Comparison of selective genotyping strategies for prediction of breeding values in a population undergoing selection

Genomewide marker information can improve the reliability of breeding value predictions for young selection candidates in genomic selection. However, the cost of genotyping limits its use to elite animals, and how such selective genotyping affects predictive ability of genomic selection models is an open question. We performed a simulation study to evaluate the quality of breeding value predictions for selection candidates based on different selective genotyping strategies in a population undergoing selection. The genome consisted of 10 chromosomes of 100 cM each. After 5,000 generations of random mating with a population size of 100 (50 males and 50 females), generation G(0) (reference population) was produced via a full factorial mating between the 50 males and 50 females from generation 5,000. Different levels of selection intensities (animals with the largest yield deviation value) in G(0) or random sampling (no selection) were used to produce offspring of G(0) generation (G(1)). Five genotyping strategies were used to choose 500 animals in G(0) to be genotyped: 1) Random: randomly selected animals, 2) Top: animals with largest yield deviation values, 3) Bottom: animals with lowest yield deviations values, 4) Extreme: animals with the 250 largest and the 250 lowest yield deviations values, and 5) Less Related: less genetically related animals. The number of individuals in G(0) and G(1) was fixed at 2,500 each, and different levels of heritability were considered (0.10, 0.25, and 0.50). Additionally, all 5 selective genotyping strategies (Random, Top, Bottom, Extreme, and Less Related) were applied to an indicator trait in generation G(0), and the results were evaluated for the target trait in generation G(1), with the genetic correlation between the 2 traits set to 0.50. The 5 genotyping strategies applied to individuals in G(0) (reference population) were compared in terms of their ability to predict the genetic values of the animals in G(1) (selection candidates). Lower correlations between genomic-based estimates of breeding values (GEBV) and true breeding values (TBV) were obtained when using the Bottom strategy. For Random, Extreme, and Less Related strategies, the correlation between GEBV and TBV became slightly larger as selection intensity decreased and was largest when no selection occurred. These 3 strategies were better than the Top approach. In addition, the Extreme, Random, and Less Related strategies had smaller predictive mean squared errors (PMSE) followed by the Top and Bottom methods. Overall, the Extreme genotyping strategy led to the best predictive ability of breeding values, indicating that animals with extreme yield deviations values in a reference population are the most informative when training genomic selection models.

Estimativa de parâmetros genéticos, fenotípicos e ambientes para as produções de leite no dia do controle e em 305 dias de lactação de vacas da raça Gir

Dados de 32.779 controles mensais, de 3.605 lactações em 305 dias (PL305), de 2.082 vacas Gir, filhas de 281 touros, com partos ocorridos de 1987 a 1999, em 11 rebanhos, foram usados com o objetivo de verificar a viabilidade de utilização da produção de leite no dia do controle (PLDC1 a PLDC10) em avaliações genéticas da raça Gir. Foram realizadas análises bivariadas entre as PLDC1 a PLDC10 e PL305, usando para estimar os componentes de (co)variâncias o método de máxima verossimilhança restrita, sob modelo animal, incluindo as três primeiras lactações como medidas repetidas de uma mesma vaca, diferenciadas conforme o grupo contemporâneo de rebanho-ano-estação, de acordo com a idade da vaca ao parto e o intervalo parto-primeiro controle na PLDC1. As médias observadas e os respectivos desvios-padrão (kg) para PLDC1 a PLDC10 e PL305 foram: 11,97±4,64; 11,93±4,68; 10,98±4,40; 10,18±4,12; 9,66±3,88; 9,20±3,69; 8,63±3,51; 8,08±3,33; 7,59±3,27; 7,22±3,15 e 2.746,17±1.299,90. A duração de lactação foi de 273,72±48,95 dias. As estimativas de herdabilidade variaram nas PLDC de 0,24 a 0,14, sendo maior no primeiro controle e decrescendo até o décimo. A herdabilidade da PL305 foi de 0,19. As estimativas de correlações genéticas entre as PLDC e PL305 variaram de 0,85 a 1,00. As correlações genéticas entre PLDC1 a PLDC9 com PLDC6 a PLDC10 foram acima de 0,80, à exceção entre PLDC9 com PLDC1 e PLDC10 com PLDC1, PLDC2, PLDC3 e PLDC6, que foram inferiores. As correlações fenotípicas tiveram valores intermediários entre as correlações genéticas e as residuais (menores). Considerando a eficiência relativa de seleção, esta mostrou que se baseada nas PLDC2 a PLDC4 ocorrerá a mesma ou melhor resposta que se praticada na PL305.

Estimativas de parâmetros genéticos para produção de leite e persistência da lactação em vacas Gir, aplicando modelos de regressão aleatória

