Blending af testdagsydelser og laktationsydelser ved avlsværdivurdering for ydelse hos malkekvæg.

Transkript

1 Blending af testdagsydelser og laktationsydelser ved avlsværdivurdering for ydelse hos malkekvæg. Bilag til konsulentmøde om avlsmæssige aktiviteter på Landskontoret d. 16. maj 2002 Af Trine Villumsen Avlsværdivurdering i Danmark. Den danske avlsværdivurdering for ydelse er baseret på en laktationsmodel hvor en 305-dages ydelse er beregnet ud fra en sammenvejning af enkelte testdagydelser. Gennem de seneste år har der været en øget interesse for at anvende enkelte testdagsydelser i avlsværdivurderingen i stedet for en sammenvejet 305-dages ydelse. Foulum og Landskontoret arbejder sammen om at få udviklet en dansk model til analyse af testdagsydelser. Blandt de primære grunde til at der ønskes en testdagsmodel er at modellen kan inddrage en besætningstestdagseffekt, dvs. der kan korrigeres bedre for miljøeffekter, det er ikke nødvendigt at forlænge korte eller igangværende laktationer og det bliver muligt at lave en avlsværdivurdering for persistens. Blendingmodellen. Enblendingmodelerenmodeltilavlsværdivurderingdereristandtilathåndterebåde testdagsydelser og laktationsydelser. Udviklingen af en blendingmodel til avlsværdivurdering af ydelsesegenskaber er nødvendig af følgende årsager: 1. Individuelle testdagsydelser er kun tilgængelige tilbage til 1990 i Danmark. I den nuværende danske laktationsmodel inddrages alle laktationsydelser tilbage fra Ved skift til en testdagsmodel vil 305-dages ydelser for 6 år således skulle udelades. 2. En fælles nordisk avlsværdivurdering er planlagt for Norge, Sverige, Finland og Danmark. Norge og Sverige anvender begge laktationsmodeller hvorimod Finland og snart Danmark anvender Testdagsmodeller til avlsværdivurderingen af ydelsesegenskaber. 3. For at kunne inkludere udenlandsk information fra Interbull i en national avlsværdivurdering efter et skift til en testdagsmodel er blendingmodellen også nødvendig. Ydelser fra Interbull bliver leveret som 305-dages ydelser der skal inkluderes i den danske model.

2 Blendingmodellen der er udviklet i Danmark er baseret på en multitrait random regression model. Der indgår flere (2) egenskaber i modellen idet testdagsydelser og laktationsydelser opfattes som to forskellige egenskaber. I blendingmodellen modelleres testdagsydelser med en random regression animal model, mens laktationsydelsen modelleres med en traditionel animal model. Den udviklede blendingmodel kan opskrives som y y td l Xtdb = Xlb l td + n i= 1 Z l tdi Z a a l tdi + Wtdipe e + 1 e Wlpel hvor td og l henfører til testdags- og laktationsydelser mens i henfører til den i te testdagsydelse y er vektorer med observationer for egenskaberne b er vektorer med e effekter a indeholder random regression koefficienter for hvert dyr og beskriver således det additive genetiske bidrag til egenskaben pe indeholder random regression koefficienter for hvert dyr og beskriver således de permanente miljøeffekter e er vektorer med tilfældige miljøeffekter X er design matricer for de e effekter Z er design matricer for de tilfældige additive genetiske effekter W er designmatricen for de tilfældige permanent miljø effekter n er det ordens fit der er anvendt til at beskrive den additive genetiske kovarians funktion m er det ordens fit der er anvendt til at beskrive kovariansfunktionen for permanent miljø Der skal anvendes kovariansfunktioner hørende til testdagsmodellen i blending modellen. Kovariansfunktioner estimeres ved hjælp af to trin. Først estimeres varianser og kovarianser for nogle forudbestemte perioder i laktationen ved hjælp af en normal multitrait model. Derefter tilpasses kurver der vurderes at kunne beskrive kovariansstrukturen i data. I udviklingen af modellen er anvendt Legendre polynomier. Næste trin er at få opdelt residualvariansen i en permanent miljø effekt og en målefejl. Dette er nødvendigt for at undgå at kovariansen for testdage der ligger tæt på hinanden overvurderes. Derefter beregnes koefficienter hørende til kovariansfunktionen for 305- dages ydelse. Til sidst forudsiges avlsværdier. m j= td l,

