Genotype by environment interactions for body weight in Mediterranean buffaloes using reaction norm models / Interacción genotipo × ambiente para peso corporal de búfalos Mediterráneos utilizando modelos de norma de reacción / Interação genótipo × ambiente para peso corporal de búfalos Mediterrâneos utilizando modelos de norma de reação

Abstract Background: Buffalo breeding has significantly increased in Brazil over recent years. However, few genetic evaluations have been conducted. Objective: To assess Genotype x Environment Interactions in the Mediterranean Water Buffalo in Brazil, for weight at 205 days of age, using reaction norm models via random regression. Methods: Data for buffaloes born between 1990 and 2014 were collected from five farms ascribed to the Brazilian Buffaloe Improvement Program, located in the North (1), Northeast (1), South (2) and Southeast (1) regions of Brazil. The initial database consisted of 5,280 observations at 205 days of age (W205). We assessed fit using two hierarchical reaction norm models: a two-step (HRNM2s) and a one-step (HRNM1s). Model fit was estimated using the Deviance Information Criterion, Deviance Based on Bayes Factors and Deviance based on Conditional Predictive Ordinate. The environmental descriptors were created to group individuals into common production environments based on year, season, herd and sex. Results: The best fit was obtained for the hierarchical reaction norm model with one-step (HRNM1s). Direct heritability estimates for this model ranged from 0.17 to 0.67 and the maternal heritability from 0.02 to 0.11 with increasing environmental gradient. Lower correlations among the sire classifications were obtained in comparison with HRNM1s in environments with low and high management, confirming the presence of genotype x environment interactions. Conclusion: We recommend a wider application of genetic evaluation in buffalo aimed at identifying optimal genotypes within specific environments.

Resumen Antecedentes: La cría de búfalos ha aumentado significativamente en Brasil en los últimos años. Sin embargo, se han realizado escasas evaluaciones genéticas. Objetivo: Evaluar las interacciones genotipo x ambiente en búfalos de agua Mediterráneos criados en Brasil, para peso a los 205 días de edad, utilizando modelos de reacción mediante regresión aleatoria. Métodos: Los datos de búfalos nacidos entre 1990 y 2014 se obtuvieron de cinco granjas situadas en el Norte (1), Nordeste (1), Sur (2) y del Sureste (1) de Brasil. Todas estas haciendas participan en el Programa Brasileño de Mejoramiento de Búfalos. Nuestra base de datos inicial consistió de 5.280 observaciones a los 205 días de edad (P205). Evaluamos el ajuste utilizando dos modelos de norma de reacción jerárquica: de dos pasos (HRNM2s) y un paso (HRNM1s). El ajuste del modelo se estimó usando el Criterio de información de la desviación, desviación basado en los factores de bayes y desviación basado en la ordenación predictiva condicional. Los descriptores ambientales fueron creados para agrupar individuos en ambientes de producción comunes basados en año, estación, rebaño y sexo. Resultados: El mejor ajuste se obtuvo para el modelo de norma de reacción jerárquica con un paso (HRNM1s). Las estimaciones de heredabilidad directa para este modelo variaron de 0,17 a 0,67 y la heredabilidad materna de 0,02 a 0,11 con gradiente ambiental creciente. Las correlaciones más bajas entre las clasificaciones de los reproductores se obtuvieron en comparación con las HRNM1s, en ambientes con bajo y alto manejo, confirmando la presencia de interacciones genotipo x ambiente. Conclusiones: Recomendamos la aplicación amplia de la evaluación genética en búfalos para identificar genotipos óptimos en ambientes específicos.

