Genetic evaluation models for resistance to ticks in a crossbred Angus-Nellore population / Modelos de avaliação genética para resistência a carrapatos em uma população mestiça de Angus-Nelore

ABSTRACT: This research identified the animal model that best describes the genetic and residual variations for tick counts in yearlings from a crossbred Angus-Nellore population of 6,951 animals that are progenies of 382 bulls and 6,198 cows. Genetic values were predicted by the Bayesian inference methodology. The models tested were: Traditional Animal, and Crossbred Animal with and without segregation, considering residual homoscedastic and heteroscedastic variances. The criteria of choice were the number of parameters, deviance information, and predictive order, which indicated the best fitfor the Traditional Animal model and Crossbred Animal model (with segregation), both with residual heteroscedastic Gaussian variance. The mean values of fixed genetic effects were positive and similar in the both models, indicating that animals with higher proportion of the Angus breed had greater infestation, and the Nellore breed was an important addition for resistance to ticks. The estimated genetic variation by the heteroscedastic Gaussian Animal model for the Nellore breed was 4.54-fold higher than that estimated for the Angus breed. The estimates of heritability of the different genetic groups ranged from 0.12 to 0.15 and from 0.01 to 0.35, respectively, for the Traditional Animal model and for the heteroscedastic Gaussian crossbred model. The Spearman's rank-order correlation for the predicted genetic values was 0.94, considering all sires. However, when considering the top 10%, 20%, and 30% sires, differences in ranking were more evident (0.28 to 0.67). The Crossbred Animal model with segregation and heterogeneous residual variances was the most appropriate for genetic evaluation of tick counts on animals from Angus-Nellore crossings.

RESUMO: O objetivo neste trabalho foi identificar o modelo animal que melhor descreve a variação genética e residual para a característica contagem de carrapatos ao sobreano, em uma população multirracial Angus-Nelore constituída por 6.951 animais, filhos de 382 touros e 6.198 vacas. Os valores genéticos foram preditos a partir da metodologia de inferência Bayesiana utilizando os seguintes modelos: Animal Tradicional, Animal Multirracial sem e com segregação, considerando as variâncias residuais homo ou heterocedástica. Os critérios de escolha foram o Número de Parâmetros, a Informação de Deviance e a Ordenada Preditiva, os quais apontaram os Modelos Animal Tradicional e o Multirracial com Segregação, ambos com variância residual Gaussiana heterocedástica, como os de melhor ajuste. Os valores médios dos efeitos genéticos fixos foram positivos e similares nos dois modelos, sugerindo que os animais com maior proporção da raça Angus sofreram maior infestação e atribuindo-se, portanto, a raça Nelore importante papel na resistência ao carrapato. Verificou-se que a variância genética estimada pelo Modelo Animal Gaussiano heterocedástico para a raça Nelore foi 4,54 vezes maior do que a estimada para a raça Angus. As estimativas de herdabilidade nos diferentes grupos genéticos variaram de 0,12 a 0,15 e de 0,01 a 0,35, respectivamente, no Modelo Animal Tradicional e no Multirracial Gaussiano heterocedástico. A correlação de ordenamento de Spearman entre os valores genéticos preditos, considerando todos os reprodutores da população, foi 0,94. Contudo, ao considerar os melhores touros, TOP 10%, 20% e 30%, as diferenças com relação ao ordenamento foram mais evidentes (0,28 a 0,67). O modelo Animal Multirracial com Segregação com variâncias residuais heterogêneas foi o mais apropriado para avaliação genética da característica Contagem de Carrapatos de animais produtos do cruzamento Angus-Nelore.

