Variance and covariance components and genetic parameters for fat and protein yield of first-lactation Holstein cows using random regression models
Authors: Múnera Bedoya Oscar D , Herrera Ríos Ana C , González Herrera Luis G , Henao Velásquez Andrés F , Cerón Muñoz Mario 
Published: August 2024

Summary 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. Keywords: genetic evaluation, heritability, milk quality, solids in milk. Resumen 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. Palabras clave: calidad de leche, evaluación genética, heredabilidad, sólidos lácteos. Resumo 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. Palavras chave: avaliação genética, herdabilidade, qualidade do leite, sólidos lácteos.