Stochastic simulation of dairy cattle nucleus breeding schemes: Influence of breeding strategy and biased breeding values in the population
Authors: Schrooten C. , Steverink M.H.A. , van Arendonk J. A.M. 
Published: March 2011

A stochastic simulation model of an open nucleus scheme was used to study the consequences of the breeding strategy and biased lactation records for population cows. Selection was for a single sex‐limited trait with a heritability of 0.25 and based on animal model breeding value estimates. Selection of dams was across age classes while sires were required to have a progeny test before they could be selected as proven bull or bull sire. Dams to breed nucleus replacements and young bulls could be selected from the nucleus and the top population which contained 240 and 1600 replacement heifers annually. The first 15 years of the simulated period was used to reach a population with an equilibrium genetic progress for a progeny testing scheme. Comparisons were based on the 25 year period after an alternative breeding scheme was adopted. The annual genetic gain was calculated from the last 10 years of that period.

The annual genetic gain in an open nucleus breeding scheme was .247 σa. The annual genetic gain increased 5.4% when MOET was also used on cows selected to breed replacements for the top population. When, in addition the number of sires used on top population cows was reduced from 8 to 4, that being the number used in the nucleus, the annual genetic gain increased by another 2.8%.

The reduction in annual genetic gain due to biased lactation records of top population cows ranged from 4.6 to 15.4%. The average bias in estimated breeding values of the top population dams selected to breed nucleus replacements ranged from 0.53 to 2,52 σa. The regression coefficient of the EBV of the bull after progeny testing on the EBV of the dam at the time of selection was 0.55 without biased lactations and ranged from 0.10 to 0.27 with biased lactations. The reduction in genetic gain was especially related to the regression coefficient and to a lesser extent to the average bias. In practice, the expected reduction in annual genetic gain from biased lactation records of population cows is expected to be between 5 and 10 %.

Stochastische Simulation von Milchvieh‐Nukleussystemen: Einfluß der Zuchtstrategie und verzerrter Zuchtwerte in der Population

Eine stochastische Simulation eines offenen Nukleussystems wurde zur Untersuchung der Konsequenzen der Zuchtstrategie und verzerrter Laktationsabschlüsse für Populationskühe untersucht. Selektion bezog sich auf ein einzelnes weibliches Merkmal mit Heritabilität von 1/4 und gründete auf Tiermodell Zuchtwertschätzungen, Selektion von Muttertieren über Altersklassen, während Stiere vor der Selektion einen Nachkommenschaftstest haben mußten. Muttertiere für Nukleus‐ und Jungstiere kommen vom Nukleus und Spitzen der Population, die 240 und 1600 nachgestellte Kalbinnen umfaßten. Die ersten 15 Jahre der simulierten Periode wurden zum Erreichen einer Population mit Gleichgewichtsfortschritt für ein Nachkommenschaftsprüfsystem verwendet. Vergleiche beruhten auf einer 25‐Jahre‐Periode nach Einrichtung des alternativen Zuchtsystems, und der jährliche Zuchtfortschritt wurde für die letzten 10 Jahre berechnet.

Der jährliche Zuchtfortschritt im offenen Nukleussystem war 0,247 σa und nahm um 5,4% zu, wenn MOETauch für Kühe zum Ersatz der Spitzenpopulation verwendet wurde. Wenn darüber hinaus die Zahl der Vatertiere in der Spitzenpopulation von 8 auf 4 reduziert wurde, die Zahl der im Nukleus verwendeten, konnte der jährliche genetische Fortschritt um weitere 2, 8% gesteigert werden.

Die Verminderung des Zuchtfortschrittes auf Grund von verzerrten Laktationsabschlüssen der Spitzenkühe der Population variierte von 4,6 bis 15,4%. Die durchschnittliche Verzerrung der geschätzten Zuchtwerte der Populationsspitzenkühe für die Nukleusremonte bewegte sich von 0,53 bis 2,52 σa. Der Regressionskoeffizient von EBV der Stiere auf Grund von Nachkommenschaftsprüfung auf EBV der Muttertiere beim Zeitpunkt der Selektion war 0,55 ohne verzerrte Laktationen und schwankte zwischen 0,10 und 0,27 bei verzerrten Laktationen. Die Verminderung des genetischen Fortschritts hing deutlich mit dem Regressionskoeffizient zusammen und weniger mit der durchschnittlichen Verzerrung. In der Praxis ist zu erwarten, daß die Reduktion des Zuchtfortschrittes durch verzerrte Laktationsabschlüsse der Population zwischen 5 und 10% liegt.