Com o objetivo de estimar parâmetros genéticos para a produção de leite no dia do controle (PLDC), foram usadas as 2.440 primeiras lactações de vacas da raça Gir leiteira, com partos registrados entre 1990 e 2005. As PLDC foram consideradas em dez classes mensais e analisadas por meio de modelo de regressão aleatória (MRA) utilizando-se como efeitos aleatórios o genético-aditivo, o de ambiente permanente e o residual e, como efeitos fixos, o grupo de contemporâneos (GC), a co-variável idade da vaca ao parto (efeito linear e quadrático) e a curva média de lactação da população. Os efeitos genético-aditivos e de ambiente permanente foram modelados utilizando-se as funções de Wilmink (WIL) e Ali e Schaeffer (AS). As variâncias residuais foram modeladas utilizando-se 1, 4, 6 ou 10 classes. Os grupos de contemporâneos foram definidos como rebanho-ano-estação do controle contendo no mínimo três animais. Os testes indicaram que o modelo com quatro classes de variâncias usando a função paramétrica AS foi o que melhor se ajustou aos dados. As estimativas de herdabilidade variaram de 0,21 a 0,33 para a função AS e de 0,17 a 0,30 para WIL e foram maiores na primeira metade da lactação. As correlações genéticas entre as PLDC foram positivas e elevadas entre os controles adjacentes e diminuiram quando a distância entre os controles aumentou. Para o melhor modelo, foram estimados os valores genéticos para a produção de leite acumulada até os 305 dias e, para períodos parciais da lactação, foram obtidas como médias dos valores genéticos preditos naquele período. Os valores genéticos foram comparados, por meio da correlação de posto, ao valor genético predito para a produção acumulada até os 305 dias, pelo método tradicional. As correlações entre os valores genéticos indicaram que podem ocorrer divergências na classificação dos animais pelos critérios estudados.

Relação entre características morfológicas e produção de leite em vacas da raça Gir

O objetivo deste trabalho foi determinar parâmetros genéticos relacionados a características morfológicas e suas correlações genéticas com a produção de leite, em vacas da raça Gir. Utilizaram-se 3.805 registros provenientes de 2.142 vacas. O modelo utilizado na análise de características morfológicas continha os efeitos fixos de rebanho, ano e estação de classificação, estádio da lactação e idade da vaca à classificação, além da identificação do classificador. Quanto à produção de leite, foram incluídos no modelo os efeitos fixos de rebanho, ano e estação de parição e idade da vaca ao parto. Os parâmetros genéticos foram obtidos por meio do aplicativo REMLF90. As estimativas de herdabilidade variaram de 0,09 a 0,54. A variabilidade genética aditiva da maioria das características é suficiente para que ganhos genéticos anuais significativos possam ser alcançados com o processo de seleção. As correlações genéticas entre as características morfológicas variaram de baixas a altas e, entre elas e a produção de leite, de baixas a moderadas. Altas correlações genéticas entre algumas características morfológicas implicam a possibilidade de exclusão de algumas delas do programa de melhoramento genético da raça Gir, no Brasil. As correlações genéticas entre produção de leite e algumas características morfológicas indicam que estas podem ser utilizadas na formação de índices de seleção.

Heterogeneidade de variâncias na avaliação genética de búfalas no Brasil

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Comparison of non-linear growth models to describe the growth curve in West African Dwarf sheep

The objectives of this study were to compare the goodness of fit of four non-linear growth models, i.e. Brody, Gompertz, Logistic and Von Bertalanffy, in West African Dwarf (WAD) sheep. A total of 5274 monthly weight records from birth up to 180 days of age from 889 lambs, collected during 2001 to 2004 in Betecoucou breeding farm in Benin were used. In the preliminary analysis, the General Linear Model Procedure of the Statistical Analysis Systems Institute was applied to the dataset to identify the significant effects of the sex of lamb (male and female), type of birth (single and twin), season of birth (rainy season and dry season), parity of dam (1, 2 and 3) and year of birth (2001, 2002, 2003 and 2004) on the observed birth weight and monthly weight up to 6 months of age. The models parameters (A, B and k), coefficient of determination (112), mean square error (MSE) were calculated using language of technical computing package Matlab(R), 2006. The mean values of A, B and k were substituted into each model to calculate the corresponding Akaike's Information Criterion (AIC). Among the four growth functions, the Brody model has been selected for its accuracy of fit according to the higher R(2), lower MSE and A/C Finally, the parameters A, B and k were adjusted in Matlab(R) 2006 for the sex of lamb, year of birth, season of birth, birth type and the parity of ewe, providing a specific slope of the Brody growth curve. The results of this study suggest that Brody model can be useful for WAD sheep breeding in Betecoucou farm conditions through growth monitoring.

Breeding value accuracy estimates for growth traits using random regression and multi-trait models in Nelore cattle

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Spatial variability of soil penetration resistance influenced by season of sampling

O objetivo deste trabalho foi analizar a distribuição espacial da compactação do solo e a influência da umidade do solo na resistência à penetração. Esta última variável foi descrita pelo índice de cone. O solo estudado foi Nitossolo e os dados de índice de cone foram obtidos usando um penetrômetro. A resistência do solo foi avaliada a 5 profundidades diferentes, 0-10 cm, 10-20 cm, 20-30 cm, 30-40 cm e mais de 40 cm, porém o conteúdo de umidade do solo foi medido a 0-20 cm e 20-40 cm. As condições hídricas do solo variaram nas diferentes amostragems. Os coeficientes de variação para o índice de cone foram 16,5% a 45,8% e os do conteúdo de umidade do solo variaram entre 8,96% e 21,38%. Os resultados sugeriram elevada correlação entre a resistência do solo, estimada pelo índice de cone e a profundidade do solo. Sem embargo, a relação esperada com a umidade do solo não foi apreciada. Observou-se dependência espacial em 31 de 35 séries de dados de índice de cone e umidade do solo. Esta dependência foi ajustada por modelos exponenciais com efeito pepita variável de 0 a 90% o valor do patamar. em séries de dados o comportamento foi aleatório. Portanto, a técnica das distâncias inversas foi utilizada para cartografar a distribuição das variáveis que não tiveram estrutura espacial. Na krigagem constatou-se uma suavização dos mapas comparados com esses das distâncias inversas. A krigagem indicadora foi utilizada para cartografar a variabilidade espacial do índice de cone e recomendar melhor manejo do solo.