os efeitos de dominância, resultando em maiores acurácias de predição para os valores genéticos totais e fenotípicos quando a variância devido ao efeito de dominância aumentou. No segundo estudo, dados referentes a bovinos da raça Nelore nascidos entre 1984 e 2015 foram utilizados. As características estudadas foram Idade ao Primeiro Parto (AFC), Circunferência Escrotal (SC), Prenhez Precoce (EP) e Habilidade de Permanência (STAY). Após o controle de qualidade, o número de animais com genótipos e de marcadores SNP disponíveis foram respectivamente, 2.342 e 321.419 (AFC), 4.671 e 309.486 (SC), 3.356 e 319.108 (EP) e 2.681 e 319.619 (STAY). A habilidade preditiva de diferentes métodos de aprendizagem de máquina tais como Support Vector Regression (SVR), Bayesian Regularized Artificial Neural Network (BRANN) e RF foi avaliada. Os resultados foram comparados aos obtidos pelos modelos paramétricos GBLUP e BLASSO (Bayesian Least Absolute Shrinkage and Selection Operator). Para o modelo SVR, investigou-se a influência de diferentes valores para o parâmetro de largura de banda do kernel na habilidade de predição do modelo. Para o modelo BRANN, diferentes números de neurônios na camada oculta (de 1 a 4 neurônios) foram examinados para se identificar a melhor arquitetura de rede. Além disso, duas estruturas de informação genômica foram testadas como informação de entrada no modelo BRANN, a matriz de relacionamento genômica (G) e a matriz de componentes principais (PC). A habilidade de predição dos modelos foi avaliada por meio de um esquema de validação cruzada em 5 folds. As acurácias obtidas foram de baixas a moderadas de acordo com a característica e modelos considerados, variando entre 0,555 e 0,625 (AFC), 0,268 e 0,359 (SC), 0,573 e 0,666 (EP) e entre 0,517 e 0,618 (STAY). O modelo SVR obteve desempenho ligeiramente superior em relação aos métodos paramétricos (GBLUP e BLASSO) para todas as características avaliadas, aumentando a acurácia de predição da AFC em aproximadamente 5,1% e 3,7%, quando comparados aos modelos GBLUP e BLASSO, respectivamente, e em 7,2% para SC, 3,4% para EP e 5% para STAY quando comparado aos resultados obtidos por ambos GBLUP e BLASSO. Por outro lado, os modelos RF, BRANN_G e BRANN_PC não apresentaram habilidade de predição competitiva com os métodos tradicionais, apresentando menor acurácia de predição e maiores erros de predição para todas as características. Os resultados indicam que o SVR é um método adequado para a predição de valores genéticos genômicos para características reprodutivas em bovinos da raça Nelore, apresentando melhor habilidade de predição e eficiência no tempo de computação em relação as metodologias paramétricas estudadas. Além disso, o valor mais adequado para o parâmetro de largura de banda do kernel no método SVR dependeu da característica avaliada, desse modo, a correta predefinição desse parâmetro na fase de treinamento do modelo é aconselhável. Por último, um estudo de associação genômica ampla foi realizado utilizando a abordagem RF, a fim de se identificar genes candidatos para a idade ao primeiro parto em bovinos da raça Nelore. Os valores examinados para o parâmetro M_try (ou seja, o número de SNPs testados em cada nó das árvores) foram 1, p, 0.01p e 0.1p, em que p representa o número total de SNPs. Os parâmetros que produziram o menor erro quadrático nos dados out-of-bag (MSE_OOB) foram mantidos para análises posteriores. Foram realizadas 5 análises independentes com diferentes sementes de inicialização do algoritmo e os escores de importância dos SNPs foram computados como a média das 5 análises. Foram identificados 118 SNPs associados com AFC, localizados em oito cromossomos autossômicos (BTA 3, 5, 10, 11, 18, 21, 25 e 27). No total, 23 regiões não sobrepostas cobriram 172 genes candidatos para AFC. Regiões genômicas previamente associadas com características de fertilidade e crescimento em bovinos Nelore foram reportadas neste estudo, o que reforça a efetividade do RF como um método para a varredura inicial de regiões candidatas associadas com características complexas. O estudo de associação baseado no método RF e a análise funcional apontaram genes candidatos com funções chave na regulação da fertilidade, incluindo a pré-implantação de embriões e seu desenvolvimento, viabilidade embrionária, maturação de células germinais masculinas e reconhecimento de feromônios.