Resumo Antecedentes: A criação de búfalos aumentou significativamente no Brasil nos últimos anos. No entanto, eles raramente foram objeto de avaliações genéticas. Objetivo: Avaliar as interações genótipo x ambiente em búfalo Mediterrâneo criados no Brasil, para peso aos 205 dias de idade, utilizando modelos de reação por meio de regressão aleatória. Métodos: Os dados para búfalos de água do Mediterrâneo nascidos entre 1990 e 2014 foram coletados de cinco fazendas localizadas nas regiões Norte (1), Nordeste (1), Sul (2) e Sudeste (1) do Brasil. Todas essas fazendas participam do Programa Brasileiro de Melhoramento dos Búfalos. Nosso banco de dados inicial consistiu de 5.280 observações aos 205 dias de idade (P205). Nós avaliamos o ajuste usando dois modelos de norma de reação hierárquica: um de dois passos (HRNM2s) e um passo (HRNM1s). O ajuste do modelo foi estimado usando o Critério de informações do desvio, desvio baseado nos fatores de bayes e desvio baseado na ordenação preditiva condicional. Os descritores ambientais foram criados para agrupar indivíduos em ambientes de produção comuns baseados em ano, estação, rebanho e sexo. Resultados: O melhor ajuste foi obtido para o modelo de norma de reação hierárquica com um passo (HRNM1s). As estimativas de herdabilidade direta para este modelo variaram de 0,17 a 0,67 e a herdabilidade materna de 0,02 a 0,11 com gradiente ambiental crescente. As correlações mais baixas entre as classificações dos reprodutores foram obtidas em comparação com as HRNM1s, em ambientes com baixo e alto manejo, confirmando a presença de interações genótipo x ambiente. Conclusões: Recomendamos a aplicação mais ampla da avaliação genética em búfalos visando identificar genótipos ótimos em ambientes específicos.

Heritabilities, correlations, and genetic trends for reproductive traits of a multiracial cattle population in Colombia / Heredabilidades, correlaciones y tendencias genéticas para características reproductivas en una población bovina multirracial en Colombia / Herdabilidades, correlações e tendências genéticas para características reprodutivas em uma população multirracial na Colômbia

The aim of this study was to estimate heritabilities, genetic correlations, heterosis and genetic trends for reproductive traits in a multiracial Angus-Brahman cattle population in the Colombian tropics. Records of age at first calving (EPP), first calving interval (PIEP) and second calving interval (SIEP) were evaluated from years 1993 to 2009. Data were analyzed using a tree-characteristic model that included the fixed effects of contemporary group (year-season for EPP, year-season-sex for PIEP and SIEP), direct additive genetic fixed effects of breed, individual heterosis; and direct additive genetic random effect of the animal, as well as the residual random effect. The variance components were estimated by the restricted maximum likelihood method, using the AIREML program. The estimated means were 38.5 ± 6.0, 18.4 ± 3.7, and 17.6 ± 2.77 months for EPP, PIEP and SIEP, respectively. The estimated heritabilities were 0.32 ± 0.09 for EPP, 0.04 ± 0.01 for PIEP, and 0.14 ± 0.05 for SIEP. A low and negative genetic correlation between direct effects for EPP and SIEP (-0.07 ± 0.23) was found. Genetic trend for EPP and SIEP was not significant (p>0.05), while it was significant (p≤0.05) for PIEP, although close to zero. The EPP heritability estimate suggests that genetic progress can be achieved for this feature through selection in few generations. Genetic trends indicate that the selection intensity applied to this multiracial population was not enough to influence its breeding values during the studied period.

