ANIMAL MODEL FOR YDELSE

Transkript

1 ANIMAL MODEL FOR YDELSE Forfattere: Sektionsleder, Ph.D. Gert Pedersen Aamand Konsulent, Ph.D. Jørn Pedersen Landskonsulent, Cand. Agro Ulrik Sander Nielsen Landskontoret for Kvæg Forsøgsleder, Ph.D. Just Jensen Seniorforsker, Ph.D. Per Madsen Konsulent, Cand. Agro Jørn Rind Thomasen Danmarks JordbrugsForskning Professor Dr. Agro Lars Gjøl Christensen Den Kongelige Veterinær- og Landbohøjskole Redaktion Sektionleder, Ph.D. Gert Pedersen Aamand Korrektur/ renskrift Sekretær Inge Sommer Opsætning Landbrugstekniker Chr. E. Christensen Landsudvalget for Kvæg November

2 2

3 Forord Animal Model blev taget i anvendelse i praksis den 1. marts Animal Model er en avlsværdivurderingsmetode, hvor alt slægtskab mellem dyr bliver udnyttet. Desuden bliver der foretaget en samtidig korrektion for en eller flere miljøeffekter. Den bedste og mest dynamiske miljøkorrektion er en samtidig korrektion for alle miljøeffekter. Den danske Animal Model foretager en samtidig korrektion for alle væsentlige miljøeffekter. Arbejdet med udviklingen af Animal Model omfattede følgende opgaver: 1. Fremskaffelse og organisering af ydelsesdata samt dannelse/rettelse af afstamningsinformationer 2. Udarbejdelse af programmer til redigering af data inden selve avlsværdivurderingen 3. Udarbejdelse af nye procedurer til forlængelse af dellaktationer 4. Videreudvikling af DMU-programpakken, der indeholder de statistiske EDB-programmer, der foretager avlsværdivurderinger 5. Gennemførelse af testkørsler og modelvalidering 6. Opfølgning på Animal Model De beskrevne punkter er alle af stor betydning for at kunne beregne sikre avlsværdital, som er et vigtigt led til at effektivisere selektionen i praksis. De EDB-programmer, der er nødvendige for at kunne foretage avlsværdivurdering med Animal Model, er udviklet af medarbejdere ved Danmarks JordbrugsForskning. Programpakken er særdeles anvendelig til genetiske analyser og avlsværdivurdering. Programpakken bliver anvendt til rutineavlsværdivurdering for alle egenskaber hos kvæg, forskningsbrug i Danmark samt til genetiske analyser og avlsvurdering i en række lande. Projektet er gennemført i et samarbejde mellem Danmarks JordbrugsForskning og Landskontoret for Kvæg, ligesom medarbejdere fra KVL har bidraget til arbejdet. I nærværende rapport bliver den udviklede model, dens validering samt en del af resultaterne fra modellen gennemgået. Metoderne til avlsværdivurdering skal også i de kommende år forbedres i takt med udviklingen af beregningsmetoder og computere. I de nærmeste år forventer vi, at udviklingen vil koncentrere sig om avlsværdivurderingsmetoder, der udnytter den genetiske sammenhæng mellem egenskaber (multi-trait modeller), metoder, der mere direkte udnytter ydelsen fra de enkelte kontrolleringer (testdagsmodeller), metoder til avlsværdivurdering på tværs af landegrænser og muligvis metoder, der udnytter DNA-information om egenskaberne. Bernt Bech Andersen Danmarks JordbrugsForskning november 1999 Henrik Nygaard Landskontoret for Kvæg november

4 Indholdsfortegnelse Forord... 3 Sammendrag... 5 Summary BLUP enkeltdyrmodel Nogle egenskaber ved enkeltdyrmodellen Beregningsteknik (beregningsalgoritmer) Datagrundlag og redigeringsregler Afstamning Ydelsesdata Forlængelse af dellaktationer Statistiske modeller og deres validering Statistisk model Metoder til modelvalidering Resultater af modelvalidering Sammenligning af genetisk trend baseret på forskellig informationsmængde Analyse af døtres ydelsesafvigelser indenfor tyre Analyse af sammenhængen mellem dyr og forældres avlsværdital Konklusion Resultater fra Enkeltdyrmodellen Systematiske miljøeffekter Genetiske effekter Sammenligning af avlsværdital fra Animal Model og de hidtidige avlsværdital Besætningens avlsmæssige og miljømæssige niveau Rutinemæssig avlsværdivurdering Danske informationer Udenlandsk information Avlsværdivurdering for ydelse i fremtiden Animal Model Testdagsmodeller Fleregenskabsmodeller Sammenfatning