The selection of genetically superior animals based on genomic information has been an increasing and promising trend in breeding programs. However, the main methods used for genome-enabled prediction involve parametric models that mostly assume only additive variance for markers effects, ignoring possible nonlinear relationships. Accounting for such effects may be important to improve the predictive ability for traits with complex genetic architecture. The interest in semi and non-parametric prediction methods has recently increased. Within this context, machine learning methods such as Artificial Neural Networks (ANN), Random Forest (RF) and Support Vector Machines (SVM) are an interesting alternative. The aims of the present study were: i) To compare the predictive performance of Genomic Best Linear Unbiased Predictor (GBLUP) and machine learning methods in simulated beef cattle populations presenting different degrees of dominance; ii) To investigate the predictive ability of different machine learning for genome-enabled prediction of reproductive traits in Nellore cattle and compare their performance with parametric approaches (GBLUP and BLASSO); iii) To perform a genome-wide association study (GWAS) using the Random Forest approach for scanning candidate genes for age at first calving in Nellore heifers. In the first study, the simulated genome comprised 50k single nucleotide polymorphisms (SNPs) and 300 QTL (Quantitative Trait Loci), both biallelic and randomly distributed across 29 chromosomes. A total of six traits were simulated considering different values for the narrow and broad-sense heritability. In the purely additive scenario with low heritability (h2 = 0.10), the predictive ability obtained using GBLUP was slightly higher than the other methods (approximately 0,8% to 5,0%) whereas ANN provided the highest accuracies for scenarios with moderate heritability (h2 = 0.30). The accuracies of dominance deviations varied from 0.180 to 0.350 in the GBLUP model considering the dominance genomic relationship matrix (GBLUP-D), from 0.062 to 0.185 in the RF and were null using ANN and SVM methods. Among machine learning methods, only the RF was capable to cover implicitly dominance effects without increasing the number of covariates in the model, resulting in higher accuracies for the total genetic and phenotypic values as the dominance ratio increased. In the second study, data of Nellore cattle from commercial herds born between 1984 and 2015 were used. The studied traits were Age at First Calving (AFC), Scrotal Circumference (SC), Early Pregnancy (EP) and Stayability (STAY). After quality control, the number of genotyped animals and SNP markers available were respectively, 2,342 and 321,419 (AFC), 4,671 and 309,486 (SC), 3,356 and 319,108 (EP) and 2,681 and 319,619 (STAY). The predictive ability from different machine learning models such as Support Vector Regression (SVR), Bayesian Regularized Artificial Neural Network (BRANN) and RF, was assessed. Results were compared with that obtained using GBLUP and BLASSO (Bayesian Least Absolute Shrinkage and Selection Operator) parametric models. For the SVR, the influence of different kernel bandwidth parameter values on the model predictive ability was assessed. In the BRANN models, different numbers of neurons in the hidden layer (1 to 4 neurons) were examined to assess the best ANN architecture. Further, two genomic structures were assessed as input information in the BRANN model, the marker-based genomic relationship matrix (G) and the principal components scores matrix (PC). The predictive ability of the studied models was evaluated by a 5-fold cross-validation scheme. The average accuracies were from low to moderate according to the trait and model considered, ranging between 0.555 and 0.625 (AFC), 0.268 and 0.359 (SC), 0.573 and 0.666 (EP) and 0.517 and 0.618 (STAY). The SVR provided slightly better performance than the parametric models for all traits, increasing the prediction accuracy for AFC around 5.1% and 3.7% compared to GBLUP and BLASSO models, respectively, and around 7.2% for SC, 3.4% for EP and 5% for STAY, comparing to both GBLUP and BLASSO. In contrast, the RF, BRANN_G and BRANN_PC models did not present competitive predictive ability compared to the benchmark approaches, presenting lower prediction accuracies and higher MSE for all traits. Our results indicate that the SVR is a suitable method for genomic breeding values prediction for reproductive traits in Nellore Cattle, presenting better predictive ability and computational time efficiency than the studied parametric approaches. Further, the optimal kernel bandwidth parameter in the SVR model was trait-dependent, thus, the correct pre-definition of this parameter in the training phase is advisable. Lastly, a genome-wide association study (GWAS) was performed using the RF approach for scanning candidate genes for AFC in Nellore cattle. The assessed values for the M_try parameter (i.e. the number of SNPs to search at each node) were 1, p, 0.01p and 0.1p, in which p represents the total number of SNPs. The RF parametrization which produced the lowest mean squared error in the out-of-bag data (MSE_OOB) was maintained for further analysis. We run five independent analyses with different initialization seeds for the algorithm and the SNPs importance scores were averaged. There were identified 118 SNPs associated with AFC, located over eight autosomes (BTA 3, 5, 10, 11, 18, 21, 25 and 27). In total, 23 non-overlapping genomic regions embedded 172 candidate genes for AFC. Genomic regions previously associated with fertility and growth traits in Nellore cattle were reported in the present study, which reinforces RF effectiveness for pre-screening candidate regions associated with complex traits. The RF-based genome-wide scan and functional analysis highlighted candidate genes with key roles in fertility, including embryo pre-implantation and development, embryonic viability, male germinal cell maturation and pheromone recognition.

RELAÇÕES GENÉTICAS ENTRE ÍNDICES DE BIOTIPO ANIMAL E CARACTERÍSTICAS DE IMPORTÂNCIA ECONÔMICA EM BOVINOS NELORE

O objetivo do presente estudo foi reunir as características morfológicas de estrutura (ES), precocidade (PS) e musculosidade (MS) ao sobreano em características únicas indicadoras de biotipo animal, estimar seus parâmetros genéticos e para características de importância econômica como peso ajustado aos 450 dias de idade (P450), área de olho de lombo (AOL), espessura de gordura subcutânea na costela (EG), espessura de gordura subcutânea na garupa (EGP8), ES, PS, MS, perímetro escrotal ajustado aos 365 (PE365) e 450 (PE450) dias de idade, idade ao primeiro parto (IPP), probabilidade de parto precoce (PPP) e stayability(STAY), a fim de verificar a possibilidade da utilização das características indicadoras biotipo em programas de melhoramento genético de bovinos de corte da raça Nelore. Os dados analisados foram fornecidos pela Associação Nacional de Criadores e Pesquisadores (ANCP). O modelo utilizado para a estimativa de parâmetros genéticos incluiu o efeito aleatório genético aditivo direto e o efeito fixo de grupo de contemporâneos. Para as análises foi utilizada a metodologia ssGBLUP. Métodos multivariados foram empregados para análises de componentes principais pelo procedimento PROC PRINCOMP do software SAS. Foram utilizados dados de ES, PS, MS e P450. O primeiro e o segundo componentes da análise explicaram 82,08% da variabilidade dos dados de e foram utilizados como autovalores para obtenção dos índices de biotipo animal PCA1 e PCA2. A característica EPM foi formada pela combinação dos escores de ES, PS e MS, penalizando ou bonificando os animais tardios, ou precoces, respectivamente. Os índices de biotipo animal apresentaram alta variabilidade genética, com estimativas de herdabilidade de moderada a alta magnitude, iguais a 0,42, 0,40 e 0,39, para PCA1, PCA2 e EPM respectivamente, indicando rápida resposta à seleção direta e, podem ser recomendados como critérios de seleção em substituição à seleção praticada por meio dos escores visuais de E, P e M. As correlações genéticas entre as características indicadoras de biotipo e as de importância econômica indicam que a seleção direta para biotipo poderá contribuir para o aumento da produtividade e eficiência econômica. A característica indicadora de biotipo que apresentou correlações genéticas mais satisfatórias entre as de importância econômica foi a EPM. Assim, a seleção direta para esta poderá contribuir para a obtenção de ganhos em precocidade sexual e de terminação e desempenho ponderal, mantendo a estrutura corporal dos animais.

