Genetic analysis of heifer and cow fertility for South African Holsteins using artificial insemination records
Date
2020-12
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Stellenbosch : Stellenbosch University
Abstract
ENGLISH ABSTRACT: Female fertility has gained significant attention in the dairy cattle industry and is increasingly being incorporated in to breeding objectives worldwide. In South Africa, genetic improvement of the trait is hampered by lack of sufficient data and the availability of estimated breeding values for traits indicating reproductive performance of dairy cows. Currently, only two traits, i.e. calving interval and age at first calving are used as indicators of fertility in the routine genetic evaluations of South African dairy cattle. The objective of this study was to derive alternative measures of heifer and cow fertility based on artificial insemination records, and estimate genetic parameters and breeding values, for their possible inclusion in the SA Holstein cattle breeding programs. A total of 64464 artificial insemination records from 18 South African Holstein herds were collected from an on-farm milk recording system. The dataset entailed information on birth date, service and calving dates of each animal, lactation number, pregnancy diagnosis statuses, dam and sire identification numbers from which heifer and cow fertility traits were defined. The following traits were defined:age at first service (AFS), number of services per conception for heifers (SPCh), the interval from calving date to first service date (CFS),number of days open (DO), the number of services per conception for cows (SPC) and binary traits indicating whether cows were inseminated within 80 days post-partum, whether cows were confirmed pregnant within 100 or 200 days open (FS80d, PD100d and PD200d). Statistical analyses ofgenetic parameters and breeding values were performed using THRGIBBSF90 and POSTGIBBSF90 of Blupf90 family of programs.
The heritability estimates obtained in this study were low to moderate (0.02 to 0.24), indicating that there is genetic basis for the explored fertility traits that warrants genetic selection. The genetic correlations between fertility traits observed in the current study were generally favourable with the highest correlations between CFS and SPC (0.90), AFS and AFC (0.91) and AFC and SPC (0.95). There were unfavourable correlations although very low between DO and AFS (-0.03), between AFS and SPCh (-0.06). Positive genetic correlations indicate that genetic improvement in one trait is coupled with a correlated increase in another. There was generally no distinct trends for heifer traits indicating that not much work was done in improving the traits. There were observed favourable genetic trends obtained for the cow traits, CFS with a decrease of 0.01 days/year and DO with a decrease of 0.06 days/year. However, increases were observed in the phenotypic trends of CFS (0.16days/year) and DO (0.83days/year). The unfavourable and non-distinct trends indicates that there is a need for improving female fertility traits. Sufficient data recording and genetic evaluations are a pre-requisite for the incorporation of fertility traits in dairy cattle breeding programs towards the improvement of reproductive performance. The results from the current study shows that on farm artificial insemination records could be useful towards improving the fertility in South African Holstein cattle population.