3 Data og modeller anvendt til at teste blendingmodellen. Til at teste om blendingmodellen virkede blev der anvendt et datasæt med laktations SDM-køer fra Sønderjylland. Alle dyr havde første kælvning mellem 1990 og Der var i alt dyr i afstamningsfilen, heraf havde dyr mere end en forbindelse til andre dyr. Proteinydelse blev anvendt som testegenskab i blendingmodellen, der var i alt testdagsydelser og laktationsydelser. I avlsværdivurderingen blev følgende effekter anvendt til at beskrive en testdagsydelse Effekt Effekt type Besætningstestdag Dage fra kælvning Kælvningsår-måned (inf. 5-års periode) Kælvningsalder i mdr. (inf 5-års periode) Besætning (inf. 5-års periode) Raceandel af SDM Heterozygoti SDM*HF Drægtighedseffekt Genetisk effekt (dyr) t. regression Permanent miljø t. regression Residual (målefejl) tilfældig Følgende effekter blev anvendt til at beskrive en laktationsydelse Effekt Effekt type Managementgruppe Kælvningsår-måned (inf. 5-års periode) Kælvningsalder i mdr. (inf. 5-års periode) Raceandel af SDM Heterozygoti SDM*HF Samtidig kælvningsinterval Genetisk effekt (dyr) tilfældig Permanent miljø tilfældig Residual (målefejl) tilfældigt

4 Scenarier til at teste blendingmodellen Til at teste blendingmodellen blev der opstillet seks scenarier til som der blev forudsagt avlsværdier på baggrund af. Sc1 Forudsigelse af avlsværdier udelukkende på baggrund af testdagsydelser ( ydelser) Sc2 Forudsigelse af avlsværdier på baggrund af laktationsydelser ( lakt. ydelser) Sc3 Forudsigelse af avlsværdier baseret på både testdags- og laktationsydelser ( og lakt. ydelser) Sc4 Forudsigelse af avlsværdier på baggrund af - ydelser fra køer fra lige besætningsnumre og laktationsydelser fra køer fra ulige besætningsnumre ( og laktationsydelser) Sc5 Forudsigelse af avlsværdier på baggrund af - ydelser fra køer fra ulige besætningsnumre og laktationsydelser fra køer fra lige besætningsnumre ( og laktationsydelser) Sc6 Forudsigelse af avlsværdier baseret på alle laktationsydelser. Dyr der kælver i 1994 og senere har desuden testdagsydelser ( og laktationsydelser) Scenario 3 til 6 vil alle forudsige to 305-dages avlsværdier, en baseret på løsninger fra testdagsydelserne og en baseret på løsninger fra laktationsydelserne. Scenario 1 og 2 er ikke blendingmodeller. Scenario 1 svarer til en testdagsmodels hvor alle testdagsydelser er tilgængelige, denne model er målet. Scenario 2 simulerer en avlsværdivurdering svarende til den danske hvor alle laktationsydelser inddrages. Til avlsværdivurderingen i scenario 3 anvendes alle testdags- og laktationsydelser. Dette scenario er inkluderet for at undersøge om der opnås ekstra information ved at inkludere laktationsydelser når alle testdagsydelser er tilgængelige. Dette forventes ikke, idet laktationsydelserne er summeret på baggrund af testdagsydelserne. Scenario 4 og 5 simulerer en situation hvor to lande, der anvender hhv. en testdags- og en laktationsmodel, vil foretage en fælles avlsværdivurdering. Forskellen er, hvilket land der anvender hhv. testdagsmodellen og laktationsmodellen. Opsplitningen af dyrene er sket på baggrund af besætningsnumre for at sikre at dyr i samme besætning bliver placeret i samme land. Scenario 6 simulerer den aktuelle situation som Danmark står i. For de første år der inddrages i avlsværdivurderingen findes kun laktationsydelser, hvorimod der for de sidste år både er laktations- og testdagsydelser tilgængelige for avlsværdivurderingen.