The aim of this study was to gather the morphological characteristics after yearling of body structure (BS), finishing precocity (FP) and muscling (MS) in unique traits indicative of animal biotype and estimate its genetic parameters and for the characteristics of economic importance of body weight at 450 days of age (W450), ribeye area (REA), backfat thickness (BF), rump fat thickness (RF), BS, FP, MS, scrotal circumference at 365 (SC365) and 450 (SC450) days of age, age at first calving (AFC), heifer pregnancy (HP) and stayability (STAY) in order to verify the possibility of using the animal biotype indicator characteristics in breeding programs for Nelore beef cattle. The data analyzed were provided by the National Association of Breeders and Researchers (ANCP). The model used for the estimation of genetic parameters included the additive genetic direct random effect and the fixed group effect of contemporaries. For the analyzes, the ssGBLUP methodology was used. Multivariate methods were used for principal component analyzes by the PROC PROCOMP procedure of the SAS software. Data from BS, FP, MS and W450 were used. The first and second components of the analysis explained 82.08% of the variability of the data and were used as eigenvalues to obtain the indices of animal biotype PCA1 and PCA2. The EPM characteristic was formed by the combination of BS, FP and MS scores, penalizing or subsidizing late or early animals, respectively. The animal biotype indexes presented high genetic variability, with heritability estimates of moderate to high magnitude, equal to 0.42, 0.40 and 0.39 for PCA1, PCA2 and EPM respectively, indicating a rapid response to direct selection and, can be recommended as selection criteria in place of the selection practiced through the visual scores of ES, PS and MS. The genetic correlations between the biotype and economic indicators indicate that direct selection for biotype may contribute to the increase productivity and economic efficiency. The biotype indicating trait that presented more satisfactory genetic correlations among those of economic importance was EPM. Thus, the direct selection for this can contribute to the achievement of gains in sexual precocity and of termination and ponderal performance, maintaining the body structure of the animals.

Breeding Objectives and Economic Indexes for Hereford, Braford and Aberdeen Angus cattle raised in Southern Brazil

A definição dos objetivos de seleção (BG) deve ser o primeiro passo na elaboração 86 de um programa de melhoramento genético, uma vez que essa definição guiará as direções a 87 serem tomadas no programa de avaliação genética. A definição correta é determinante para o 88 melhoramento genético efetivo, onde os BG devem ser ponderados de acordo com sua 89 relevância econômica, dada por seus valores econômicos e pelo tempo e frequência que serão 90 expressos nas próximas gerações. Os objetivos deste estudo foram desenvolver um modelo 91 bioeconômico para um típico sistema de produção de ciclo completo no sul do Brasil baseado 92 nas raças Hereford ou Braford, considerando características de sobrevivência/adaptação, 93 fertilidade/longevidade, carcaça, e de crescimento, que permita definir os objetivos de seleção 94 e estimar seus respectivos valores econômicos, para então, desenvolver um índice econômicos 95 de seleção que maximize a lucratrividade, combinando as características de 96 sobrevivência/adaptação (resistência ao carrapato), reprodução (habilidade de permanência), e 97 características de carcaça e crescimento (peso ao desmame direto e materno, peso maduro das 98 vacas, área de olho de lombo e gordura subcutânea) em sistemas típicos de produção de bovinos 99 de corte em ciclo completo no Sul do Brasil, utilizando as raças Hereford ou Braford; e 100 identificar os objetivos de seleção através de um modelo bioeconômico relacionado às 101 características de carcaça para melhorar a qualidade da carcaça de animais Aberdeen Angus 102 participantes do Programa de Avaliação Genética Promebo. Os objetivos de seleção e seus 103 valores econômicos utilizados nos três índices desenvolvidos foram estimados por meio de 104 modelos bioeconômicos. No sistema de produção típico de ciclo completo do sul do Brasil, as 105 características que influenciaram o lucro foram peso ao desmame direto e materno, contagem 106 de carrapatos, peso maduro das vacas, gordura subcutânea, área de olho de lombo, ganho pós-107 6 desmame, ganho final e habilidade de permanência. A adoção dos índices econômicos 108 desenvolvidos para o Programa PampaPlus permitirá aumentar a fertilidade dos animais e a 109 adaptação do rebanho ao parasitismo de carrapatos, aumentando a rentabilidade dos sistemas 110 produtivos do sul do Brasil, que historicamente apresentam sérios problemas relacionados à 111 baixa taxa reprodutiva e com parasitismo por carrapato. A importância relativa e a resposta de 112 seleção dos objetivos de seleção para as raças Hereford e Braford foram semelhantes, indicando 113 que os mesmos critérios e um índice econômico com pesos similares podem ser usados para 114 ambas as raças no programa de melhoramento PampaPlus. O modelo bioeconômico de carcaça 115 desenvolvido para o Programa de Avaliação Genética do Promebo foi capaz de identificar quais 116 características biológicas relacionadas às carcaças dos animais deveriam ser melhoradas para 117 alcançar maior lucratividade, sendo elas o peso final dos animais, a área de olho de lombo, a 118 gordura subcutânea e a porcentagem de gordura intramuscular. O índice econômico de carcaça 119 deverá ser adotado pelo Programa de Avaliação Genética Promebo, pois a nova ponderação dos 120 critérios de seleção resultará em maior retorno econômico aos sistemas de produção que 121 utilizam a raça Aberdeen Angus quando comparados aos índices empíricos previamente 122 utilizados neste programa de avaliação genética

The definition of the breeding goals (BG) should be the first step in the elaboration 131 of a genetic improvement program, since this definition will guide the directions that the genetic 132 evaluation program will take. The correct definition is determinant for effective genetic 133 improvement, where the BG must be weighted according to their economic relevance given by 134 their economic values and for the time and frequency that they will be expressed on the next 135 generations. The aims of this study were to develop a bioeconomic model for a typical beef 136 cattle full cycle production system in Southern Brazil using Hereford or Braford breeds 137 considering survival/adaptation, fertility/longevity, carcass and growth traits, that allows define 138 breeding goals and estimating economic values to develop an economic selection index that 139 maximize the profit and combines survival/adaptation (tick resistance), reproduction 140 (stayability) and carcass and growth traits (direct and maternal weaning weight, mature cow 141 weight, ribeye muscle area and subcutaneous fat) in a typical full cycle beef cattle production 142 systems in Southern Brazil using Hereford or Braford breeds; and to identify the breeding goals 143 through a bio-economic model related to carcass traits to improve the carcass quality of the 144 Aberdeen Angus herds participating in the Promebo Genetic Evaluation Program. The breeding 145 goals and its economic values used in the three indexes developed were estimated through 146 bioeconomic models. In the full cycle production system of Southern Brazil the traits that 147 affected the profit were weaning weight direct and maternal, tick count, mature cow weight, 148 subcutaneous backfat, ribeye muscle area, post weaning gain, final gain and stayability. 149 Adoption of the developed economic indexes in PampaPlus Program will allow to increase the 150 fertility of the animals and the adaptation of the herd to tick parasitism, increasing the 151 profitability of the productive systems of southern Brazil, which historically have had serious 152 8 problems related to the low reproductive rates and with tick parasitism. The relative importance 153 and selection response of the breeding goals for Hereford and Braford were similar, indicating 154 that the same criteria and an economic index with similar weights can be used for both breeds 155 in PampaPlus breeding program. The developed carcass bioeconomic model for Promebo 156 Genetic Evaluation Program was able to identify which biological traits related to the carcasses 157 of the animals should be improved to achieve greater profitability, being them the final weight 158 of the animals, ribeye muscle area, subcutaneous fat and percentage of intramuscular fat. The 159 carcass economic index was adopted by the Promebo Genetic Evaluation Program and the new 160 weighting of the selection criteria will result in a higher economic return to the production 161 systems that use the Aberdeen Angus breed when compared to the empirical indexes previously 162 used in this genetic evaluation program.

