Genetic evaluation of milk yield and reproductive traits in Girolando cattle

Programa de Estudante-Convênio de Pós-Graduação The objectives of the present study were: i) to evaluate the genetic structure and diversity of the population; ii) to evaluate the effect of inclusion or non-inclusion of short-lactations and the effect of the cow (CBG) and/or dam (DBG) breed groups in models for genetic evaluation of 305-day milk yield (305MY) and reproductive traits; iii) to estimate heritability and genetic, phenotypic and environmental correlations between 305MY and the reproductive traits; iv) to estimate the genetic trends for 305MY and reproductive traits; and v) to estimate the (co)variance components and genetic parameters for test-day milk yield (TDMY) via random regression model (RRM) and evaluate different measures of lactation persistency in Girolando cattle. The reproductive traits studied were age at first calving (AFC), first calving interval (FCI) and length of the dry period (LDP). The coefficients of population structure and genetic diversity were obtained with software Endog, whereas the estimates of the (co)variance components and genetic parameters were obtained with the program Wombat. Inbreeding and average relatedness coefficients of the Girolando population were 0.11 and 0.13%, respectively. The estimate of effective population size considering the complete generations traced was 188, which is above the critical level. The heritability estimates for 305MY, AFC and FCI varied from 0.23 to 0.29, from 0.40 to 0.44 and from 0.13 to 0.14, respectively, without the inclusion of short lactations; and from 0.23 to 0.28, from 0.39 to 0.43 and from 0.13 to 0.14, respectively, whey they were included. The models which included the fixed effects of CBG or DBG had higher heritability estimates for all traits studied than the models that considered both effects simultaneously (CBG and DBG). The heritability estimates were similar between the single- and bi-trait analyses, and varied from 0.20 to 0.28, 0.00 to 0.08 and 0.07 to 0.14, for 305MY, FCI and LDP, respectively, whereas for AFC it was 0.20. The genetic correlations between 305MY with AFC (- 0.49) or LDP (-0.40 to -0.79) showed favorable association. However, antagonistic genetic association was verified between 305MY and FCI (0.59) at the first calving, although with low accuracy. The phenotype and environment correlations between 305MY and AFC or LDP showed favorable association (-0.25 to -0.42 and -0.14 to - 0.44, respectively). The annual genetic change in 305MY and AFC when the four selection paths were combined were 7.40 kg milk/year and -0.13 days/year in the period from 1979 to 2007. The fit quality criteria adopted indicated the RRM with Legendre polynomials of orders 3 and 5 to model the additive genetic and permanent environment effects, respectively, as the best model to describe the variation of the random effects. The heritability and genetic correlation estimates for TDMY throughout the lactation, obtained with the chosen model, varied from 0.18 to 0.23 and -0.03 to 1.00, respectively. Among nine measures of lactation persistency, PS7 showed highest heritability estimate and lowest genetic correlation with 305MY. In conclusion, the inbreeding in the Girolando breed was of small magnitude, indicating that the mating practices were appropriate during the period assessed; the inclusion of short-lactation records causes little variation in the variance components and in the heritabilities of the studied traits, and it is recommended to use the model with fixed effect of CBG and inclusion of records from short-lactations in the genetic evaluation for 305MY, AFC and FCI of Girolando cattle; antagonistic genetic association between 305MY and AFC was observed, indicating that the emphasis of selection for milk yield would have increased calving interval as a correlated response, and a wide genetic variation for milk production and reproductive traits can allow for moderate genetic gains, thereby contributing, in the long term, to improvement in productive and reproductive efficiency in the Girolando herds; the results of genetic trends showed that the genetic improvement program of the breed promoted improvement in milk yield and reduction in the age of the cow at first calving, not having an impact on the first calving interval of Girolando cows; the use of the measure of persistency (PS7) proposed by Kistemaker (2003) with RRM employing Legendre polynomial functions of the third and fifth orders for the additive genetic and permanent environmental effects, respectively, would be the most suitable option for the evaluation of lactation persistency in Girolando animals. Os objetivos do