Genetic effect of season on the preweaning growth of beef cattle: A first approach on Retinta calves / Efecto genético de la estación climática sobre el crecimiento predestete del ganado de carne: Un primer estudio en terneros de raza Retinta / Efeito genético de estações climáticas no crescimento pré-desmame de bovinos de corte: uma primeira abordagem para os bezerros Retinta

Abstract Background: Heat stress derived from global warming is causing major economic losses in the livestock industry. Objective: To develop a novel methodological approach for determining the influence of climatic factors on the estimation of genetic parameters for growth traits in Retinta cattle breed by using reaction-norm models. Methods: Live weight records (n=7,753) from 3,162 Retinta calves born from 1,249 dams and 85 sires and raised in the Andalusian region (Spain) were analyzed. The effect of heat stress was measured using the temperature-humidity index, calculated with climatological data obtained from four weather stations. A bivariate-random-regression reaction-norm model was used to estimate the (co)variance components of weight until weaning in two different climatic seasons corresponding to warm and cold months. Results: The heritability pattern of individuals reared under diverse environments during the first 90 days of age was different. However, differences were not significant at the end of the growing period. Weaned calves reared during the cold season showed greater growth from 70 to 160 days in comparison with those reared during the warm season. Conclusions: Overall, this assessment did not show significant effects of the genotype-environment interaction. However, highly significant evidence of genotype-climatic condition interaction was found during the calf´s first three months of age.

Resumen Antecedentes: El estrés térmico derivado del calentamiento global está causando pérdidas económicas en la industria ganadera. Objetivo: Desarrollar un enfoque metodológico para estimar la influencia de algunos factores climáticos sobre la estimación de parámetros genéticos en las variables de crecimiento de la raza bovina Retinta. Métodos: Se analizaron registros de peso vivo (n=7.753) de 3.162 terneros hijos de 1.249 vacas y 85 toros, criados en la región de Andalucía (España). El efecto del estrés térmico se midió mediante un índice de temperatura-humedad obtenido a partir de los datos de cuatro estaciones meteorológicas. Se usó un modelo bivariado de regresión aleatoria de "norma-reacción" para estimar la (co)varianza del peso hasta el destete en dos diferentes épocas climáticas correspondientes a los meses cálidos y fríos. Resultados: Se encontraron diferencias en el patrón de heredabilidad de individuos criados en diferentes ambientes durante los primeros 90 días de vida. Sin embargo, tales diferencias no fueron significativas al final del periodo de crecimiento. Los terneros destetados en la época fría mostraron un mayor crecimiento entre 70 y 160 días en comparación con los criados en la temporada cálida. Conclusiones: Se encontró una evidencia altamente significativa de la interacción genotipo-condición climática durante los primeros tres meses de crecimiento del ternero.

Resumo Antecedentes: O estresse térmico devido ao aumento da temperatura média está produzindo grandes perdas econômicas na indústria pecuária. Objetivo: Realizar uma nova abordagem metodológica para estimar a importância dos fatores climáticos em parâmetros genéticos em variáveis de crescimento da população da raça Retinta. Métodos: Foram analisados registros de peso vivo (n=7.753) de 3.162 Retinta bezerros, nascidos de 1.249 vacas e 85 touros criados na região da Andaluzia (Espanha). O efeito do estresse térmico foi medido utilizando o índice de temperatura-umidade obtido com dados climatológicos de quatro estações meteorológicas. Um modelo de regressão aleatória bivariado de norma-reação foi usado para estimar os componentes da (co)variância do peso à desmama em duas estações climáticas com correspondência aos meses quentes e fríos. Resultados: Diferenças foram encontradas no padrão de herdabilidade de indivíduos criados em diferentes ambientes nos primeiros 90 dias de idade. No entanto, essas diferenças não foram significativas no final do período de crescimento. Os bezerros desmamados globalmente na estação fria apresentaram um crescimento maior dos 70 aos 160 dias em comparação com os indivíduos criados na estação quente. Conclusões: Uma evidência altamente significativa da interação genótipo-ambiente foi encontrada durante os primeiros três meses de crescimento do bezerro.

