Association of phenotypic and genetic traits with fertility in dairy cattle

Abstract

In this thesis, the three chapters explore the association of phenotypic traits with fertility in dairy cattle. The objective of the first chapter was to characterize anogenital distance (AGD) as a proxy for Anti-Mullerian hormone (AMH) and in vitro embryo production (IVEP) in Bos indicus Gyr cattle. A single AGD measurement was collected from 552 donors from six herds in Brazil. Each donor had a raw average calculated for the number of recovered oocytes, viable oocytes, and produced embryos. It was observed that AGD had a normal distribution and was highly variable among the Gyr population. A phenotypic association of a greater number of produced embryos as AGD decreased was identified, while a positive and low genetic correlation was observed between AGD and viable oocytes and AGD and embryo rate. In summary, for the Gyr breed, AGD was phenotypically inversely associated with a quantity- related parameter, such as the total number of produced embryos. In contrast, AGD showed a low genetic correlation with qualitative-related outcomes such as viable oocytes and embryo rate. For the second chapter, the objective was to characterize phenotypic traits such as body condition score (BCS), weight, Anti-Mullerian hormone, antral follicle count (AFC), and anogenital distance in nulliparous Holstein heifers and their association with fertility. All measures were collected on 698 Holstein heifers from a single heifer yard in the State of Kansas (USA). Data from weight and fertility outcomes were retrieved from the on-farm herd management system on weekly backups. A tendency of association between AMH and AGD and a correlation between AFC and AGD was identified. Greater pregnancy at first AI and all services were observed for nulliparous heifers on the High BCS, as for Moderate AMH groups. To conclude, for the nulliparous Holstein heifers an association between the phenotypes AMH, AFC, and AGD was identified, whereas just BCS and AMH were associated with fertility. For the third chapter, the objective was to estimate the genetic and phenotypic association of oocytes and embryo production with linear type traits in Gyr dairy cattle. A repeatability model was applied to 14,251 ovum pick-up events from 1,916 Gyr donors, while 604 donors from the same group had their body measurements taken, donors were from six different herds in Brazil. Moderate heritability was observed for IVEP (0.20 to 0.38) and type traits (0.22 to 0.40). A high genetic correlation (0.83 to 0.99) was observed between the IVEP traits, and low to high correlations (-0.07 to 0.90) were demonstrated for the type traits. Low phenotypic correlations (0.01 to 0.13) between IVPE and type traits were observed, in contrast to a moderate genetic correlation indicated between IVEP and type traits, especially for ilium width (0.29 to 0.41), rump area (0.31 to 0.38), and hip height (0.23 to 0.33). Therefore, our study indicates the possibility of indirectly affecting IVEP selection based on type traits. Keywords: Reproduction. Gyr cattle. Holstein cattle. Genetics.Nesta tese, os três capítulos exploram a associação de características fenotípicas com a fertilidade de bovinos leiteiros. O objetivo do primeiro capítulo foi caracterizar a distância anogenital (AGD) como um representante do hormônio Anti-Mulleriano (AMH) e da produção in vitro de embriões (IVEP) em bovinos Bos indicus da raça Gir. Uma única medida de AGD foi coletada de 552 doadoras de seis rebanhos no Brasil. Cada doadora teve uma média calculada para número de oócitos recuperados, oócitos viáveis e embriões produzidos. Observou-se que AGD tinha a distribuição normal e era altamente variável na população Gir. Foi identificada uma associação fenotípica de maior número de embriões produzidos à medida que AGD diminuía, enquanto uma correlação genética positiva e baixa foi observada entre AGD e oócitos viáveis e entre AGD e taxa de embriões. Em resumo, para a raça Gir, AGD foi fenotipicamente associada de forma inversa a um parâmetro quantitativo, o número total de embriões produzidos. Em contraste, AGD apresentou uma baixa correlação genética com resultados qualitativos, como oócitos viáveis e taxa de embriões. No segundo capítulo, objetivou-se caracterizar fenótipos como o escore de condição corporal (BCS), peso, hormônio Anti-Mulleriano, contagem de folículos antrais (AFC) e distância anogenital em novilhas holandesas nulíparas e sua associação com a fertilidade. Todas as medidas foram coletadas em 698 novilhas Holandesas de um centro de recria de novilhas no Estado do Kansas (EUA). Os dados de peso e fertilidade foram recuperados do sistema de gestão do rebanho na fazenda por meio de backups semanais. Identificou-se uma tendência de associação entre AMH e AGD e uma correlação entre AFC e AGD. Maior taxa de prenhez ao primeiro serviço e em todos serviços foi observado para novilhas nulíparas no High BCS, da mesma forma que no grupo High AMH. Concluindo, para novilhas Holandesas nulíparas foi identificada uma associação entre os fenótipos AMH, AFC e AGD, enquanto apenas BCS e AMH foram associados à fertilidade. No terceiro capítulo, o objetivo foi estimar a associação genética e fenotípica da produção oocitária e de embriões com as características lineares de tipo em bovinos leiteiros da raça Gir. Um modelo de repetibilidade foi aplicado a 14.251 eventos de coleta de oócitos de 1.916 doadoras Gir, enquanto 604 doadoras do mesmo grupo tiveram suas medidas corporais tomadas, doadoras pertenciam a seis diferentes rebanhos no Brasil. Uma herdabilidade moderada (0,20 a 0,38) foi observada para as características de IVEP e tipo (0,22 a 0,40). Uma alta correlação genética (0,83 a 0,99) foi observada entre as características de IVEP, ecorrelações baixas a altas (-0,07 a 0,90) foram demostradas para as características de tipo. Correlações fenotípicas baixas (0,01 a 0,13) entre IVEP e tipo foram identificadas, em contraste a correlações genéticas moderadas entre IVEP e tipo, especialmente para largura do ílio (0,29 a 0,42), área de garupa (0,31 a 0,38) e altura de garupa (0,23 a 0,33). Portanto, nosso estudo indica a possibilidade de afetar indiretamente a seleção para IVEP ao selecionar características de tipo. Palavras-chave: Reprodução. Gado Gir. Gado Holandês. Genética.