Variance components and genetic parameters for milk production of Holstein cattle in Antioquia (Colombia) using random regression models
Authors: Herrera Ana C , Múnera Oscar D , Cerón-Muñoz Mario F 
Published: August 2024

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 parámetros genéticos de la curva de lactancia en ganado de leche pueden ser analizados como datos longitudinales usando modelos de regresión aleatoria (RRM). Objetivo: el objetivo de este estudio fue estimar componentes de varianza y parámetros genéticos para la producción de leche en vacas Holstein en el departamento de Antioquia, utilizando RRM. Métodos: 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 población y la predicción de los efectos genético aditivo directo y de ambiente permanente y se consideraron 5 y 10 clases de varianzas residuales heterogéneas. Se emplearon once modelos con polinomios de primer a cuarto orden, para describir los efectos genético aditivo directo y ambiente permanente. Los modelos fueron comparados mediante los criterios de información bayesiano de Schwartz y de Akaike. Resultados: el mejor modelo presentó polinomios de cuarto orden 4, 4 y 4 de la curva fija, del efecto genético aditivo y de ambiente permanente, respectivamente, y con 5 clases de varianzas heterogéneas (444.het5). La varianzas para los efectos genético animal, fenotípico, de ambiente permanente y residual disminuyeron con el aumento de los días. La heredabilidad de la producción de leche al inicio de la lactancia fue de 0,36 y fue aumentando hasta los 95 días (0,41), con posterior disminución, llegando a 0,10 a los 245 días. Para la trayectoria de la proporción de ambiente permanente los valores descendieron hasta los 125 días (con 0,13), luego aumentaron hasta los 215 días (con 0,21), para finalizar en la última etapa de la lactancia con valores de 0,05. Las correlaciones genéticas y fenotípicas entre producciones de leche en los diferentes días de lactancia disminuyeron con el aumento del intervalo de los días. Conclusión: los resultados encontrados en este estudio sugieren que en los primeros 150 días de lactancia los animales expresan mejor su potencial, y que despues de 180 días hay mayor impacto ambiental. Palabras clave: evaluaciones genéticas, ganado de leche, heredabilidad. Resumo Antecedentes: os parâmetros genéticos da curva de lactação em gado leiteiro podem ser analisados como dados longitudinais usando modelos de regressão aleatória (RRM). Objetivo: o objetivo deste estudo foi estimar os componentes de variância e os parâmetros genéticos para produção de leite de vacas holandesas em Antioquia, utilizando um modelo de regressão aleatória (RRM). Métodos: foram utilizados 3.158 controles mensais de 741 primeiras lactações. Usaram-se RRM com diferentes graus de polinômio ortogonal de Legendre para estimar os coeficientes da curva fixa da população e a predição dos efeitos genéticos aditivos diretos e de ambiente permanente. Consideraram-se 5 e 10 classes de variâncias residuais heterogêneas. Foram empregados 11 modelos com polinômios de primeira ate quarta ordem para descrever os efeitos genéticos aditivos diretos e de ambiente permanente. Os modelos foram comparados mediante os critérios de informação bayesiano de Schwartz e de Akaike. Resultados: o melhor modelo foi o de quarto ordem (4, 4 e 4) da curva fixa, do efeito genético aditivo e de ambiente permanente, respectivamente, e com cinco classes de variâncias heterogéneas (444.het5). A variância para os efeitos genético animal, fenotípico, de ambiente permanente e residual diminuiu com o aumento dos dias. A herdabilidade da produção de leite ao inicio da lactação foi de 0.36 e foi aumentando até os 95 dias (0.41), com posterior diminuição, chegando até 0.10 aos 245 dias. Para a trajetória da proporção de ambiente permanente os valores descenderam até os 125 dias (com 0.13), com posterior aumento até os 215 dias (com 0.21), para finalizar na última etapa da lactação com valores de 0.05. As correlaciones genéticas e fenotípicas entre produções de leite nos diferentes dias de lactação diminuíram com o aumento do intervalo dos dias. Conclusão: os resultados encontrados sugerem que nos primeiros 150 dias da lactação os animais expressaram melhor seu potencial genético.Palavras chave: avaliações genéticas, gado de leite, herdabilidade.