Genetics of tolerance to heat stress in milk yield of dairy buffaloes assessed by a random regression model
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Data
2020-12-17
Autores
Stefani, Gabriela [UNESP]
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Buffaloes are recognizably rustic and well adapted to adverse tropical climates. However, there are reports in the literature that these animals show signs of suffering when exposed to high temperatures and solar radiation. Despite being an important issue, the effect of heat stress on milk yield in buffaloes has never been studied in Brazil. The objectives of this study were to assess the effects of heat stress on the milk yield and investigate the presence of genotype x environment interaction (G×E) in Brazilian dairy buffaloes reared under tropical conditions. With this, 53,113 test-day (TD) records for milk yield from 3,179 first-lactations of dairy buffaloes, collected between 1987 and 2018 were evaluated. A mixed model considering days in milk (DIM) and temperature-humidity index (THI) was applied to quantify milk yield losses due to heat stress. The most detrimental effect of THI on TD milk yield was observed in the intermediate stages of lactation, after lactation peak, in DIM 105-154 and 155-204 days (-0.002 and -0.014kg/day per THI, respectively). The least squares means of TD milk yield was used to identify a heat stress threshold by a piecewise linear regression model. A substantial reduction in TD milk yield due to heat stress was observed for THI values above 76.8 (-0.26 kg/day per increase of 1 THI unit). An analysis using a single-trait random regression animal model was carried out to estimate variance components and genetic parameters for TD milk yield over THI and DIM values. The additive genetic variance and heritability estimates were higher for lower THI values and earlier DIM. Lower genetic correlations between TD records were observed between opposite extremes of THI scale (THI=60 vs THI=80), reaching zero value. The genetic trends observed for the regression coefficients related to general yield level (0.02) and specific ability to respond to heat stress (-0.006) indicated that selection to increase milk yield did not affect the specific ability to respond to heat stress until the present moment. These trends reflect the low genetic correlation between these components (0.085±0.157), and are indicative of GxE with reordering of the estimated breeding values across the environment classes. Thus, the best animals for milk yield in the comfort zone are not necessarily the best in the zone of heat stress. Therefore, actions for monitoring trends of genetic components related to response to heat stress are recommended.
Búfalos são animais reconhecidamente rústicos e bem adaptados à climas tropicais adversos. No entanto, há relatos na literatura de que esses animais mostram sinais de sofrimento quando expostos à elevadas temperaturas e radiação solar. Apesar de ser um assunto importante, o efeito do estresse calórico sobre a produção de leite em bubalinos nunca foi estudado no Brasil. Os objetivos deste estudo foram avaliar os efeitos do estresse calórico sobre a produção de leite e investigar a presença da interação genótipo x ambiente (G×E) em bubalinos brasileiros criados em condições tropicais. Com isso, foram avaliados registros de produção de leite de 53.113 controles leiteiros de 3.179 primeiras lactações de búfalas leiteiras, coletadas entre 1987 e 2018. Foi aplicado um modelo misto considerando dias em lactação (DIM) e índice de temperatura-umidade (THI) para quantificar as perdas na produção de leite devido ao estresse calórico. O efeito mais prejudicial do THI sobre a produção de leite no dia do controle foi observado nos estágios intermediários da lactação, após o pico da lactação, nos DIM 105-154 e 155-204 dias (-0,002 e -0,014kg/dia por THI, respectivamente). A média dos mínimos quadrados da produção de leite no dia do controle foi usada para identificar um limiar de estresse calórico por meio de um modelo de regressão linear por partes. Uma redução substancial na produção de leite no dia do controle devido ao estresse calórico foi observada para valores de THI acima de 76,8 (-0,26kg/dia por cada aumento de 1 unidade de THI). Uma análise utilizando um modelo animal unicaracterística de regressão aleatória foi realizada para estimar os componentes de variância e os parâmetros genéticos para a produção de leite no dia do controle sobre os valores de THI e DIM. A variação genética aditiva e as estimativas de herdabilidade foram maiores para valores mais baixos de THI e menores DIM. Menores correlações genéticas entre as produções de leite no dia do controle foram observadas entre os extremos opostos da escala THI (THI=60 vs THI=80), alcançando valor zero. As tendências genéticas observadas para os coeficientes de regressão relacionados ao nível de produção geral (0,02) e capacidade específica de responder ao estresse calórico (-0,006) indicaram que a seleção para aumentar a produção de leite não afetou a capacidade específica de responder ao estresse térmico até o momento presente. Essas tendências refletem a baixa correlação genética entre esses componentes (0,085±0,157), e são um indicativo de GxE com reordenamento dos valores genéticos estimados ao longo da escala ambiental. Isso significa que os melhores animais para produção de leite na zona de conforto não são necessariamente os melhores na zona de estresse calórico. Portanto, ações para monitorar tendências de componentes genéticos relacionados à resposta ao estresse calórico são recomendadas.