ESTRUTURA POPULACIONAL E PROGRESSO GENÉTICO EM REBANHOS DA RAÇA NELORE NAS REGIÕES NORTE E NORDESTE DO BRASIL

Os programas de melhoramento de bovinos fazem uso das avaliações de inúmeras características de interesse econômico para promover ganhos nos índices produtivos e reprodutivos. Com isso, objetivando avaliar as características de crescimento aos 120, 210, 365, 450 e 550 dias de idade, e as reprodutivas idade ao primeiro parto (IPP), a produtividade acumulada em kg de bezerros desmamados por ano (PAC), o perímetro escrotal aos 365 e 450 dias de idade (PE365 e PE450), o período de gestação para bezerro e a vaca (PGbez e PGvaca) e a habilidade de permanência no rebanho (STAY), em bovinos da raça Nelore criados nas regiões Norte e Nordeste do Brasil. Foram utilizados dados de 73.411 animais, participantes do Programa Nelore Brasil (PMGRN), coordenado pela Associação Nacional dos Criadores e Pesquisadores (ANCP). Foi utilizada a inferência Bayesiana, com modelos unicaracterísticos para estimar os parâmetros e valores genéticos pelos softwares GIBBS3F90 e o THRGIBBS1F90b. Através dos valores genéticos, estimaram-se as tendências para as características por regressão linear ponderada sobre o ano de nascimento. Realizou-se a análise de componentes principais com os valores genéticos dos touros com o maior número de filhos e obtidos os índices para os caracteres de peso e reprodutivo no programa PAST, versão 2.16. Para a análise da estrutura genética populacional, foram realizadas: a profundidade do pedigree, a probabilidade de origem do gene, o coeficiente de endogamia médio, tamanho efetivo da população, utilizou-se o programa Endog, versão 4.8. As herdabilidades diretas das características de crescimento e reprodutivas variaram de baixa a alta magnitude, demonstrando ganhos genéticos via seleção para peso, precocidade e longevidade. Já as estimativas maternas dos pesos (P120, P210 e P365) foram de baixa magnitude. As tendências genéticas diretas foram significativas para os pesos, IPP, PE365, PE450 e STAY, com pequenos ganhos genéticos ao longo dos anos. O progresso fenotípico evidencia que o fenótipo dos animais apresentam transformações positivas em razão das mudanças ambientais. Para a análise de componentes principais, a variação total dos dados foi explicada pelos dois primeiros componentes principais, com 66,20%, pelo método de Kaiser. O primeiro componente (CP1) corresponde ao índice da produtividade e precocidade, enquanto o (CP2) refere-se ao índice de crescimento e permanência. Os parâmetros da estrutura genética populacional demonstraram que o coeficiente de endogamia está subestimado, e que esse rebanho teve uma base genética estreita na formação, e que tais resultados foram influenciados pela falta de informações nas gerações mais antigas. Portanto, os rebanhos Nelore das regiões Norte e Nordeste do Brasil, mesmo em um progresso genético mais lento, demonstram que os reprodutores mais usados promovem melhorias nas características de interesse econômico. Além de auxiliar na escolha do manejo, nas decisões e orientações práticas, a fim de possibilitar o criador a seleção de animais para crescimento, precocidade sexual e longevidade.

Cattle breeding programs use innumerable features of economic interest to promote gains in productive and reproductive indices. This study aimed to evaluate growth characteristics at 120, 210, 365, 450 and 550 days of age, and reproductive age at first calving (AFC), cumulative productivity in kilograms of calves weaned per year (CP), scrotal circumference (SC365 and SC450), the gestation length for calves and cows (GLcalf and GLcow) and the stayability in the herd (STAY), in Nellore cattle reared in the North and Northeast regions of Brazil. Data was collected from 73,411 animals, participants of the Breeding Program for Nellore Cattle (PMGRN), coordinated by the National Association of Breeders and Researchers (ANCP). Bayesian inference was used, with single-trait models to estimate genetic parameters and values, using software GIBBS3F90 and THRGIBBS1F90b. Through the genetic values, trends were estimated for each features by weighted linear regression over the year of birth. The main components were analyzed with the genetic values of bulls with the largest number of offspring and the indices for the weight and reproductive characteristics were obtained in the software PAST, version 2.16. For the analysis of the population genetic structure were used Endog software (version 4.8) and the following parameters: pedigree depth, probability of gene origin, coefficient of inbreeding mean and effective population size. The direct heritabilities of growth and reproductive characteristics varied from low to high magnitude, showing genetic gains through selection for weight, precocity and longevity. The maternal estimations for weight (W120, W210 and W365) were low magnitude. The direct genetic trends were significant for weight, AFC, SC365, SC450 and STAY, with small genetic gains over the years. The phenotypic progress shows that the phenotype of the animals present positive transformations due to the environmental changes. For the analysis of main components, the total variation of the data was explained by two first main components, with 66.20%, by the Kaiser method. The first componente (MC1) corresponds to the index of productivity and precocity, while second componente (MC2) refers to the index of growth and permanence. The parameters of the population genetic structure showed that the inbreeding coefficient was underestimated, and this herd had a narrow genetic base on its formation, and these results were influenced by the lack of information in the older generations. Therefore, the analysis of Nellore herds of the North and Northeast regions of the Brazil, even in slower genetic progress, shows that the most used breeders promote improvements in the features of economic interest. In addition to assisting in the choice of management, decisions and practical guidelines, in order to enable the breeder to select animals for growth, sexual precocity and longevity.