5 Sammendrag Animal Model blev taget i anvendelse i dansk kvægavl den 1. marts Animal Model er en avlsværdivurderingsmetode, hvor alt slægtskab mellem dyr bliver udnyttet. Den danske Animal Model foretager en samtidig korrektion for alle væsentlige miljøeffketer. I avlsværdivurderingen anvender vi ydelsesdata fra de første tre laktationer, der er påbegyndt efter Udgangspunktet for beregningen af avlsværdital er fuldstændige 305 dages ydelsesopgørelser. Hvis der er mindre end 305 malkedage i laktationen, bliver den forlænget. Den forlængede 305 dages ydelse bliver beregnet som summen af den kendte akkumulerede ydelse og en beregnet ydelse i resten af laktationen. Restydelsen bliver beregnet udfra ydelsen ved den sidste kontrollering og laktationsstadiet. Der er endvidere opsat en række redigeringsregler til håndtering af forhold vedrørende aborter, flytninger m.v. Der er oprettet et nyt afstamningskartotek i forbindelse med indførelsen af Animal Model. Ved opbygningen af slægtskabsrelationerne bliver afstamningen sporet så langt tilbage som muligt. Ukendte forældre er tilknyttet en fantomforældregruppe. Fantomforældre er grupperet efter køn, oprindelsespopulation og tidsperiode. En relativt stor andel af generne i aktuelle avlsdyr stammer fra udenlandske populationer gennem import af sæd, embryoner og levende dyr. Udenlandsk information bliver indregnet i den danske Animal Model. Den metode vi anvender, tager hensyn til udenlandsk information og forskelle i genetisk niveau mellem den hjemlige population og de populationer, der importeres fra. Endvidere bliver graden af heterozygoti beregnet for hvert dyr således, at det er muligt at tage højde for krydsningsfrodighed ved avlsværdivurderingen. Den danske Animal Model foretager en samtidig korrektion for alle miljøeffekter. Miljøeffekterne er defineret således, at modellen automatisk tager hensyn til ændringer i de miljømæssige effekter over tid. Modellen tager hensyn til besætning, kælvningsalder, foregående kælvningsinterval, samtidigt kælvningsinterval, heterosis, laktation og tidsperiode. I Animal Model bliver ydelsesdata korrigeret for effekten af heterogen besætningsvarians. Der lægges endvidere mindre vægt på forlængede laktationer end på fuldendte laktationer. For at kunne udvælge den statistiske model, der beskriver data bedst muligt, er der anvendt forskellige statistiske tests til at validere og sammenligne modellerne. De danske avlsværdital er for alle racer blevet godkendt af Interbull. RDMdataene kunne ikke umiddelbart opfylde kravene ved sammenligning af den genetiske fremgang beregnet udfra 1. laktation alene og ud fra tre laktationer. Resultaterne for RDM er dog blevet godkendt, da det er blevet godtgjort, at afvigelser er forårsaget af indkrydsningen med Amerikansk Brunkvæg, hvilket har ændret udviklingen henover de tre første laktationer betydeligt. En analyse af døtrenes ydelsesafvigelse og af sammenhængen mellem forældres og afkoms avlsværdital viste, at modellen gav en god beskrivelse af den genetiske og den miljømæssige ydelsesudvikling. Udover de statistiske tests har en vurdering af de beregnede genetiske og miljømæssige effekter været et vigtigt led i valideringsprocessen af modellen. Der er foretaget en række sammenligninger af avlsværdital beregnet henholdsvis med Animal Model og de tidligere anvendte metoder. Den genetiske udvikling er af samme størrelse med de to metoder hos SDM, DRK og Jersey. Hos RDM er den beregnede genetiske udvikling ca. 0,5 kg protein højere pr. år ved Animal Model end ved den gamle metode. Dette skyldes, at ydelsesudviklingen fra 1. til senere laktationer er betydeligt større for HF og ABK end for oprindelig RDM. Korrelationerne mellem tyrenes avlsværdital fra de to systemer er generelt høje (0,88-0,96). Resultaterne viser, at indregningen af 2. og 3. laktation medførte de største ændringer i tyrenes avlsværdital. De tilsvarende korrelationer mellem køers avlsværdital fra de to systemer var 0,77-0,84. De største ændringer i avlsværdital opstod hos køer med information fra afkom. Denne information blev ikke tidligere indregnet. En sammenligning 5

