Variance components and genetic parameters for milk production of Holstein cattle in Antioquia (Colombia) using random regression models

Summary Background: genetic parameters of lactation curve in dairy cattle can be analyzed as longitudinal data using random regression models (RRM). Objective : the goal of the present study was to estimate variance components and genetic parameters for milk production in Holstein cattle located in Antioquia province using RRM. Methods: a total of 3,158 monthly controls corresponding to 741 first lactations of Holstein cows were evaluated. The RRM included several Legendre polynomials to estimate the population fixed-curve coefficients and to predict the direct additive genetic and the permanent environment effects. Additionally, heterogeneous residual variances were considered by grouping the days in milk into 5 and 10 classes. Eleven models with first to fourth order polynomials were used to describe the direct additive genetic and the permanent environment effects. The residue was modeled by considering five variance classes. Models were compared using Schwartz Bayesian and Akaike_s information criteria. Results : the best model was obtained by fourth order Legendre polynomials to estimate the fixed curve of the population, genetic and permanent environment effects. In addition, 5 kinds of days were used to model the residual variances. The variance for the animal genetic, phenotypic, permanent environment, and residual effects decreased as days increased. Milk production heritability in early lactation was 0.36, increasing until 95 days (0.41), with subsequent decrease, reaching 0.10 at 245 days. The permanent environment variance values decreased to 125 days (0.13) and then increased to 215 days (0.21), to finish at the last stage of lactation with values of 0.05. The genetic and phenotypic correlations between milk yields at different days of lactation decreased as days intervals increased. Conclusion : the findings of this study suggest that in the first 150 days of lactation animals better express their genetic potential and that after 180 days there is greater environmental effect. Key words : dairy cattle, genetic evaluation, heritability. 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 : el objetivo de este estudio fue estimar componentes de varianza y parametros geneticos para la produccion de leche en vacas Holstein en el departamento de Antioquia, utilizando RRM. Metodos : se utilizaron 3.158 controles mensuales de 741 primeras lactancias. Se usaron RRM con diferentes grados de polinomios de Legendre para estimar los coeficientes de la curva fija de la poblacion y la prediccion de los efectos genetico aditivo directo y de ambiente permanente y se consideraron 5 y 10 clases de varianzas residuales heterogeneas. Se emplearon once modelos con polinomios de primer a cuarto orden, para describir los efectos genetico aditivo directo y ambiente permanente. Los modelos fueron comparados mediante los criterios de informacion bayesiano de Schwartz y de Akaike. Resultados : el mejor modelo presento polinomios de cuarto orden 4, 4 y 4 de la curva fija, del efecto genetico aditivo y de ambiente permanente, respectivamente, y con 5 clases de varianzas heterogeneas (444.het5). La varianzas para los efectos genetico animal, fenotipico, de ambiente permanente y residual disminuyeron con el aumento de los dias. La heredabilidad de la produccion de leche al inicio de la lactancia fue de 0,36 y fue aumentando hasta los 95 dias (0,41), con posterior disminucion, llegando a 0,10 a los 245 dias. Para la trayectoria de la proporcion de ambiente permanente los valores descendieron hasta los 125 dias (con 0,13), luego aumentaron hasta los 215 dias (con 0,21), para finalizar en la ultima etapa de la lactancia con valores de 0,05. Las correlaciones geneticas y fenotipicas entre producciones de leche en los diferentes dias de lactancia disminuyeron con el aumento del intervalo de los dias. Conclusion : los resultados encontrados en este estudio sugieren que en los primeros 150 dias de lactancia los animales expresan mejor su potencial, y que despues de 180 dias hay mayor impacto ambiental. Palabras clave: evaluaciones geneticas, ganado de leche, heredabilidad. Resumo Antecedentes: os parâmetros geneticos da curva de lactacao em gado leiteiro podem ser analisados como dados longitudinais usando modelos de regressao aleatoria (RRM). Objetivo : o objetivo deste estudo foi estimar os componentes de variância e os parâmetros geneticos para producao de leite de vacas holandesas em Antioquia, utilizando um modelo de regressao aleatoria (RRM). Metodos: foram utilizados 3.158 controles mensais de 741 primeiras lactacoes. Usaram-se RRM com diferentes graus de polinomio ortogonal de Legendre para estimar os coeficientes da curva fixa da populacao e a predicao dos efeitos geneticos aditivos diretos e de ambiente permanente. Consideraram-se 5 e 10 classes de variâncias residuais heterogeneas. Foram empregados 11 modelos com polinomios de primeira ate quarta ordem para descrever os efeitos geneticos aditivos diretos e de ambiente permanente. Os modelos foram comparados mediante os criterios de informacao bayesiano de Schwartz e de Akaike. Resultados : o melhor modelo foi o de quarto ordem (4, 4 e 4) da curva fixa, do efeito genetico aditivo e de ambiente permanente, respectivamente, e com cinco classes de variâncias heterogeneas (444.het5). A variância para os efeitos genetico animal, fenotipico, de ambiente permanente e residual diminuiu com o aumento dos dias. A herdabilidade da producao de leite ao inicio da lactacao foi de 0.36 e foi aumentando ate os 95 dias (0.41), com posterior diminuicao, chegando ate 0.10 aos 245 dias. Para a trajetoria da proporcao de ambiente permanente os valores descenderam ate os 125 dias (com 0.13), com posterior aumento ate os 215 dias (com 0.21), para finalizar na ultima etapa da lactacao com valores de 0.05. As correlaciones geneticas e fenotipicas entre producoes de leite nos diferentes dias de lactacao diminuiram com o aumento do intervalo dos dias. Conclusao : os resultados encontrados sugerem que nos primeiros 150 dias da lactacao os animais expressaram melhor seu potencial genetico. Palavras chave : avaliacoes geneticas, gado de leite, herdabilidade.