Critérios de seleção reprodutivos para as raças Hereford e Braford

O presente estudo foi desenvolvido com os objetivos de propor critérios de seleção reprodutivos e estimar parâmetros genéticos em rebanhos Hereford e Braford participantes do programa de avaliação genética da Associação Brasileira de Hereford e Braford - PampaPlus. As características analisadas foram: retenção de novilhas (RET), idade ao primeiro parto de novilhas expostas a reprodução aos 14 meses de idade (IPP14), idade ao primeiro parto de novilhas expostas a reprodução aos 24 meses de idade (IPP), primeiro intervalo de partos (1ºIEP), primeira repetição de cria (1ºREP), intervalo de partos (IEP), número de cria aos 60 meses de idade (NC60), habilidade de permanência no rebanho (STAY), produtividade acumulada (PAC) e perímetro escrotal ao sobreano (PES). As inferências foram baseadas em métodos Monte Carlo via Cadeias de Markov (MCMC), através da Amostragem de Gibbs de 2.000.000 ciclos, após o descarte dos primeiros 200.000 ciclos (burn-in) as amostras foram salvas a cada 100 ciclos, totalizando 18.000. Foram realizadas análises uni-características e multicaracterísticas, utilizando um modelo animal completo, que incluiu efeitos sistemáticos de grupos de contemporâneas e efeitos aleatórios genéticos aditivos diretos. A distribuição a posteriori das herdabilidades dos critérios analisados foram 0,06 0,10 0,14 (RET); 0,05 0,13 0,24 (IPP14); 0,28 0,32 0,35 (IPP); 0,01 0,04 0,09 (1ºIEP); 0,10 0,14 0,18 (1ºREP); 0,04 0,05 0,07 (IEP); 0,05 0,10 0,14 (NC60); 0,25 0,30 0,35 (STAY); 0,04 0,06 0,09 (PAC); 0,13 0,19 0,25 (PES), sendo consideradas de baixa à média magnitude e no geral demonstrando certa variabilidade genética com possibilidade de seleção. A RET apresentou correlações genéticas positivas de alta magnitude com NC60 (0,82 0,89 0,94), negativa e moderada com IPP (-0,63 -0,46 -0,26) e positivas e moderadas com 1ºIEP, 7 1ºREP, IEP e PAC (0,08 0,45 0,71; 0,29 0,46 0,61; 0,25 0,37 0,49; 0,12 0,36 0,57, respectivamente) indicando a possibilidade de resposta correlacionada ao selecionar por um ou outro critério. A alta e negativa correlação genética entre IPP e 1ºIEP (-0,97 -0,95 - 0,79) indica que a seleção para menor IPP tende a aumentar o 1°IEP, porém a correlação genética negativa entre IPP e 1ºREP (-0,70 -0,58 -0,53) sugere que esse tipo de seleção deve proporcionar melhorias no desempenho da repetição de cria. A 1ºREP apresentou correlação favorável com STAY (0,37 0,53 0,66) indicando que a seleção para melhorar a 1ºREP deve proporcionar aumentos nos valores genéticos para a STAY. O PES não apresentou correlação genética com nenhuma caraterística reprodutiva das fêmeas. A PAC apresentou correlações genéticas favoráveis com STAY e IPP, indicando que fêmeas que ficam mais tempo produzindo no rebanho e apresentam o primeiro parto mais cedo em sua vida reprodutiva produzem mais kg de terneiros desmamados. A seleção baseada em melhores valores genéticos para PES não causará resposta correlacionado nos critérios medidos nas fêmeas. Os critérios RET, IPP, 1ºREP e STAY apresentam potencial satisfatório para implementação na avaliação genética do PampaPlus, com variabilidade genética passível de seleção e associação genética favorável entre elas, podendo causar respostas correlacionadas indiretas e satisfatórias na maioria dos critérios estudados, auxiliando no progresso genético das raças Hereford e Braford em objetivos de seleção reprodutivos das fêmeas.

The present study was developed with the purpose of proposing reproductive selection criteria and estimating genetic parameters in Hereford and Braford herds participating in the genetic evaluation program of the Brazilian Association of Hereford and Braford - PampaPlus. The traits analyzed were heifers retention (RET), age at first calving of heifers exposed to reproduction at 14 months of age (AFC14), age at first calving of heifers exposed to reproduction at 24 months of age (AFC), first calves interval (1stCI), heifers rebreeding (HR), calves interval (CI), number of calvings at 60 months (NC60), stayability (STAY), average annual productivity of the cow (PRODAM), scrotal circumference at yearling (SCY). Bayesian inference was based on Markov Chain Monte Carlo methods (MCMC) with 2,000,000 cycles, after 200,000 burn-in cycles, and the samples were stored every 100 cycles, resulting 18,000 samples. Univariate and multivariate analyzes were performed using a complete animal model, which included the systematic effects of groups of contemporaries and direct additive genetic random effects. The a posteriori distribution of the heritabilitys of the analyzed criteria was 0.06 0.10 0.14 (RET); 0.05 0.13 0.24 (AFC14); 0.28 0.32 0.35 (AFC); 0.01 0.04 0.09 (1stCI); 0.10 0.14 0.18 (HR); 0.04 0.05 0.07 (CI); 0.05 0.10 0.14 (NC60); 0.25 0.30 0.35 (STAY); 0.04 0.06 0.09 (PRODAM); 0.13 0.19 0.25 (SCY), being considered of low to the average magnitude and in general demonstrating certain genetic variability with possibility of selection. The RET showed high-magnitude positive genetic correlations with NC60 (0.82 0.89 0.94), negative and moderate with AFC (-0.63 -0.46 9 -0.26), and positive and moderate with 1st CI, HR, CI and PRODAM (0.08 0.45 0.71; 0.29 0.46 0.61; 0.25 0.37 0.49; 0.12 0.36 0.57, respectively), indicating the possibility of a correlated response when selecting one or the other criterion. The high and negative genetic correlation AFC and 1stCI (-0.97 -0.95 -0.79), shows that a lower AFC tends to increase the 1stCI, but the negative genetic correlation between AFC and HR, -0, 70 -0.58 -0.53 reflects that a lower AFC confers higher for rearing. The HR also presented a favorable correlation with STAY (0.37 0.53 0.66) which is quite interesting, when selecting for HR we would tend to increase the genetic values in the herd for STAY. The SCY did not show a genetic correlation with any reproductive traits of females. The PRODAM had favorable genetic correlations with STAY and AFC, indicating that females that spend more time producing in the herd and have the first calving earlier in their reproductive life produce more kg of weaned calves. Selection based on better genetic values for SCY will not cause a correlated response in the criteria measured in females. The criteria RET, AFC, 1stCI and STAY present satisfactory potential for implementation in the genetic evaluation of PampaPlus, with genetic variability susceptible of selection and favorable genetic association among them, being able to cause indirect and satisfactory correlated answers in most of the studied criteria, aiding in the genetic progress of Hereford and Braford breeds in reproductive objective selection of females.