Genetic and environmental factors that affect tick infestation in Nelore x Angus crossbreed cattle / Fatores genéticos e ambientais que afetam a infestação de carrapatos em bovinos cruzados Nelore x Angus

ABSTRACT: This study evaluated the effects of seasons and latitude on tick counting and determined the best model to estimate genetic parameters for tick count and hair coat. Records of animals naturally exposed to ticks on farms in several Brazilian states and in Paraguay were used. The ANOVA was used to verify the effects of seasons and latitude on the tick count trait. Spring was the season with the highest average, followed by summer and autumn, which showed no differences between them. The winter presented the lowest average values. Latitude -11° had the highest mean value followed by latitude -18°. The Bayesian approach was used to evaluate tick count and hair coat and to identify a suitable model for estimating genetic parameters for use in genetic evaluations. The data were analyzed using an animal model with four different specifications for "fixed" purposes. The inference was based on a Markov chain Monte Carlo (MCMC). The criteria for selection of the Bayesian model indicated that the M1 model, which considered the breed composition in the contemporary group, was superior to the other models, both for tick count and hair coat. Heritability estimates for tick count and hair coat obtained using the M1 model were 0.14 and 0.22, respectively. The rank correlations between the models for tick count and hair coat were estimated and reordering was verified for tick count. The estimated genetic correlation between tick count and hair coat traits was negative (-0.12). These findings suggest that different genes regulate tick count and hair coat.

RESUMO: Os objetivos foram avaliar os efeitos das estações e latitude na contagem de carrapatos e determinar o melhor modelo para estimar parâmetros genéticos para contagem de carrapatos e pelame. Foram utilizados registros de animais expostos naturalmente a carrapatos em fazendas em vários estados brasileiros e no Paraguai. A ANOVA foi utilizada para verificar os efeitos das estações e da latitude na característica de contagem de carrapatos. A primavera foi a estação com a maior média, seguida pelo verão e outono, que não mostraram diferenças entre eles. O inverno apresentou os menores valores médios. A latitude -11° teve o maior valor médio seguido pela latitude -18°. A abordagem bayesiana foi usada para avaliar a contagem de carrapatos e o pelame e identificar o modelo adequado para estimar parâmetros genéticos e para uso em avaliações genéticas. Os dados foram analisados usando um modelo animal com quatro especificações diferentes para efeitos "fixos". A inferência foi baseada em uma cadeia de Markov Monte Carlo (MCMC). Os critérios de seleção do modelo bayesiano indicaram que o modelo M1, que considerou a composição racial no grupo contemporâneo, foi superior aos demais modelos, tanto na contagem de carrapatos e para pelame. As estimativas de herdabilidade para contagem de carrapatos e pelame obtidas usando o modelo M1 foram de 0,14 e 0,22, respectivamente. As correlações de ranking entre os modelos para a contagem de carrapatos e pelame foram estimadas e a reordenação foi verificada para a contagem de carrapatos. A correlação genética estimada entre a contagem de carrapatos e pelame foi negativa (-0,12). Esses achados sugerem que genes diferentes regulam a contagem de carrapatos e pelame.

Strategies to control inbreeding in a pig breeding program: a simulation study / Estratégias para controle de endogamia em um programa de melhoramento genético de suínos: um estudo de simulação

ABSTRACT: The objective of this study was to evaluate, through data simulation, the impact of restrictions on the maximum number of full- and half-sibs selected for males and females on the level of inbreeding and genetic gain of the herd. Data came from real populations A and B, composed of Pietrain and Landrace breed pigs, respectively. To generate the simulated populations, a Fortran-language simulator was developed using the (co)variances of the breeding values and the productive and reproductive rates obtained from populations A and B. Two data files were created. The first contained the pedigree of the previous 10 years, with 21,906 and 251,343 animals in populations A and B, respectively. The second included breeding values for age to reach 110 Kg body weight, backfat thickness, and feed conversion, for both populations; longissimus dorsi muscle depth, for population A only; and number of live piglets at the 5th day of life per farrowing, for population B only. Three scenarios were simulated with ten generations by varying the restrictions on the number of full- and half-sibs selected for males and females, with 30 replicates per generation and scenario. Regardless of the mating strategy used in a closed production unit, there is an increase in inbreeding levels. Inbreeding increases are larger in populations of smaller effective size. Restrictions on the number of full- and half-sibs selected are effective in reducing increments in inbreeding. Restriction to a maximum of two full-sibs and three half-sibs for males and three full sisters for females provided the highest genetic gains.

