Variance and covariance components and genetic parameters for fat and protein yield of first-lactation Holstein cows using random regression models

Summary Background: t he 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. Keywords: genetic evaluation, heritability, milk quality, solids in milk. Resumen Antecedentes: los parametros geneticos de la curva de lactancia en ganado de leche pueden ser analizados como datos longitudinales usando Modelos de Regresion Aleatoria (RRM). Objetivo: estimar mediante RRM basados en polinomios de Legendre componentes de (co) varianza y parametros geneticos para produccion de grasa (F) y proteina (P) lactea en vacas Holstein de primera lactancia de Antioquia (Colombia). Metodos: 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 ordenes de polinomio ortogonal de Legendre para estimar los coeficientes de la curva fija de la poblacion, la prediccion de los efectos genetico aditivo directo y del ambiente permanente. Los modelos consideraron varianzas residuales homogeneas y heterogeneas de 5, 7 y 10 clases. Resultados: para F, el mejor modelo fue el de cuarto orden para la curva fija de la poblacion y el efecto genetico aditivo, y de tercer orden para el ambiente permanente con siete varianzas heterogeneas. Para P, el modelo que presento mejor ajuste fue el de quinto orden para la curva fija de la poblacion, el efecto genetico aditivo y el ambiente permanente y 5 varianzas heterogeneas. Para ambas caracteristicas las varianzas genetica aditiva directa, fenotipica, 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. Conclusion: es posible realizar la seleccion para F y P en animales de primer parto en el departamento de Antioquia, preferiblemente al inicio de la lactancia, ya que ambas caracteristicas presentan heredabilidades altas en esta etapa. Palabras clave : calidad de leche, evaluacion genetica, heredabilidad, solidos lacteos. Resumo Antecedentes: os parâmetros geneticos da producao de leite podem ser estimados usando Modelos de Regressao Aleatoria (RRM). Objetivo: estimar por RRM com base em polinomios de Legendre os componentes de variância e covariância e os parâmetros geneticos para producao de gordura (F) e proteina (P) em vacas leiteiras de primeira lactacao da raca holandesa em rebanhos de Antioquia, Colombia. Metodos: 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 populacao, os efeitos geneticos aditivo direito, do ambiente permanente e residual. Os modelos consideraram variâncias residuais homogeneas e heterogeneas de 5, 7 e 10 classes. Resultados: para F, o melhor modelo foi o de quarta ordem para a curva fixa da populacao e o efeito genetico aditivo, e de terceira ordem para o ambiente permanente com sete variâncias heterogeneas. Para P, o modelo que forneceu o melhor ajuste foi do quinto ordem para a curva fixa da populacao, o efeito genetico aditivo e de ambiente permanente, e com 5 variâncias heterogeneas. Para ambas as caracteristicas as variâncias genetica aditiva direita, fenotipica e residual diminuiram no tempo. As herdabilidades para F e P ficaram entre 0,13 e 0,38 e entre 0,12 e 0,32, respectivamente. Conclusao: e possivel fazer a selecao de animais da raca holandesa para F e P, de preferencia no inicio da lactacao, pois as duas caracteristicas tem altas herdabilidades. Palavras chave : avaliacao genetica, herdabilidade, qualidade do leite, solidos lacteos.