ESTUDO DE ASSOCIAÇÃO GENÔMICA PARA HABILIDADE DE PERMANÊNCIA NO REBANHO NA RAÇA NELORE CONSIDERANDO DIFERENTES IDADES

A habilidade de permanência no rebanho (HPR) é medida tardiamente na vida do animal. Com isso, quando esta característica é usada como critério de seleção, o intervalo de geração, definido como a média de idade dos pais ao nascimento da progênie, tende a aumentar, provocando a diminuição do ganho genético. A mensuração das fêmeas em uma idade mais precoce seria uma forma de contornar este problema. Neste sentido, um melhor entendimento das regiões genômicas envolvidas na expressão desta característica em diferentes idades/partos é necessário. O objetivo com o presente estudo foi, então, identificar regiões genômicas associadas à HPR medida em diferentes partos de fêmeas da raça Nelore. Considerando apenas fêmeas com idade ao primeiro parto de até 40 meses, os fenótipos para HPR foram gerados observando se cada fêmea teve oportunidade de permanecer no rebanho do segundo ao oitavo parto, de maneira que cada vaca poderia ter até sete observações para HPR. Ao final, o banco de dados possuía 195.452, 161.261, 130.236, 103.043, 79.844, 62.663 e 47.045 fêmeas com fenótipos para o segundo, terceiro, quarto, quinto, sexto, sétimo e oitavo parto, respectivamente. Do total de animais no banco de dados, 3.849 (2.720 fêmeas e 1.129 touros) apresentavam informações genotípicas de 472.640 marcadores do tipo SNPs (Illumina BovineHD BeadChip). Ao todo, foram realizadas sete análises uni-características, considerando modelos thresholds com função de ligação probit. A metodologia do single-step GBLUP foi utilizada para estimar componentes de variância para HPR em cada parto bem como para a realização de estudos de associação genômica, nos quais considerou-se, na identificação das regiões de maior efeito, a variância explicada por janelas de 100 SNPs consecutivos. As estimativas de herdabilidade variaram de 0,15 (terceiro parto) a 0,18 (oitavo parto) e as correlações de Pearson entre os valores genéticos genômicos preditos variaram de 0,52 (entre o segundo e o oitavo parto) a 0,93 (entre o sétimo e o oitavo parto). Em média, as dez janelas com maior importância no estudo de associação explicaram 15,41% da variância genética aditiva, variando entre 13,08% e 17,67% de acordo com o parto avaliado. As janelas selecionadas estavam localizadas em 18 cromossomos (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 18, 19, 20, 25 e 28). A região entre 42 Mb e 49 Mb do cromossomo 6 foi identificada para o segundo, terceiro, quarto, quinto e sétimo parto. Esta é uma região de QTL com efeito pleiotrópico, a qual já havia sido associada com outras características como: facilidade de parto, probabilidade de natimorto, consumo alimentar residual e produção de leite e gordura. Várias regiões foram identificadas em comum entre partos adjacentes, como no cromossomo 1, 2, 4, 11, 18 e 19. No geral, a análise funcional das regiões identificadas indicou que a expressão da HPR nos primeiros partos sofre maior influência de fatores reprodutivos, enquanto que, nos últimos partos, fatores adaptativos e relacionados ao metabolismo, principalmente de carboidratos e lipídeos, bem como fatores ligados à saúde do animal, passam a ter maior importância para esta característica. Os resultados apresentados podem favorecer a definição de estratégias eficientes de seleção para HPR na raça Nelore, uma vez que foram geradas informações importantes sobre o controle genético desta característica ao longo da vida produtiva dos animais.

Stayability (STAY) is a trait measured late in the animal's life. Thus, when this trait is used as selection criteria, the generation interval, defined as the parents average age at the progeny birth, tends to increase, causing a decrease in the genetic gain. Measuring females at an earlier age could be a way to circumvent this problem. In this sense, a better understanding of genomic regions involved in the expression of this trait at different ages/calving is necessary. The objective of the present study was to identify genomic regions associated with STAY measured in different calving of Nelore females. Considering only females that had their first calving up to 40 months of age, the phenotypes for STAY were generated by observing whether each female had the opportunity to remain in the herd from the second to the eighth calving, in such a way that each cow could have up to seven records. The final dataset had 195,452, 161,261, 130,236, 103,043, 79,844, 62,663 and 47,045 females with phenotypes for the second, third, fourth, fifth, sixth, seventh and eighth calving, respectively. In total, 3,849 (2,720 females and 1,129 bulls) animals from the whole dataset used in the analyses had genotypic information of 472,640 SNPs (Illumina BovineHD BeadChip) markers. In total, seven single-trait analyzes were performed considering threshold animal models with probit link function. The single-step GBLUP methodology was used to estimate variance components for STAY at each calving as well as to perform genomic association studies, in which the variance explained by windows of 100 consecutive SNPs was used to identify genomic regions with major effect on the trait. The heritabilities ranged from 0.15 (third calving) to 0.18 (eighth calving) and the Pearson correlations between genomic estimated breeding values ranged from 0.52 (between second and eighth calving) to 0.93 (between seventh and the eighth calving). On average, the ten most important windows explained 15.41% of the genetic additive variance, varying between 13.08% and 17.67%. The selected windows were located on 18 chromosomes (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 18, 19, 20, 25, and 28). The region between 42 Mb and 49 Mb of the chromosome 6 was identified for the second, third, fourth, fifth and seventh calving. This is a QTL region with pleiotropic effect that has been associated with calving ease, stillbirth, residual feed intake and milk and fat production. Several regions were identified in common with adjacent calvings, as those in chromosomes 1, 2, 4, 11, 18 e 19. In general, the functional analyses suggested that the expression of STAY in the first calving is more influenced by reproductive factors, whereas, in the last calving, adaptive and metabolic factors, especially carbohydrates and lipids, as well as factors related to animal health, have become more important for STAY. The results presented here may contribute to the definition of efficient selection strategies for STAY in Nelore, since important information on the genetic control of this trait throughout the productive life of the animals has been generated.