5 Resultater fra alvsværdivurderingerne Table 1 præsenterer korrelationer mellem avlsværdierne i de seks scenarier for de køer. De angivne korrelationer er beregnet indenfor år. og Lakt henfører til om avlsværdierne er baseret på løsninger fra testdagsydelserne eller fra løsninger på baggrund af laktationsydelserne. Tabel 1 Korrelationer indenfor år for de forudsagte 305-dages avlsværdier for de køer med testdagsydelse. Kovariansfunktions koefficienterne er baseret på et 5. ordens genetisk fit og et 4. ordens permanent miljø fit Scen Data source Indenfor scenario er korrelationerne meget tæt på 1, dette bekræfter at der opnås ens avlsværdier i blendingmodellen, uanset om avlsværdier forudsiges på baggrund af laktations- eller testdagsydelser. Korrelationen mellem scenario 1 og 2 på 0.87 indikerer, at hvis modellen til avlsværdivurdering udskiftes fra en laktationsmodel til en testdagsmodel, og alle testdagsydelser er tilgængelige, så vil det medføre betydelige ændringer i avlsværdierne for de enkelte dyr. Generelt blev de laveste korrelationer fundet mellem scenario 2 og de andre scenarier der alle inkluderer et varierende antal testdagsydelser i avlsværdivurderingerne. Ændringer i avlsværdierne var forventet, idet der er betydelige forskelle i modellerne, der er anvendt til avlsværdivurderingerne, størrelsen af korrelationerne gav dog nogle bekymringer, idet de var lavere end forventet. En af fordelene ved en testdagsmodel er at den forventes at give en højere sikkerhed på avlsværdierne, derfor forventes det at testdagsmodellen giver de bedste forudsigelser af avlsværdierne. Generelt ændres modeller til avlsværdivurdering ud fra en forventning om at kunne opnå en mere korrekt avlsværdivurdering. Derfor forventes det, at ændringer i avlsværdier vil forekomme, og der vil foregå en vis omrangering af dyrene. Hvis disse ændringer bliver meget store, kan der opstå problemer med at forsvare, at de nye avlsværdier er mere korrekte end de gamle. Den sidste ændring af modellen gav jo også store ændringer i avlsværdierne, og på dette tidspunkt blev ændringen også forsvaret med, at de nye avlsværdier var mere korrekte.

6 Korrelationerne mellem blendingmodellen i scenario 3 og testdags- og laktationsmodellen i scenario 1 og 2 indikerede at blendingmodellen hvor alle ydelsesinformationer blev inkluderet gav næsten de samme avlsværdier som testdagsmodellen i scenario 1. Dette betyder at inkluderingen af laktationsydelser i blendingmodellen ikke ændrede 305-dages avlsværdierne når alle testdagsydelser var tilgængelige. Scenario 4 og 5 inkluderede hhv. 1/3 og 2/3 af testdagsydelserne, og hhv. 2/3 og 1/3 af laktationsydelserne. Korrelationerne mellem blending scenariet 3 hvor alle testdags- og laktationsydelser var inkluderede og scenario 4 og 5, illustrerede at jo flere testdagsydelser der blev inkluderet i avlsværdivurderingerne, jo højere korrelationer var der mellem avlsværdierne fra de forskellige scenarier. Det modsatte var også tilfældet, således at korrelationen mellem scenario 2 og 4 der indeholder mange laktationsydelser var højere end korrelationen mellem scenario 2 og 5. De laveste korrelationer blev fundet mellem scenario 4 og 5 hvilket indikerede at det land hvor henholdsvis laktations- og testdagsydelser kommer fra er vigtigt i forudsigelsen af avlsværdier. En fælles avlsværdivurdering mellem land A og B hvor A anvender testdagsydelser mens B anvender laktationsydelser vil således medføre signifikante ændringer i avlsværdierne i forhold til, hvis A anvendte laktationsydelser, mens B anvendte testdagsydelser. Udeladelsen af de tidlige testdagsydelser i scenario 6 gav en korrelation på over 0.95 mellem scenario 6 og 1 eller 3, hvilket indikerede at selv om de tidligste testdagsydelser mangler, vil de opnåede avlsværdier være meget lig dem, der ville blive opnået i en ren testdagsmodel, såfremt hovedparten af testdagsydelserne var tilgængelige i til blendingmodellen. Scenario 6 simulerede den danske situation hvor de tidligste testdagsydelser ikke er tilgængelige. På baggrund af den høje korrelation mellem scenario 1 og 6 vurderes at blendingmodellen vil være et godt alternativ til testdagsmodellen når der mangler et begrænset antal testdagsydelser. Tabel 2 viser de tilsvarende korrelationer for de 853 tyre der har 10 eller flere døtre med testdagsydelser.