RESUMO: O objetivo deste estudo foi avaliar, por meio de simulação de dados, o impacto das restrições no número máximo de irmãos completos e meios-irmãos selecionados para machos e fêmeas no nível de endogamia e ganho genético do rebanho. Os dados originais são provenientes das populações reais A e B, compostas por suínos da raça Pietrain e Landrace, respectivamente. Para gerar as populações simuladas, foi desenvolvido um simulador em linguagem Fortran utilizando as (co)variâncias dos valores genéticos e as taxas produtivas e reprodutivas obtidas das populações A e B. Dois arquivos de dados foram criados. O primeiro continha o pedigree dos 10 anos anteriores, com 21.906 e 251.343 animais nas populações A e B, respectivamente. O segundo incluiu os valores genéticos para idade para atingir 110 Kg de peso vivo, espessura de toucinho e conversão alimentar, para ambas as populações; profundidade do músculo longissimus dorsi, apenas para a população A; e número de leitões vivos no 5º dia de vida por parto, apenas para a população B. Três cenários foram simulados com dez gerações, variando as restrições quanto ao número de irmãos completos e meios-irmãos selecionados para machos e fêmeas, com 30 repetições por geração e cenário. Independentemente da estratégia de acasalamento utilizada em um núcleo de produção fechada, há aumento nos níveis de endogamia. Aumentos de endogamia são maiores em populações de menor tamanho efetivo. Restrições ao número de irmãos completos e meios-irmãos selecionados são eficazes na redução de incrementos na endogamia. A restrição de no máximo dois irmãos completos, três meios-irmãos para machos e três irmãs completas para fêmeas fornece os maiores ganhos genéticos.

Formation of homogeneous groups of bovine milk production units via multivariate statistical techniques / Formação de grupos homogêneos de unidades de produção de leite bovino através de técnicas estatísticas multivariadas

ABSTRACT: Milk supply chain in Brazil exhibits significant production system heterogeneity in all federal units. Thus, the objective of this study was to form homogeneous groups of bovine milk production units based on the chemical and microbiological quality of the milk via multivariate statistical techniques. A total of 1,541 milk producing units (MPUs), corresponding to 44,089 samples, were analyzed. The first three principal components accounted for 81.38% of the total variation in the data. Principal component 1 (PC1) was associated with the chemical quality of milk (fat, protein [PROT] and total dry extract [TDE] content), while PC2 and PC3 were associated with microbiological quality (somatic cell count [SCC] and total bacterial count [TBC]). The concurrent analysis of the two two-dimensional projections characterized the different productive strata by their quality attributes and identified the positive/negative points of milk microbiological characteristics in each production group. Thus, the dimensionality of the set of 1,541 MPUs was reduced to 15 homogeneous production groups. This method optimizes the use of the dairy industry monthly database and characterizes all the heterogeneities present in dairy production systems.

RESUMO: A cadeia produtiva brasileira de leite possui expressiva heterogeneidade de sistemas de produção em todas as unidades federativas. Assim, objetivou-se formar grupos homogêneos de unidades de produção de leite bovino através de técnicas estatísticas multivariadas, com base na qualidade química e microbiológica do leite. Foram utilizadas 1.541 unidades produtoras de leite (UPL), totalizando 44.089 amostras analisadas. Os três primeiros componentes principais explicaram 81,38% da variação total dos dados. O componente principal 1 associou-se à qualidade química do leite (gordura, proteína e extrato seco total), enquanto os componentes principais 2 e 3 com a qualidade microbiológica (contagem de células somáticas e contagem bacteriana total). Com a análise conjunta das três projeções bidimensionais, caracterizaram-se os distintos estratos produtivos quanto aos seus atributos de qualidade e identificaram-se os pontos positivos/negativos das características microbiológicas do leite de cada um dos grupos de produção. Assim, obteve-se uma redução da dimensionalidade do conjunto de 1.541UPL em 15 grupos de produção homogêneos, otimizando a utilização da base de informações mensais das indústrias lácteas, e caracterizando a totalidade das heterogeneidades presentes em sistemas de produção leiteiros.