AFRIKAANSE OPSOMMING: In die melkbedryf kry die vrugbaarheid van melkkoeie tans hoe meer aandag en word wêreldwyd toenemend in teeltdoelwitte ingesluit. In Suid-Afrika word die genetiese verbetering van koeivrugbaarheid bemoeilik weens ‘n gebrek aan geskikte rekords en die beskikbaarheid van beraamde teelwaardes vir eienskappe wat die reproduksievermoë van melkkoeie aandui. Tans word slegs twee eienskappe, naamlik interkalfperiode en ouderdom met eerste kalf, in die jaarlikse genetiese ontledings vir Suid-Afrikaanse melkbeeste as ‘n aanduiding van koeivrugbaarheid gebruik. Die doel van die huidige studie was om alternatiewe vers- en koeivrugbaarheidsmaatstawwe, gebaseer op kunsmatige inseminasie rekords, af te lei en om genetiese parameters en teeltwaardes te beraam vir die moontlike insluiting daarvan in teeltprogramme vir die Suid-Afrikaanse Holsteinras. ‘n Totaal van 64464 kunsmatige inseminasie rekords van ‘n kuddebestuurstelsel van 18 Holsteinkuddes was beskikbaar. Die datastel het bestaan uit rekords van geboorte- en dekdatums van koeie en verse, kalfdatums van koeie, laktasienommers, die uitslag van dragtigheidstoetse, moeder en bul identifikasienommers. Hiervan is verskillende vrugbaarheidseienskappe vir koeie en verse afgelei. Die volgende eienskappe is verkry: by verse: ouderdom met eerste dek (OED), aantal inseminasies per konsepsie vir verse (KIKverse), ouderdom met eerste kalf (OEK) en by koeie: die aantal dae van kalfdatum tot eerste inseminasiedatum (KED), aantal dae oop (DO), the aantal inseminasies per konsepsie vir koeie (KIKkoeie) asook binêre eienskappe wat aandui of koeie geïnsemineer is binne 80 dae na kalf (EKi80d), en of koeie dragtig was binne 100 (PD100d) en 200 dae oop (PD200d). Statistiese ontledings om genetiese parameters en teelwaardes te beraam is gedoen deur THRGIBBSF90 en POSTGIBBSF90 van die Blupf90-groep van programme te gebruik. Die beraamde oorerflikhede wat in hierdie studie verkry is het gevarieer van laag tot matig (0.02 tot 0.24). Dit dui daarop dat die gedefinieerde vrugbaarheidseienskappe ‘n genetiese basis het en dat genetiese seleksie moontlik is. Die genetiese korrelasies tussen vrugbaarheidseienskappe was oor die algemeen gunstig met die hoogste korrelasies tussen KED en KIKkoeie (0.90), OED en ouderdom met eerste kalf (0.91) en OEK en KIKkoeie (0.95). Hoewel baie laag, is ongunstige korrelasies tussen DO en OED (-0.03), tussen OED en KIKverse (-0.06) gevind. Positiewe genetiese korrelasies dui daarop dat ‘n genetiese verbetering in een eienskap gepaardgaan met 'n gekorreleerde verbetering in 'n ander eienskap. Daar was oor die algemeen geen duidelike tendense in vrugbaarheidseienskappe vir verse nie, wat daarop dui dat tot op datum geneties min gedoen is om eienskappe te verbeter. Daar was gunstige genetiese tendense waargeneem vir sommige koei-eienskappe, naamlik vir KED 'n afname van 0.01 dae/jaar en vir DO 'n afname van 0.06 dae/jaar. Verhogings is egter waargeneem in die fenotipiese tendense vir KED van 0.16dae/jaar en vir DO van 0.83dae/jaar. Die ongunstige en nie-ooglopende tendense dui daarop dat dit nodig is om vroulike vrugbaarheidseienskappe te verbeter. Voldoende data-aantekening en die genetiese evaluering daarvan is 'n vereiste om vrugbaarheidseienskappe in teelprogramme vir melkbeeste in werking te stel ten einde die vrugbaarheid van melkkoeie te verbeter. Die resultate van die huidige studie toon dat kunsmatige inseminasie rekords wat op plaasvlak vir bestuursdoeleindes versamel word bruikbaar is om die vrugbaarheid in Suid-Afrikaanse Holsteinkoeie te verbeter.