El objetivo de este estudio fue estimar las heredabilidades, correlaciones genéticas, heterosis y tendencias genéticas para características reproductivas en una población bovina multirracial Angus-Brahman en el trópico bajo colombiano. Se evaluaron registros de edad al primer parto (EPP), primer intervalo entre partos (PIEP) y segundo intervalo entre partos (SIEP), desde el año 1993 hasta 2009. Los datos fueron analizados mediante un modelo tricarácter que incluyó los efectos fijos de grupo contemporáneo (año-época para EPP; año-época-sexo para PIEP y SIEP), efectos fijo genético aditivo directo de raza, heterosis individual; y los efectos aleatorios genéticos aditivos directos del animal y residual. Los componentes de varianza se estimaron por el método de máxima verosimilitud restringida, mediante el programa AIREML. Las medias estimadas fueron de 38,5 ± 6,0, 18,4 ± 3,7 y 17,6 ± 2,77 meses para EPP, PIEP y SIEP, respectivamente. Las heredabilidades estimadas fueron 0,32 ± 0,09 para EPP, 0,04 ± 0,01 para PIEP y 0,14 ± 0,05 para SIEP. Se encontró una baja correlación genética negativa entre efectos directos para EPPSIEP (-0,07 ± 0,23). Las tendencias genéticas para EPP y SIEP fueron no significativas (p>0,05), mientras que para PIEP fue significativa (p≤0,05), pero cercana a cero. El estimativo de heredabilidad para EPP, sugiere que a través de la selección en pocas generaciones se puede lograr progreso genético para esta característica en la población estudiada. Las tendencias genéticas indican que, la intensidad de selección aplicada a esta población multirracial no fue suficiente para influir sobre los valores de cría durante los años de estudio.

O objetivo desse estudo foi estimar as herdabilidades, correlações genéticas, heterose e tendências genéticas para características reprodutivas em uma população bovina multirracial Angus-Brahman no trópico baixo colombiano. Avaliaram-se registros de idade ao primeiro parto (EPP), primeiro intervalo entre partos (PIEP) e segundo intervalo entre partos (SIEP), desde 1993 até 2009. Os dados foram analisados mediante um modelo tricaráter que incluiu os efeitos fixos do grupo contemporâneo (anoépoca para EPP, ano-época-sexo para PIEP e SIEP), efeito fixo genético aditivo direto da raça, heterose individual e os efeitos aleatórios genéticos aditivos diretos do animal e residual. Os componentes de variância estimaram-se pelo método de máxima verossimilhança restrita, mediante o programa AIREML. As medias estimadas foram de 38,5 ± 6,0, 18,4 ± 3,7 e 17,6 ± 2,77 meses para EPP, PIEP e SIEP, respectivamente. As herdabilidades estimadas foram, EPP= 0,32 ± 0,09; PIEP= 0,04 ± 0,01; SIEP= 0,14 ± 0,05. Encontrou-se uma correlação genética negativa baixa entre os efeitos diretos para EPP-SIEP (-0,07 ± 0,23). As tendências genéticas para EPP e SIEP foram não significativas (p>0,05), enquanto que para PIEP foi significativa (p≤0,05), mas perto de cero. O estimativo de herdabilidade para EPP, sugere que a través da seleção em poucas gerações é possível lograr progresso genético para esta característica na população estudada. As tendências genéticas indicam que, a intensidade de seleção aplicada a esta população multirracial não foi suficiente para influir sob os valores de cria durante os anos de estudo.

Variance and covariance components and genetic parameters for fat and protein yield of first-lactation Holstein cows using random regression models / Componentes de varianza y covarianza y parámetros genéticos para grasa y proteína láctea en vacas Holstein de primera lactancia mediante modelos de regresión aleatoria / Componentes de variância e covariância e parâmetros genéticos para gordura e proteína do leite em vacas da raça Holandesa de primeira lactação por meio de modelos de regressão aleatória

Background: the genetic parameters of the lactation curve in dairy cattle can be analyzed as longitudinal data using Random Regression Models (RRM). Objective: to estimate the (co) variance components and genetic parameters for fat (F) and protein (P) yield in first lactation Holstein cows of Antioquia (Colombia) by RRM based on Legendre polynomials. Methods: monthly F and P records (9,479) from 1,210 first-lactation Holstein cows were used. Twenty-two and 24 RRM were used for F and P, respectively, with different orthogonal Legendre-polynomial orders to estimate the fixed-curve population coefficients and predict direct-genetic additive and permanent environment effects. The models considered homogeneous and heterogeneous residual variances of 5, 7, and 10 classes. Results: the best fit for F was the fourth order model for the population fixed-curve and the additive genetic effect, and the third order for the permanent environment with seven heterogeneous variances. The best fit for P was the fifth order model for the population fixed-curve and the additive genetic and permanent environmental effects with five heterogeneous variances. The variance for the animals' genetic, phenotypic, permanent environment, and residual effects for both F and P decreased as lactation progressed. F and P heritabilities were between 0.13 and 0.38, and 0.12 and 0.32, respectively. Conclusion: first-birth animals can be selected in Antioquia for F and P characteristics. Selection should be done preferably at the beginning of lactation since they reach the highest heritability values at this time.