6 af lister med racernes bedste køer viste, at fra 58-71% af køerne på toplisten i begge avlsværdivurderingssystemer var ens. Med Animal Model bliver køer i forskellige besætninger sammenlignet mere korrekt end tidligere. Dette skyldes den bedre udnyttelse af slægtskabsinformationer. Især kvier og private avlstyre, der er solgt til andre besætninger, bidrager til at besætningerne bliver bedre forbundet. Resultaterne fra Animal Model viser, at de avlsmæssige forskelle mellem besætninger tidligere var overvurderet hos SDM og i nogen grad hos Jersey. Alle kvier, køer og tyre har efter indførelsen af Animal Model fået bereget avlsværdital for ydelse otte gange om året. Besætningens avls- og miljømæssige niveau for mælk, fedt og protein bliver ligeledes beregnet otte gange om året. Metoderne til avlsværdivurdering skal også i de kommende år forbedres i takt med udviklingen af beregningsmetoder og teknologi. I de nærmeste år forventer vi, at udviklingen vil koncentrere sig om avlsværdivurderingsmetoder, der udnytter den genetiske sammenhæng mellem egenskaber (multi trait modeller), metoder, som mere direkte udnytter ydelsen fra de enkelte kontrolleringer (Testdagsmodeller), metoder til avlsværdivurdering på tværs af lande og muligvis metoder, der udnytter DNA-information om egenskaberne. 6

7 Summary Animal Model was introduced in Danish cattle breeding on March 1 st It is a genetic evaluation method, taking into account the genetic relationships of all animals and correcting for all significant environmental effects. In the genetic evaluation yield data are used from the first 3 lactations initiated after The estimated breeding values are based on completed 305-day milk recordings. If the lactation is shorter than 305 days, the lactation curve is extended. The extended 305-day yield is calculated as the sum of the accumulated yield and an estimated yield for the remaining part of the lactation. Furthermore, a number of edits are carried out to handle abortions, transfers etc. A new pedigree database was established with the introduction of Animal Model. Genetic relationships are traced and modelled as far back in time as possible. Unknown parents are allocated to phantom parent groups to account for selection that cannot be accounted for by known relationships. Phantom parents are grouped according to sex, population of origin and birth year. A relatively large proportion of the genes in the current breeding stock originate from foreign populations through imported semen, embryos and live cattle. Therefore foreign information is blended into the Danish Animal Model. The blending accounts for foreign information and different genetic levels of domestic and foreign populations. Furthermore, the degree of heterozygoty is calculated for each animal so that it is possible to account for heterosis in the genetic evaluation. The Danish Animal Model also corrects for all environmental effects. Environmental effects are defined such that the model automatically accounts for changes in environmental effects over time. The model accounts for herd, age of calving, previous calving interval, present calving interval, heterosis, season and time period. Yield data are corrected for effects of heterogeneous herd variance. Less weight is attached to extended lactations compared to completed lactations. Different tests were carried out to validate and compare the models in order to select the statistical model that described data in the best possible way. The results of the Danish evaluations have been approved by Interbull. The RDM data did not immediately fulfill the requirements of similar rate of genetic improvement for the first lactation only and for the first 3 lactations. The RDM results were approved though when it was confirmed that significant differences in the first 3 lactations were due to the use of American Brown Swiss. Analyses of daughter yield deviations and the connection between breeding values of parents and offspring showed that the model gave an accurate description of genetic and environmental trends. Beside the statistical tests, a subjective evaluation of estimated genetic and environmental effects has been an important element in the validation process of the model. Numerous comparisons have been made, involving breeding values calculated by means of Animal Model and previous methods. The genetic trend of these methods is of the same magnitude for SDM, DRK and Jerseys. The calculated genetic trend for protein yield is approximately 0.5 kg higher per year for RDM when using Animal Model compared to the previous method. This is due to the fact that the genetic trend from first to later lactations is significantly higher for HF and ABK than for original RDM. Correlations between the breeding values of bulls calculated by means of the two methods are generally high ( ). Results indicate that the inclusion of 2 nd and 3 rd lactation results in the largest deviations in breeding values of bulls. Corresponding correlations between breeding values of cows calculated by means of the two systems were The greatest changes were observed for cows with information from offspring. This information was not incorporated in the previous model. A comparison of rankings of top cows for the breeds shows that 58-71% of the cows with top ranking in the previous system also ranked in the top with Animal Model. 7

8 In Animal Model, cows in different herds are compared more correctly than earlier. This is due to the utilization of genetic relationship information. Especially heifers and private stock bulls sold to other herds contribute to better connections between herds. Results from Animal Model show that the genetic differences between herds were overestimated for SDM and to some extent for Jerseys with the previous system. All heifers, cows and bulls have had their breeding values calculated 8 times a year since Animal Model was introduced. The genetic and environmental level of the herds is also calculated 8 times a year for milk, fat and protein. The methods for genetic evaluation will be improved in the coming years as new methodology and technology are being developed. Within the next few years, we expect development to focus on genetic evaluations methods that utilize genetic relations among traits (multi-trait models), methods that directly use yields from specific test days (test-day models), methods for genetic comparisons across countries, and perhaps methods that utilize DNA information on traits. 8