Modelos de regressão aleatória genômica para produção de leite no dia do controle de bovinos Girolando

Abstract

Este estudo apresenta uma abordagem integrada para a avaliação da produção de leite e da estrutura genética da população Girolando, utilizando modelos de regressão aleatória (MRA) aplicados a dados de produção de leite no dia do controle (PLDC). Esses modelos permitem o ajuste dos efeitos genéticos aditivos aleatórios e ambientais permanentes ao longo da lactação, proporcionando estimativas mais precisas de valores genéticos e parâmetros genéticos em comparação com metodologias tradicionais. Foram analisados 480.364 registros de PLDC de 76.688 vacas em primeira lactação, oriundas de 913 rebanhos, com partos ocorridos entre 1991 e 2021. O estudo foi conduzido em duas etapas: na primeira, utilizou-se o modelo ssBLUP com dados fenotípicos e de pedigree; na segunda, foi aplicado o modelo ssGBLUP, incorporando dados genotípicos de 25.936 animais. Os animais avaliados pertenciam a nove grupos genéticos resultantes de diferentes proporções entre as raças Holandesa (H) e Gir (G). A produção média diária de leite foi de 22,3 kg, com pico de 23,8 kg entre 91 e 120 dias de lactação. O modelo mais adequado foi o polinômio ortogonal de Legendre de quarta ordem, com variâncias residuais heterogêneas em cinco classes. As estimativas médias de herdabilidade e repetibilidade foram 0,56 e 0,84, respectivamente. Com a inclusão de dados genômicos, observaram-se frequências genotípicas indicando alta heterozigosidade nos grupos mestiços, e o coeficiente médio de endogamia foi próximo de zero, sugerindo controle efetivo dos acasalamentos. O índice de diferenciação genética (Fst) variou de 0,003 a 0,21, com maior divergência entre os grupos Holandês e Gir, e menor entre grupos mestiços. As correlações genéticas entre períodos adjacentes de lactação variaram de 0,64 a 0,99, evidenciando persistência dos efeitos ambientais permanentes ao longo do tempo. Conclui-se que a população Girolando apresenta elevada diversidade genética, com impacto positivo da heterose nos grupos mestiços. A inclusão de informações genotípicas na avaliação genética, por meio do modelo ssGBLUP, aumentou a precisão das estimativas em relação às abordagens baseadas exclusivamente em pedigree. O uso combinado de MRA e dados genômicos constitui uma ferramenta robusta e promissora para a seleção genética mais eficiente em sistemas de produção leiteira tropical.

This study presents an integrated approach for evaluating milk yield and the genetic structure of the Girolando cattle population using random regression models (RRM) based on test-day milk yield (TDMY) records. These models allow for the adjustment of additive genetic and permanent environmental effects over the lactation period, providing more accurate estimates of genetic values and parameters compared to traditional methodologies. A total of 480,364 TDMY records from 76,688 first-lactation cows across 913 herds, with calvings occurring between 1991 and 2021, were analyzed. The study was conducted in two stages: the first employed the single-step BLUP (ssBLUP) model using phenotypic and pedigree data; the second applied the single-step genomic BLUP (ssGBLUP), incorporating genotypic information from 25,936 animals. The animals represented nine genetic groups formed by different proportions of Holstein (H) and Gir (G) ancestry. The average daily milk yield was 22.3 kg, peaking at 23.8 kg between 91 and 120 days in milk. The most suitable model was a fourth-order Legendre orthogonal polynomial with heterogeneous residual variances modeled across five classes. The average heritability and repeatability estimates were 0.56 and 0.84, respectively. The genomic analysis revealed high genetic variability, with genotypic frequencies indicating increased heterozygosity in crossbred groups. The mean inbreeding coefficient was close to zero, suggesting that inbreeding is effectively managed through mating strategies. The genetic differentiation index (Fst) ranged from 0.003 to 0.21, with the highest divergence observed between the pure Holstein and Gir groups, and the lowest among crossbred groups. Genetic correlations between adjacent lactation stages ranged from 0.64 to 0.99, indicating strong persistence of permanent environmental effects over time. In conclusion, the Girolando population exhibits high genetic diversity, with a positive impact of heterosis especially in crossbred animals. Incorporating genomic information through the ssGBLUP model improved the accuracy of genetic evaluations compared to traditional approaches based solely on pedigree. The combined use of RRM and genomic data is a robust and promising tool for enhancing genetic selection strategies in dairy cattle, particularly under tropical production conditions.