AFRIKAANSE OPSOMMING: In die melkbedryf kry die vrugbaarheid van melkkoeie tans hoe meer aandag en word wêreldwyd toenemend in teeltdoelwitte ingesluit. In Suid-Afrika word die genetiese verbetering van koeivrugbaarheid bemoeilik weens ‘n gebrek aan geskikte rekords en die beskikbaarheid van beraamde teelwaardes vir eienskappe wat die reproduksievermoë van melkkoeie aandui. Tans word slegs twee eienskappe, naamlik interkalfperiode en ouderdom met eerste kalf, in die jaarlikse genetiese ontledings vir Suid-Afrikaanse melkbeeste as ‘n aanduiding van koeivrugbaarheid gebruik. Die doel van die huidige studie was om alternatiewe vers- en koeivrugbaarheidsmaatstawwe, gebaseer op kunsmatige inseminasie rekords, af te lei en om genetiese parameters en teeltwaardes te beraam vir die moontlike insluiting daarvan in teeltprogramme vir die Suid-Afrikaanse Holsteinras. ‘n Totaal van 64464 kunsmatige inseminasie rekords van ‘n kuddebestuurstelsel van 18 Holsteinkuddes was beskikbaar. Die datastel het bestaan uit rekords van geboorte- en dekdatums van koeie en verse, kalfdatums van koeie, laktasienommers, die uitslag van dragtigheidstoetse, moeder en bul identifikasienommers. Hiervan is verskillende vrugbaarheidseienskappe vir koeie en verse afgelei. Die volgende eienskappe is verkry: by verse: ouderdom met eerste dek (OED), aantal inseminasies per konsepsie vir verse (KIKverse), ouderdom met eerste kalf (OEK) en by koeie: die aantal dae van kalfdatum tot eerste inseminasiedatum (KED), aantal dae oop (DO), the aantal inseminasies per konsepsie vir koeie (KIKkoeie) asook binêre eienskappe wat aandui of koeie geïnsemineer is binne 80 dae na kalf (EKi80d), en of koeie dragtig was binne 100 (PD100d) en 200 dae oop (PD200d). Statistiese ontledings om genetiese parameters en teelwaardes te beraam is gedoen deur THRGIBBSF90 en POSTGIBBSF90 van die Blupf90-groep van programme te gebruik. Die beraamde oorerflikhede wat in hierdie studie verkry is het gevarieer van laag tot matig (0.02 tot 0.24). Dit dui daarop dat die gedefinieerde vrugbaarheidseienskappe ‘n genetiese basis het en dat genetiese seleksie moontlik is. Die genetiese korrelasies tussen vrugbaarheidseienskappe was oor die algemeen gunstig met die hoogste korrelasies tussen KED en KIKkoeie (0.90), OED en ouderdom met eerste kalf (0.91) en OEK en KIKkoeie (0.95). Hoewel baie laag, is ongunstige korrelasies tussen DO en OED (-0.03), tussen OED en KIKverse (-0.06) gevind. Positiewe genetiese korrelasies dui daarop dat ‘n genetiese verbetering in een eienskap gepaardgaan met 'n gekorreleerde verbetering in 'n ander eienskap. Daar was oor die algemeen geen duidelike tendense in vrugbaarheidseienskappe vir verse nie, wat daarop dui dat tot op datum geneties min gedoen is om eienskappe te verbeter. Daar was gunstige genetiese tendense waargeneem vir sommige koei-eienskappe, naamlik vir KED 'n afname van 0.01 dae/jaar en vir DO 'n afname van 0.06 dae/jaar. Verhogings is egter waargeneem in die fenotipiese tendense vir KED van 0.16dae/jaar en vir DO van 0.83dae/jaar. Die ongunstige en nie-ooglopende tendense dui daarop dat dit nodig is om vroulike vrugbaarheidseienskappe te verbeter. Voldoende data-aantekening en die genetiese evaluering daarvan is 'n vereiste om vrugbaarheidseienskappe in teelprogramme vir melkbeeste in werking te stel ten einde die vrugbaarheid van melkkoeie te verbeter. Die resultate van die huidige studie toon dat kunsmatige inseminasie rekords wat op plaasvlak vir bestuursdoeleindes versamel word bruikbaar is om die vrugbaarheid in Suid-Afrikaanse Holsteinkoeie te verbeter.
Description
Thesis (MScAgric)--Stellenbosch University, 2020.
Keywords
Heifer -- Genetics aspects -- South Africa, Holstein-Friesian cattle -- South Africa, Dairy cattle -- Artificial insemination, Cattle -- Fertility, Dairying -- Cost effectiveness -- South Africa, UCTD