7 Tabel 2 Korrelationer indenfor år for de forudsagte 305-dages avlsværdier for de 853 tyre der har 10 eller flere døtre med testdagsydelser. Kovariansfunktions koefficienterne er baseret på et 5. ordens genetisk fit og et 4. ordens permanent miljø fit Scen Data source Af tabel 2 ses at korrelationerne mellem de seks scenarier for tyre med 10 eller flere døtre, udviser det samme mønster som for køerne i tabel 1. Det er dog interessant, at korrelationerne er lidt højere for tyrene, hvilket indikerer, at der kan forventes færre rerangeringer hos tyrene end hos køerne. Dette skyldes, at tyrene i kraft af deres mange døtre har en højere sikkerhed på deres avlsværdier end køerne. Ændringer i avlsværdier. Figur 1 viser hvor mange og hvor meget køers avlsværdier (udtrykt som kg protein) ændrer sig, hvis avlsværdivurderingen ændres fra en laktationsmodel til en blendingmodel, hvor alle testdags- og laktationsydelser inddrages. From lactation (Sc2) to blending (Sc3) Frequency < >6 Change in kg protein Figur 1 Ændringer i køers avlsværdier udtrykt som kg protein når modellen til avlsværdivurdering ændres fra en laktationsmodel til en blending model hvor alle testdags- og laktationsydelser inkluderes.

8 Ændringerne i avlsværdierne ved at skrifte fra en laktationsmodel til en blendingmodel,hvor alle testdags- og laktationsydelser var inkluderet, så ud til at være næsten normalfordelte. Der var dog en tendens til, at avlsværdierne var højere i blendingmodellen. Dette tillægges, at testdagsdelen i blendingmodellen er bedre til at adskille den genetiske og residualeffekten, hvilket medførte, at avlsværdierne blev højere, når de var baseret på en avlsværdivurdering i blendingmodellen. Figur 2 illustrerer de tilsvarende ændringer i avlsværdier for de 853 tyre med 10 eller flere døtre med testdagsydelser. From lactation (Sc2) to blending (Sc3) Frequency < >6 Change in kg protein Figur 2 Ændringer i de 853 tyres avlsværdier udtrykt som kg protein når modellen til avlsværdivurdering ændres fra en laktationsmodel til en blending model hvor alle testdags- og laktationsydelser inkluderes. For tyrene var der ligeledes betydelige ændringer i avlsværdierne når en blendingmodel blev anvendt til avlsværdivurderingen. Der var ligesom for køerne en tendens til højere avlsværdier når en blendingmodel blev anvendt i avlsværdivurderingen end ved avlsværdivurdering baseret på en laktationsmodel. Rangeringerafdyr Rangeringerne af individuelle dyr i tabel 3 og 4 illustrerer hvorvidt de samme dyr er højt rangerede, når avlsværdier er forudsagt på baggrund af modeller og data i de seks scenarier. Dyrene er rangerede efter deres avlsværdier i scenario 1, testdagsscenariet (de 20 bedste dyr), placeringerne i de øvrige scenarier er angivet i de følgende kolonner. Rangeringen efter scenario 1 er foretaget, idet testdagsmodellen forventes at give mere korrekte avlsværdier end laktationsmodellen. Scenario 3 til 6 gav begge to avlsværdier for 305-dags ydelsen, rangeringer på baggrund af begge avlsværdier ( og ) er vist i tabellerne for at illustrere sammenhængen mellem rangeringerne.