Antecedentes: los parámetros genéticos de la curva de lactancia en ganado de leche pueden ser analizados como datos longitudinales usando Modelos de Regresión Aleatoria (RRM). Objetivo: estimar mediante RRM basados en polinomios de Legendre componentes de (co) varianza y parámetros genéticos para producción de grasa (F) y proteína (P) láctea en vacas Holstein de primera lactancia de Antioquia (Colombia). Métodos: se incluyeron 9.479 registros mensuales de F y P pertenecientes a 1.210 vacas Holstein de primera lactancia. Para F y P se usaron 22 y 24 RRM respectivamente, con diferentes órdenes de polinomio ortogonal de Legendre para estimar los coeficientes de la curva fija de la población, la predicción de los efectos genético aditivo directo y del ambiente permanente. Los modelos consideraron varianzas residuales homogéneas y heterogéneas de 5, 7 y 10 clases. Resultados: para F, el mejor modelo fue el de cuarto orden para la curva fija de la población y el efecto genético aditivo, y de tercer orden para el ambiente permanente con siete varianzas heterogéneas. Para P, el modelo que presentó mejor ajuste fue el de quinto orden para la curva fija de la población, el efecto genético aditivo y el ambiente permanente y 5 varianzas heterogéneas. Para ambas características las varianzas genética aditiva directa, fenotípica, de ambiente permanente y residual disminuyeron a medida que avanzaba la lactancia. Las heredabilidades para F y P estuvieron entre 0,13 y 0,38, y entre 0,12 y 0,32, respectivamente. Conclusión: es posible realizar la selección para F y P en animales de primer parto en el departamento de Antioquia, preferiblemente al inicio de la lactancia, ya que ambas características presentan heredabilidades altas en esta etapa.

Antecedentes: os parâmetros genéticos da produção de leite podem ser estimados usando Modelos de Regressão Aleatória (RRM). Objetivo: estimar por RRM com base em polinômios de Legendre os componentes de variância e covariância e os parâmetros genéticos para produção de gordura (F) e proteína (P) em vacas leiteiras de primeira lactação da raça holandesa em rebanhos de Antioquia, Colômbia. Métodos: foram avaliadas 9.479 registros mensais de F e P pertencentes a 1.210 vacas. Para F e P foram usados 22 e 24 RRM, respectivamente, com diferentes ordens de polinomiais ortogonais de Legendre para estimar os coeficientes da curva fixa da população, os efeitos genéticos aditivo direito, do ambiente permanente e residual. Os modelos consideraram variâncias residuais homogêneas e heterogêneas de 5, 7 e 10 classes. Resultados: para F, o melhor modelo foi o de quarta ordem para a curva fixa da população e o efeito genético aditivo, e de terceira ordem para o ambiente permanente com sete variâncias heterogêneas. Para P, o modelo que forneceu o melhor ajuste foi do quinto ordem para a curva fixa da população, o efeito genético aditivo e de ambiente permanente, e com 5 variâncias heterogêneas. Para ambas as características as variâncias genética aditiva direita, fenotípica e residual diminuíram no tempo. As herdabilidades para F e P ficaram entre 0,13 e 0,38 e entre 0,12 e 0,32, respectivamente. Conclusão: é possível fazer a seleção de animais da raça holandesa para F e P, de preferência no início da lactação, pois as duas características têm altas herdabilidades.