ANÁLISE DE CARACTERÍSTICAS REPRODUTIVAS, TRATADAS COMO VARIÁVEIS CATEGÓRICAS, EM BOVINOS DA RAÇA NELORE

O presente trabalho teve como objetivo estimar parâmetros genéticos, em uma população de bovinos da raça Nelore, para as características probabilidade de parto até os 39 meses de idade (PC39), probabilidade de permanência no rebanho (stayability), considerando três partos até 5,2 (STAY5,2) e três partos até 6,2 anos (STAY6,2), e os quatro primeiros intervalos entre partos (IEP1, IEP2, IEP3 e IEP4), tratando- as como variáveis categóricas, e para os perímetros escrotais à desmama (PED) e ao sobreano (PES), tratando-as como variáveis contínuas. Foram usados procedimentos bayesianos, em análises unicaracterística e bicaracterística, por meio dos programas THRGIBBS1F90 e GIBBS2F90. Os dados utilizados pertencem ao programa de melhoramento genético Geneplus - Embrapa. As herdabilidades para PC39, STAY5,2, STAY6,2 , PED e PES em análise unicaracterística foram 0,15, 0,20, 0,23, 0,28 e 0,36, respectivamente. Para o intervalo entre partos as estimativas de herdabilidade, obtidas em análise unicaracterística, para IEP1, IEP2, IEP3 e IEP4 foram 0,13 0,13, 0,12 e 0,17, respectivamente. Estes valores indicam que os ganhos por seleção direta em quaisquer um dos intervalos seriam pequenos. Na análise bicaracterística as herdabilidades para PC39 e PES foram 0,14 e 0,38, respectivamente. As estimativas obtidas foram de baixa magnitude, indicando que os ganhos por seleção direta em qualquer uma das características mensuradas nas fêmeas seriam baixos. Já o PED e PES apresentaram maiores valores de herdabilidades. A correlação entre PES e PC39 foi positiva e de baixa magnitude (0,25), sugerindo que a seleção para o aumento do PES de touros possivelmente levaria a pequenas mudanças na PC39. De modo geral as estimativas de herdabilidade para as características medidas nas fêmeas apresentaram baixos valores, enquanto que para as características medidas nos machos se apresentaram de moderada a baixa, de maneira semelhante à maioria dos estudos com estas características. Entretanto, o modelo de limiar foi capaz de detectar variância genética aditiva para as características em estudo, permitindo promover ganhos, embora pequenos, por seleção direta.

In the present study were obtained, in a population of Nellore cattle, estimates of genetic parameters for the characteristics probability of calving up to 39 months at age (PC39), stayability, considering three calving until 5.2 (STAY5,2) and trhee calving until 6.2 years old (STAY6,2), and the first four calving interval (CI1, CI2, CI3 and CI4), treated as categorical traits, and scrotal perimeter at weaning (EPD) and at 18 months of age (EPS), treated as continuos trait. Were used Baeysian procedures, in single and two trait analysis, by using THRGIBBS1F90 and GIBBS2F90 programs. Information from Nellore animals belonging to the Geneplus-Embrapa program was used. The heritabilities for PC39, STAY3,1, STAY3,2, EPD and EPS in single trait analysis were 0.14, 0.20, 0.23, 0.28 and 0.36, respectively. For the calving interval estimates heritabilities for CI1, CI2, CI3 and CI4 were 0.13, 0.13, 0.12 and 0.017, respectively. These values indicate that genetic gains by direct selection in any of the intervals would be very small. In the two trait analysis the heritabilities for PC39 and EPS were 0.15 and 0.38, respectively. The low values of estimates showed that small gains would be obtained by direct selection in any of traits measured in females. EPD and EPS had higher heritabilities. The correlation between EPS and PC39 was positive with low magnitude (0.25), suggesting that the selection for the increase of EPS of sires could possibly lead to small changes in the PC39. In general, estimates of heritability for traits measured in dams were low and for traits measured in males were moderate to low. This result is likely those reported in most studies with the same traits. However, the threshold model was able to detect additive genetic variance for the traits under study and can permit to promote gains, albeit small, by direct selection.

MODELOS BAYESIANOS MULTICARACTERÍSTICOS PARA DADOS CENSURADOS NA AVALIAÇÃO GENÉTICA DE CARACTERÍSTICAS REPRODUTIVAS EM BOVINOS NELORE

As características reprodutivas estão entre as mais importantes no sistema produtivo de carne bovina, dentre elas, a idade ao primeiro parto (IPP) é de fácil mensuração e não onera o sistema produtivo para a sua obtenção. Todavia, esta característica apresenta herdabilidade de baixa magnitude, uma das razões, pode ser o fato de serem analisadas apenas informações de fêmeas consideradas férteis no momento da avaliação. Registros de fêmeas que não apresentam fenótipo devido a falhas reprodutivas, erro de manejo ou por registros inconsistentes são denominados censurados e não são analisados na avaliação genética ao utilizar modelos tradicionais. Alguns estudos têm sugerido a inclusão das informações censuradas para evitar distorções nas inferências e melhoria na predição dos valores genéticos. Outra característica reprodutiva importante economicamente para o sistema produtivo é stayability (STAY), esta característica tem relação direta com custos anuais de reposição de vacas, logo, quanto maior o custo, mais importante se torna a característica. Assim como IPP, STAY apresenta herdabilidade de baixa magnitude, além disso, sua observação fenotípica é obtida tardiamente. O perímetro escrotal (PE) é uma característica de fácil e precoce mensuração e apresenta associação fenotípica favorável com aspectos da qualidade do sêmen. Estudos têm apontado PE como importante critério de seleção para precocidade sexual em ambos os sexos. No primeiro capítulo o objetivo foi analisar metodologias para tratamento de dados censurados sob enfoque Bayesiano e compará-las através da validação cruzada e analisar a influência das informações censuradas de idade ao primeiro parto (IPP) nas estimativas de parâmetros genéticos para IPP e STAY. Foram utilizados dados reprodutivos de fêmeas (STAY e IPP) e genealogia da raça Nelore oriundos da região Centro-Oeste armazenados na Associação Brasileira dos Criadores de Zebu (ABCZ). Os dados foram analisados utilizando quatro diferentes modelos: Modelo linear limiar (MLL), Modelo linear limiar limiar (MLLL), Modelo de penalização - limiar (MPL) e Modelo de penalização modificado - limiar (MPML). A capacidade preditiva de cada modelo foi verificada através de validações cruzadas utilizando como população de validação os animais mais jovens com ambos os pais conhecidos e informações fenotípicas de IPP. Foram analisadas na população de validação as correlações de Person entre os valores genéticos preditos com e sem as informações fenotípicas. Além disso, foram calculadas as porcentagens de animais em comum selecionados nos diferentes percentis 1% e 10%. Em geral, as médias a posteriori das estimativas de herdabilidades para IPP e STAY foram de baixa magnitude e variaram de 0,02 (MPL e MPML) a 0,07 (MLL) para IPP e de 0,09 (MLL, MPL e MPML) a 0,016 (MLLL) para STAY. As correlações genéticas estimadas entre as características IPP e STAY variaram de -0,23 a -0,51, sendo a correlação de maior magnitude observada no modelo MPML. O maior coeficiente de correção entre os valores genéticos preditos para a população de validação com e sem o fenótipo foi obtido no modelo MLL (0,89) e o menor no MPML (0,76). Em ambos os percentis, as maiores concordâncias foram observadas entre os modelos MLL e MLLL. A inclusão de informações censuradas na análise de idade ao primeiro parto acarretou aumento das variâncias residuais. As correlações genéticas entre as características analisadas não foram substancialmente influenciadas. Além disso, o modelo linear sem considerar censura dos dados obteve a melhor capacidade preditiva, sendo este o modelo recomendado para avaliação genética de idade ao primeiro parto. No segundo capítulo, objetivou-se estimar parâmetros genéticos para as características reprodutivas idade ao primeiro parto (IPP), stayability (STAY) e perímetro escrotal aos 365 dias de idade (PE365) a fim de sugerir critérios de seleção para eficiência reprodutiva em bovinos Nelore. Os dados da raça Nelore foram provenientes do Serviço de Registro Genealógico das Raças Zebuínas da Associação Brasileira dos Criadores de Zebu (ABCZ) oriundos da região Centro-Oeste, sendo eles, 66.986 registros de PE365, 374.665 registros de IPP e 385.225 registros de STAY. Os componentes de (co)variâncias foram estimados por meio da Inferência Bayesiana via modelo animal bicaracterístico linear para as características PE365 e IPP, para as características PE365 e STAY e para IPP e STAY, foi utilizado modelo bicaracterístico linear-limiar, de forma que o limiar diz respeito a característica binária STAY. Também foram calculadas as eficiências relativas da seleção indireta (ERS) entre as características analisadas. As estimativas (médias a posteriori) das herdabilidades foram de 0,29, 0,08 e 0,09 para PE365, IPP e STAY, respectivamente. A característica PE365 apresentou correlações genéticas favoráveis com IPP e STAY (-0,45 e 0,12, respectivamente), assim como a correlação entre IPP e STAY(-0,32). As eficiências relativas da seleção indireta mostraram que a seleção para qualquer uma das características ocasionaria mudanças favoráveis nas outras, entretanto, a seleção indireta mostrou-se mais eficiente que a direta para IPP (ERS = 1,87) quando selecionou-se para PE365. Com base nas herdabilidades e correlações genéticas estimadas para as características estudadas, pode-se concluir que o perímetro escrotal aos 365 dias de idade apresentou-se como potencial critério de seleção para desempenho reprodutivo da raça Nelore.