presente trabalho foram: i) avaliar a estrutura genética da população e a diversidade genética, ii) avaliar o efeito da inclusão ou não de lactações curtas e o efeito do grupo genéticos da vaca (GGV) e/ou da mãe (GGM) em modelos para avaliação genética da produção de leite (PL305) e características reprodutivas, iii) estimar herdabilidades e associações genéticas, fenotípicas e de ambiente entre PL305 e as características reprodutivas, iv) estimar as tendências genéticas para PL305 e características reprodutivas, e v) estimar componentes de (co)variância e parâmetros genéticos para produção de leite no dia do controle (PLDC) via modelo de regressão aleatória (MRA) e avaliar diferentes medidas de persistência da lactação em bovinos Girolando. As características reprodutivas estudadas foram: a idade ao primeiro parto (IPP), o primeiro intervalo de partos (PIDP) e a duração do período seco (DPS). Os coeficientes da estrutura da população e diversidade genética foram obtidos por meio do programa Endog, enquanto as estimativas dos componentes de (co)variância e parâmetros genéticos para todas as avaliações genéticas foram obtidas por meio do programa Wombat. O coeficiente de endogamia médio e o coeficiente de relação médio da população Girolando foram 0,11 e 0,13%, respectivamente. O tamanho efetivo da população considerando a geração completa traçada foi 188, estando acima do nível crítico. As estimativas de herdabilidade para PL305, IPP e PIDP oscilaram de 0,23 a 0,29, de 0,40 a 0,44 e de 0,13 a 0,14, respectivamente, sem inclusão de lactações curtas; e de 0,23 a 0,28, de 0,39 a 0,43 e de 0,13 a 0,14, respectivamente, com inclusão. Os modelos que incluíram os efeitos fixos GGV ou GGM tiveram maiores estimativas de herdabilidade para todas as características estudadas, do que os modelos que consideraram esses dois efeitos simultaneamente (GGV e GGM). As estimativas de herdabilidade foram semelhantes entre análises uni e bi-características, e oscilaram de 0,20 a 0,28, 0,00 a 0,08 e 0,07 a 0,14, para PL305, PIDP e DPS, respectivamente, enquanto que da IPP foi 0,20. As correlações genéticas entre PL305 com IPP (-0,49) ou DPS (-0,40 a -0,79) mostraram associação favorável. No entanto, verificou-se associação genética antagônica entre PL305 e PIDP (0,59) na primeira parição, embora com baixa acurácia. As correlações fenotípicas e de ambiente entre PL305 com IPP ou DPS mostraram associação favorável (-0,25 a -0,42 e -0,14 a -0,44, respectivamente). A mudança genética anual para PL305 e IPP ao se combinar as quatro trajetórias de seleção foram de 7,40 kg leite/ano e -0,13 dias/ano, durante o período de 1979 a 2007. Os critérios de qualidade de ajuste utilizados indicaram o MRA empregando polinômios de Legendre das ordens 3 e 5 para os ajustes dos efeitos genético aditivo e de ambiente permanente, respectivamente, como o melhor modelo que descreveu a variação dos efeitos aleatórios. As estimativas de herdabilidade e de correlações genéticas para PLDC ao longo da lactação, obtidas com o modelo selecionado, variaram de 0,18 a 0,23 e -0,03 a 1,00, respectivamente. Entre nove medidas de persistência de lactação a medida PS7 apresentou maior estimativa de herdabilidade e menor correlação genética com a PL305. Conclui-se que a endogamia, nos rebanhos da raça Girolando, foi de pequena magnitude, indicando que as práticas de acasalamento foram adequadas durante o período avaliado; a inclusão dos registros de lactações curtas causa pouca variação nos componentes de variância e nas herdabilidades das características estudadas, e recomenda-se a utilização do modelo com efeito fixo de GGV e inclusão de registros provenientes de lactações curtas na avaliação genética para PL305, IPP e PIDP de bovinos da raça Girolando; observouse associação genética antagônica entre PL305 e a PIDP, indicando que a ênfase da seleção para produção de leite, teria como resposta correlacionada, aumento do intervalo de partos, as amplas variações genéticas para produção de leite e características reprodutivas podem permitir ganhos genéticos moderados, contribuindo, ao longo prazo para melhoria da eficiência produtiva e reprodutiva dos rebanhos Girolando; os resultados de tendências genéticas mostraram que o programa de melhoramento genético da raça promoveu melhoria na produção de leite e redução na idade da vaca no primeiro parto, não tendo impacto sobre o primeiro intervalo de partos das vacas Girolando; o uso da medida de persistência (PS7) proposta por Kistemaker (2003), de sob MRA empregando funções polinomiais de ordens 3 e 5 para os efeitos genético aditivo e de ambiente permanente, respectivamente seria a opção mais adequada para a avaliação da persistência de lactação de animais da raça Girolando.