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

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

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

Estimation of genetic parameters for test-day milk yield in first calving buffaloes / Estimación de parámetros genéticos para producción de leche en el día de control en búfalas de primer parto / Estimação de parâmetros genéticos para produção do leite no dia do controle em búfalas de primeiro parto

Background: the milk yield records measured along lactation provide an example of repeated measures; the random regression models are an appealing approach to model repeated measures and to estimate genetic parameters. Objective: to estimate the genetic parameters by modeling the additive genetic and the residual variance for test-day milk yield in first calving buffaloes. Methods: 3,986 test-day data from 1,246 first lactations of crossbred buffalo daughters of 23 sires and 391 dams between 1997 and 2008 from five farms were used. The model included the genetic and permanent environment additive as the random effect and the contemporary group (year, month of test-day) and age at calving as covariable (linear) fixed effects. The fixed (third order) and random (third to ninth order) regressions were obtained by Legendre polynomials. The residual variances were modeled with a homogeneous structure and various heterogeneous classes. The variance components were estimated using the WOMBAT statistical program (Meyer, 2006). Results: according to the likelihood ratio test, the best model included four variance classes, considering Legendre polynomials of the fourth order for permanent environment and additive genetic effects. The heritabilities estimates were low, varying from 0.0 to 0.14. The estimates of genetic correlations were high and positive among PDC1 and PDC8, except for PCD9, which was negative. This indicates that for any of the selection criteria adopted, the indirect genetic gain is expected for all lactation curves, except for PCD9. Conclusion: heterogeneity of residual variances should be considered in models whose goal is to examine the alterations of variances according to day of lactation.

Antecedentes: los registros de producción de leche medidos a lo largo de la lactancia son un ejemplo de medidas repetidas, los modelos de regresión aleatoria presentan un enfoque atractivo para modelar medidas repetidas y para estimar parámetros genéticos. Objetivo: estimar parámetros genéticos a través de la modelación de la varianza genética y residual para producción de leche en el día de control en búfalas de primer parto. Métodos: fueron analizados 3986 controles de producción de leche en la primera lactancia de 1246 búfalas, hijas de 391 hembras y 23 toros, durante los años 1997 hasta 2008 en 5 fincas. El modelo incluyó como efectos aleatorios genético aditivo y de ambiente permanente, como efectos fijos grupo contemporáneo compuesto por mes, año de control y la covariable de la edad de la búfala al parto (lineal). Las regresiones fijas (3er orden) y aleatorias (3er a 9no orden) fueron obtenidas mediante polinomios de Legendre. Las varianzas residuales fueron modeladas con una estructura homogénea y varias clases heterogéneas. Los componentes de varianza fueron estimados utilizando el programa WOMBAT. Resultados: de acuerdo con la prueba de la razón de verosimilitud, el mejor modelo fue con 4 clases de varianzas residuales, siendo considerado un polinomio de Legendre de cuarto orden para el efecto de ambiente permanente y genético aditivo. Las heredabilidades fueron bajas, variando desde 0,00 hasta 0,14. Las correlaciones genéticas fueron altas y positivas entre los PDC1 a PDC8, excepto en el PDC9 que fue negativo con respecto a los demás controles. Conclusiones: es necesario considerar la heterogeneidad de varianzas residuales en los modelos estudiados, con el fin de modelar los cambios en las variaciones respecto a los días en lactancia.

Antecedentes: os registros da produção do leite medidos ao longo da lactação, apresentam um exemplo de medidas repetidas. Os modelos de regressão aleatória apresentam abordagem atraente para modelar medidas repetidas e estimar parâmetros genéticos. Objetivo: estimar parámetros genéticos mediante a modelação das variâncias genéticas e residual da produção do leite no dia do controle em búfalas de primeiro parto. Métodos: foram analisados 3986 controles de produção de leite em primeiras lactações de 1246 búfalas, filhas de 391 fêmeas e 23 touros, entre 1997 e 2008 em 5 fazendas. No modelo foram incluídos como efeitos aleatórios o genético aditivo e ambiente permanente, e como fixos o grupo contemporâneo (mês e ano de controle) e a covariável a idade da búfala ao parto (Lineal). As regressões fixas (3° ordem) e aleatórias (3° a 9° ordem) foram obtidas mediante polinômios ortogonais de Legendre. As variâncias residuais foram modeladas mediante estruturas homogêneas e diferentes classes heterogêneas. Os componentes de variância foram estimadas mediante o software WOMBAT. Resultados: de acordo com a prova da máxima verossimilhança, o melhor modelo foi com 4 classes de variâncias residuais, sendo considerado polinômios de Legendre de quarto ordem para o efeito de ambiente permanente e genético aditivo. As herdabilidades foram baixas, variando desde 0,00 até 0,14. As correlações genéticas foram altas e positivas entre o PDC1 e PDC8, a exceção do PDC9 que apresentou valores negativos com respeito aos outros controles. Conclusões:é necessário considerar heterogeneidade de variâncias nos modelos estudados, tentando modelar as mudanças nas variações respeito aos dias em lactação.