Reproductive performance are among the most important traits in beef cattle production system. Some of these traits such as age at first calving (AFC) are easy to measure and the data collection do not increase production cost. However, AFC show low heritability probably because the fact that only information from females considered fertile at the time of evaluation are analyzed. Records of females that do not have phenotype due to reproductive failures, management error or inconsistent records are denominated censored. These information are not included in the genetic evaluation analysis using traditional models. Some studies have been suggested the inclusion of censored information in the genetic evaluation to avoid distortions in inferences and improve the prediction of breeding values. Another reproductive trait economically important to the productive system is stayability (STAY), which is directly associated with annual cost of cow replacement. Thus, the higher the replacement cost, more important STAY trait becomes. As well as IPP, STAY shows low heritability. In addition, their phenotypic observation is obtained late. The scrotal circumference (SC) is a trait of easy and early measurement. Moreover, it shows a favorable phenotypic association with semen quality traits. Studies have been pointed SC as an important selection criterion for sexual precocity in both sexes. In the first chapter of this thesis, the aim was compare models for handle with censored records through Bayesian Inference and analyze the influence of age at first calving (AFC) censored records in the estimative of genetic parameters for AFC and stayablity (STAY). The data and pedigree of Nellore cattle from Central-West region of Brazil stored by Brasilian Association of Zebu Breeders were used in the analysis. Four models were evaluated: Linearthreshold model (LTM), penalty-threshold model (PTM), modified penalty-threshold model (MPTM) and linear-threshold-threshold model (LTTM). The predictive capacity of the models were compared using cross-validation. The validation population was composed by the youngest individuals with both parents known and phenotyped for AFC. Pearson correlations between predict breeding values of the validation population with and without phenotypic information were computed. In addition, the percentages of common animals selected in the percentiles 1% and 10% were calculated. In general, posteriori means estimates of heritability for AFC presented low magnitude and ranged from 0.02 (PTM and NPTM) to 0.07 (LTM), as well as the heritability estimates for STAY (0.09 to 0.16). The genetic correlations between AFC and STAY ranged from -0.23 to -0.51 and the highest correlation was observed in the NPTM. The highest Pearson correlation in the cross validation was observed for LTM (0.89) and the lowest in MPTM (0.76). The higher concordance in both percentiles were observed between LTM and LTTM. The inclusion of censored information in the genetic evaluation of age at first calving increased the residual variances. Genetic correlations between traits analyzed were not substantially influenced by the inclusion of censored data. In addition, the linear model without considering censored data had the best predictive capacity, thus this model is recommended for genetic evaluation of age at first calving. In the second chapter, we aimed to estimate genetic parameters for the reproductive traits age at first calving (AFC), stayability (STAY) and scrotal circumference at 365 days of age (SC365) in order to suggest a selection criteria for reproductive efficiency in Nellore cattle. The data set was provided by Brazilian Association of Zebu Breeders and included data from Central-West region of Brazil. The data was composed by 66,986 records of SC365, 374,665 records of AFC and 385,225 records of STAY. The variance components were estimated using Bayesian Inference. A bi-trait linear animal model was used for SC365 and AFC, whereas for SC365 and STAY and for AFC and STAY it was used a bi-trait linear-threshold animal model, in which the threshold relates to the binary trait STAY. The relative efficiency of indirect selection (RES) among all traits were calculated. The heritabilities estimates were 0.29, 0.08 and 0.09 for SC365, AFC and STAY, respectively. The genetic correlations between SC365 and AFC and between SC365 and STAY were favorable (-0,45 and 0,12, respectively), as well as the correlation between AFC and STAY (-0,32). The relative efficiency of indirect selection showed that selection for any trait would lead to favorable changes in the others. However, the indirect selection was more efficient than direct selection for AFC when selecting in SC365 (RES = 1,87). Based on the heritability and genetic correlations estimates, we can conclude that scrotal circumference at 365 days of age is a potential selection criteria for reproductive performance in Nellore breed.