Búfalos são animais reconhecidamente rústicos e bem adaptados à climas tropicais adversos. No entanto, há relatos na literatura de que esses animais mostram sinais de sofrimento quando expostos à elevadas temperaturas e radiação solar. Apesar de ser um assunto importante, o efeito do estresse calórico sobre a produção de leite em bubalinos nunca foi estudado no Brasil. Os objetivos deste estudo foram avaliar os efeitos do estresse calórico sobre a produção de leite e investigar a presença da interação genótipo x ambiente (G×E) em bubalinos brasileiros criados em condições tropicais. Com isso, foram avaliados registros de produção de leite de 53.113 controles leiteiros de 3.179 primeiras lactações de búfalas leiteiras, coletadas entre 1987 e 2018. Foi aplicado um modelo misto considerando dias em lactação (DIM) e índice de temperatura-umidade (THI) para quantificar as perdas na produção de leite devido ao estresse calórico. O efeito mais prejudicial do THI sobre a produção de leite no dia do controle foi observado nos estágios intermediários da lactação, após o pico da lactação, nos DIM 105-154 e 155-204 dias (-0,002 e -0,014kg/dia por THI, respectivamente). A média dos mínimos quadrados da produção de leite no dia do controle foi usada para identificar um limiar de estresse calórico por meio de um modelo de regressão linear por partes. Uma redução substancial na produção de leite no dia do controle devido ao estresse calórico foi observada para valores de THI acima de 76,8 (-0,26kg/dia por cada aumento de 1 unidade de THI). Uma análise utilizando um modelo animal unicaracterística de regressão aleatória foi realizada para estimar os componentes de variância e os parâmetros genéticos para a produção de leite no dia do controle sobre os valores de THI e DIM. A variação genética aditiva e as estimativas de herdabilidade foram maiores para valores mais baixos de THI e menores DIM. Menores correlações genéticas entre as produções de leite no dia do controle foram observadas entre os extremos opostos da escala THI (THI=60 vs THI=80), alcançando valor zero. As tendências genéticas observadas para os coeficientes de regressão relacionados ao nível de produção geral (0,02) e capacidade específica de responder ao estresse calórico (-0,006) indicaram que a seleção para aumentar a produção de leite não afetou a capacidade específica de responder ao estresse térmico até o momento presente. Essas tendências refletem a baixa correlação genética entre esses componentes (0,085±0,157), e são um indicativo de GxE com reordenamento dos valores genéticos estimados ao longo da escala ambiental. Isso significa que os melhores animais para produção de leite na zona de conforto não são necessariamente os melhores na zona de estresse calórico. Portanto, ações para monitorar tendências de componentes genéticos relacionados à resposta ao estresse calórico são recomendadas.
Descrição
Palavras-chave
Interação genótipo-ambiente, Genotype by environment interaction, Búfalos, Buffaloes, Estresse calórico, Heat stress, Regressão aleatória, Random regression, Temperature-humidity index, Índice de temperatura-umidade