Utilização de modelos de norma de reação com variância residual heterogênea para estudo de valores genéticos de peso de codornas de corte em função de níveis de proteína bruta na dieta / Using reaction norm models with heterogeneous residual variance to study genetic values of meat type quail weight in function of crude protein levels of diet

Avaliou-se a sensibilidade dos valores genéticos do peso de codornas de corte, mensurados ao 21º e 35º dias de idade, a dietas contendo diferentes níveis de proteína bruta. Observações obtidas de animais provenientes de duas linhagens (EV1 e EV2) foram utilizadas no ajuste de modelos de regressão aleatória, considerando-se heterogeneidade de variância residual. Os coeficientes de regressão aleatória do intercepto (b0) e linear (b1) apresentaram correlação positiva entre si em todas as análises, porém a linhagem EV2 apresentou maior magnitude dos valores deste parâmetro para ambas as idades. Houve heterogeneidade de variância genética aditiva e alteração na herdabilidade com a mudança no nível proteico da dieta para ambos os grupos genéticos e em todas as idades avaliadas. As normas de reação do grupo EV1 indicam presença de interação entre genótipo e ambiente (G x E) em ambas as idades, com alteração na ordem dos efeitos genéticos de peso em função do nível proteico da dieta. Modificação da dispersão dos valores genéticos em função do nível de proteína indica presença de G x E na linhagem EV2. Portanto, a avaliação genética de codornas de corte sob dietas contendo determinado nível de proteína bruta não permite a predição de valores genéticos para outros níveis proteicos da dieta.

The sensitivity of genetic values for body weight of meat type quails predicted at 21 and 35 days of age under diets with different crude protein levels was evaluated. Data from subjects belonging to two strains (EV1 and EV2) were used to fit a random regression model under heterogeneity of residual variance assumption. The random regression coefficients for intercept (bo) and slope (b1) were positively correlated in all analyses results, but the correlation was higher in the EV2 data analyses for both ages. Results indicated that additive genetic variance and heritability change as a function of the environment gradient for both genetic strains and ages. The reaction norms for EV1 strain suggest there is genotype by environment interaction (G x E) for both ages as there were remarkable changes in the ranking of body weight breeding values for different crude protein levels. Furthermore, changes in the magnitude of the genetic effects dispersion as a function of protein level of diet indicates there is G x E in EV1 and EV2 strains. Therefore, the prediction of breeding values for body weight of quails under a specific level of crude protein in the diet does not hold for different environments regarding the level of this nutrient.

Genetic evaluation for large data sets by random regression models in Nellore cattle / Avaliação genética para grandes massas de dados por meio de modelos de regressão aleatória em gado Nelore

Expected progeny differences (EPD) of Nellore cattle estimated by random regression model (RRM) and multiple trait model (MTM) were compared. Genetic evaluation data included 3,819,895 records of up nine sequential weights of 963,227 animals measured at ages ranging from one day (birth weight) to 733 days. Traits considered were weights at birth, ten to 110-day old, 102 to 202-day old, 193 to 293-day old, 283 to 383-day old, 376 to 476-day old, 551 to 651-day old, and 633 to 733-day old. Seven data samples were created. Because the parameters estimates biologically were better, two of them were chosen: one with 84,426 records and another with 72,040. Records preadjusted to a fixed age were analyzed by a MTM, which included the effects of contemporary group, age of dam class, additive direct, additive maternal, and maternal permanent environment. Analyses were carried out by REML, with five traits at a time. The RRM included the effects of age of animal, contemporary group, age of dam class, additive direct, permanent environment, additive maternal, and maternal permanent environment. Different degree of Legendre polynomials were used to describe random effects. MTM estimated covariance components and genetic parameters for weight at birth and sequential weights and RRM for all ages. Due to the fact that correlation among the estimates EPD from MTM and all the tested RM were not equal to 1.0, it is not possible to recommend RRM to genetic evaluation to large data sets.