9 Tabel 3 De 20 bedst rangerede køer i scenario 1, testdagsscenariet, og rangeringerne for de same køer i de øvrige scenarier ID Sc 1 Sc 2 Sc 3 Sc 3 Sc 4 Sc 4 Sc 5 Sc 5 Sc 6 Sc Forskellen fra 1. til 20. dyr er 15 kg protein. Indenfor scenario var rangeringerne som forventet meget ens. Ud af de 20 højest rangerede dyr i scenario1 var 12 repræsenterede i top-20 i scenario 2. Den største ændring i avlsværdi blandt de 20 dyr var observeret for der var placeret som nr. 18 på baggrund af testdagsmodellen, mens placeringen var nr. 454 i laktationsmodellen, forskellen i avlsværdi var 22 kg protein. I tilfælde af at proteinydelse var den eneste egenskab, der blev selekteret for, ville dette medføre, at koen ville være aktuel som tyremor, når testdagsmodellen blev indført i avlsværdivurderingen, mens hun ikke ville blive opdaget ved den nuværende avlsværdivurdering i laktationsmodellen. Dyret med den højeste avlsværdi i scenario 1 var placeret som nr. 12 i scenario 2. Denne ko ville sandsynligvis være interessant som tyremor uanset om en testdagsmodel eller en laktationsmodel blev anvendt ved avlsværdivurderingen. Der var en høj overensstemmelse mellem rangeringerne i scenario 1 og 3 idet henholdsvis 19 og 18 dyr var gengangere i top-20 i de to scenarier. Scenario 4 inkluderede omkring 1/3 af testdagsydelserne og 2/3 af laktationsydelserne, mens det omvendte var tilfældet for scenario 5. For begge scenarier var dyr gengangere fra

10 top-20 i scenario 1. Koen der var rangeret 3 i scenario 5, var nr. 121 i scenario 4, mens den ko der var nr. 3 i scenario 4 var nr. 166 i scenario 5 osv. Dette understøtter indtrykket, af at den lave korrelation mellem avlsværdierne fra de to scenarier vil lede til meget forskellige avlsværdier afhængigt af, hvilken type ydelser der er brugt for hvilket land. Udafde20bedstedyriscenario1varder18og19gengangereiscenario6 detdanske scenario hvor tidlige testdagsydelser mangler. Dette indikerer at blendingmodellen også vil være et godt alternativ til en dansk testdagsmodel selv om nogle testdagsydelser mangler. Tabel 4 De 20 bedst rangerede tyre i scenario 1, testdagsscenariet, og rangeringerne for de same tyre i de øvrige scenarier ID Sc 1 Sc 2 Sc 3 Sc 3 Sc 4 Sc 4 Sc 5 Sc 5 Sc 6 Sc Forskellen mellem tyr 1 og tyr 20 var 12 kg protein. For tyrene sås samme tendenser som for køerne. Scenario 2 havde kun 11 tyre til fælles med scenario 1, hvorimod 19 og 20 dyr var gengangere i scenario 3. Der var ligeledes betydelige rerangeringer mellem scenario 4 og 5 for tyrene.

11 Mellem scenario 1 og 6 var der 17 til 18 gengangere hvilket også for tyrene understøttede at blendingmodellen er et godt alternativ til en testdagsmodel, i tilfælde af at der mangler nogle testdagsydelser. Det forudsættes at der om året forventes 3-7 nye gode SDM tyre i Danmark. I denne undersøgelse var den samme tyr rangeret som nr. 1 i alle scenarier og der var relativt mange gengangere på de øverste pladser i alle scenarier. Dette antyder, at i praksis vil toptyrene være toptyre uanset om en testdagsmodel, en laktationsmodel eller en blendingmodel anvendes til avlsværdivurdering. De omrangeringer der vil forekomme vilmedføreenlidtandenanvendelseattyrene,nogleenkeltetyrevilikkeværeaktuelle mere, mens der også vil komme nogle enkelte nye på banen. Sammen med en bedre adskillelse af den genetiske effekt og residualeffekten i testdagsmodellen vil dette medføre en forhøjet genetisk trend for proteinydelse. Konklusion Ud fra korrelationerne mellem avlsværdierne fra de forskellige scenarier og rangeringerne af dyrene vurderes det at blendingmodellen vil være et godt alternativ til en avlsværdivurdering i en dansk testdagsmodel hvor en del testdagsydelser mangler. Desuden vurderes at blendingmodellen vil være anvendelig i forbindelse med en avlsværdivurdering mellem to lande, og således også ved en avlsværdivurdering hvor der skal indgå ydelser fra Interbull. Yderligere undersøgelser Blendingmodellen er langt fra klar til at blive implementeret i den danske avlsværdivurdering. Der er bl.a. behov for at få undersøgt om der kan findes kurver der bedre beskriver forløbet af den genetisk kovariansfunktion og kovariansfunktionen for permanent miljø. Desuden bør andre regioner og racer inddrages og testes. Envidere er der behov for at få udvidet blendingmodellen så den kan inkludere flere laktationer, flere ydelsesegenskaber og lignende.