Compararam-se as diferenças esperadas nas progênies (DEPs) de gado Nelore, estimadas por meio de um modelo de características múltiplas (MTM), com um modelo de regressão aleatória (RRM). Foram utilizados 3.819.895 dados de peso corporal sequenciais para a avaliação genética de 963.227 animais, coletados do nascer aos 733 dias de idade. As características consideradas foram: peso ao nascer e pesos dos 10 aos 110, dos 102 aos 202, dos 193 aos 293, dos 283 aos 383, dos 376 aos 476, dos 467 aos 567, dos 551 aos 651, e dos 633 aos 733 dias. Sete amostras foram geradas. Duas amostras resultaram em estimativas de parâmetros mais consistentes do ponto de vista biológico, sendo, portanto consideradas representativas da população em estudo. A primeira amostra constituiu-se de 84.426 medidas, e a segunda, de 72.040. Os pesos pré-ajustados para as idades fixas foram analisados por meio de um MTM, com cinco características por processamento, no qual se incluíram efeito de grupo contemporâneo, classe de idade da vaca, aditivo direto, aditivo materno e ambiente materno permanente, utilizando-se a metodologia de máxima verossimilhança restrita (REML). Diferentes graus dos polinômios de Legendre foram utilizados em um RRM, para os efeitos aleatórios. As correlações entre as DEPs estimadas por meio do modelo para características múltiplas e de regressão aleatória não foram iguais a 1,0, portanto, não se recomenda a utilização dos modelos de regressão aleatória para avaliação genética para grande massa de dados.

Estruturas de covariância de peso em função da idade de animais Nelore das regiões Sudeste e Centro-Oeste do Brasil / Covariance structure of body weight in function of age for Nellore animals from Southeast and Center West of Brazil

Dados de peso de animais da raça Nelore de 90 a 450 dias de idade das regiões Sudeste (SE) e Centro-Oeste (CO) do Brasil foram utilizados para comparar estruturas de (co)variância de efeitos aleatórios em função de idade estimadas para as duas regiões por meio de modelos de regressão aleatória. Componentes de (co)variância referentes aos coeficientes de regressão aleatória foram estimados por EMREML por meio do programa REMLF90. Os efeitos fixos de grupo contemporâneo e os efeitos aleatórios genético aditivo direto, genético aditivo materno e permanente de ambiente foram modelados por polinômios quadráticos de Legendre. As comparações envolveram estruturas de covariância e de correlação dos efeitos aleatórios, herdabilidades direta e materna e a razão entre variâncias genéticas de diferentes regiões. As herdabilidades e estruturas de covariância e de correlação apresentaram comportamento semelhante nas duas regiões. A variância residual e as variâncias de efeito permanente de ambiente foram menores no CO, bem como a variância genética aditiva materna dos 150 aos 400 dias de idade. Trajetórias dos efeitos fixos em função de idade de diferentes grupos contemporâneos apresentaram diferentes formas, sugerindo a necessidade de estimar um conjunto de coeficientes de regressão específico para cada grupo contemporâneo. A variância do efeito genético aditivo materno apresentou maior heterogeneidade entre regiões do que a variância genética aditiva direta.

Body weight records from 90 to 450 days of age of Nellore animals from the Southeast and Center West of Brazil were used do estimate covariance structures of age dependent random effects for each region using random regression models. Covariance components of the regression coefficients were estimated by EMREML using the software REML90. The fixed effects of contemporary groups and additive genetic, additive maternal and permanent environment random effects were modeled by quadratic Legendre polynomials. The comparisons included structures of covariance and correlation of random effects, direct and maternal heritabitability and the ratio between genetic variances from different regions. The heritability, covariance and correlation structures showed similar patterns for both regions. Residual variance and permanent environment variances were smaller for Center West region as well as the maternal genetic additive from 150 to 400 days of age. Fixed effect trajectories in function of age of different contemporary groups showed different patterns, suggesting the necessity of specific set of regression coefficient estimates for each contemporary group. The maternal additive genetic variance showed higher heterogeneity between regions than the direct additive genetic variance.