Associative effects of nutrition and production in grazing beef cows and calves

Abstract

For this thesis, three (03) chapters were developed, integrating studies with beef cows and calves raised under grazing systems. The first study was conducted under grazing conditions, evaluating the effect of calf sex and creep-feeding supplementation on the productive performance and blood metabolism of Nellore cows. The second study applied a meta-analysis approach to assess protein supplementation of grazing Nellore cows during the peripartum period and its effects on energy metabolism. The third chapter was a literature review addressing the effects of vitamin A supplementation on maternal performance and the nutri- epigenetic effects on calves. In the first chapter, the objective was to evaluate the interaction between calf sex and creep-feeding supplementation on body weight (BW), body condition score (BCS), milk yield, and blood metabolic profile of grazing Nellore cows. A total of 55 multiparous Nellore cows were used, with an average BW of 520 ± 59.2 kg, average BCS of 4.5 ± 0.46, and approximately 230 ± 6 days of gestation. Fetal sex was determined, resulting in 29 males and 28 females. Cow-calf pairs (considering fetal sex) were randomly assigned to eight paddocks in a completely randomized design with a double-error structure, with both male and female calves coexisting within each paddock. Four paddocks were allocated to the Control calves’ group (CON; mineral mix ad libitum), and four paddocks to the Supplemented calves’ group (SUP; protein-energy supplementation containing 260 g/kg crude protein on a dry matter basis, offered at 6 g/kg BW per animal). Cows received a protein-energy supplement containing 350 g/kg crude protein (CP) on a dry matter (DM) basis infrequently during the last 30 days of gestation, and after calving, they received only a mineral mix ad libitum until weaning. Maternal BW and BCS were recorded at -30, 1, 30, 100, and 240 days relative to calving (day 0). Milk yield (MY) was estimated by double milking at approximately 45 and 240 days relative to calving, with adjustment to daily yield. Calf BW was measured approximately 12 h after birth and at 30, 100, and 240 days of age. Blood samples from cows were collected at -30, 1, 30, 100, and 240 days relative to calving to determine plasma concentrations of glucose, ß-hydroxybutyrate (ß-OHB), non- esterified fatty acids (NEFA), total protein, albumin, blood urea nitrogen, aspartate aminotransferase (AST), alanine aminotransferase (ALT), and gamma- glutamyltransferase (GGT). No interaction (P > 0.05) was detected between calf sex and creep-feeding supplementation for BW, BCS, MY, or blood metabolites of cows. However, supplementation interacted with calf BW (P < 0.001), and calf sex interacted with calf BW (P < 0.001). Only the effect of time influenced cow performance and blood metabolites (P < 0.05). Thus, calf sex and creep-feeding supplementation did not impair productive performance or metabolic profile of grazing Nellore cows. In the second chapter, the objective was to evaluate the effects of maternal supplementation during pre- and/or postpartum on performance and blood concentrations of glucose, NEFA, and ß-OHB in Nellore cows grazing tropical pastures, using a meta-analytical approach. The database was compiled from 17 experiments conducted in Brazil between 2016 and 2025, with 654 observations, totaling 80 treatments across 150 experimental units. All studies adopted maternal supplementation in pre- and postpartum as the fixed-effect model (control: mineral mix ad libitum; supplemented: average of 309 g/kg CP in DM during prepartum and average of 319 g/kg CP in DM during postpartum), adjusted for animal category (multiparous cows and primiparous heifers). Prepartum supplementation increased BW at calving (P < 0.001), improved average daily gain (P = 0.01), and reduced plasma NEFA concentrations (P < 0.001), compared with non-supplemented cows. Based on the results, the estimated composition for prepartum supplementation is 309 g/kg CP in DM, with an allowance of 3.00 g/kg BW per day, to ensure positive performance responses in Nellore cows. No interaction was detected between prepartum and postpartum supplementation (P > 0.05). Postpartum supplementation had no significant effect on BW or blood concentrations of glucose, NEFA, and ß- OHB (P > 0.05). Therefore, prepartum protein supplementation of Nellore cows grazing tropical pastures modulates circulating NEFA concentrations and improves maternal performance, without affecting energy metabolism or postpartum performance. In the third chapter, the objective was to discuss the dynamics of vitamin A supplementation and its effects on gestational/maternal and neonatal metabolism in beef cattle, through a literature review. Vitamin A, a fat-soluble vitamin, regulates reproductive functions, growth, and tissue maintenance through gene expression. In ruminants, this micronutrient may be supplemented orally as ß- carotenoids or intramuscularly as exogenous retinol. In pregnant beef cows, oral supplementation during mid- or late-gestation increases plasma retinol concentrations, enhancing fetal development, colostrum production, and postpartum fertility. In newborn beef calves, intramuscular administration of vitamin A stimulates lipogenesis, muscle growth, and meat quality. Given the increasing evidence of the importance of vitamin A for maternal and neonatal health, there is strong potential to optimize supplementation strategies. Future studies should investigate the long-term effects of different vitamin A supplementation protocols on hepatic retinol retention in dams and their impacts on progeny, particularly regarding fetal development and postnatal growth under grazing conditions. The improvement of such nutritional interventions contributes to more efficient and sustainable beef production systems, with greater economic benefits for producers. Keywords: creep-feeding; metabolism; Nellore; supplementation; vitamin APara esta tese, foram elaborados três (03) capítulos que associam estudos com vacas e bezerros de corte criados em sistema de pastejo. O primeiro estudo foi desenvolvido em condições de pastejo analisando o efeito do sexo e a suplementação via creep-feeding do bezerro sobre o desempenho produtivo e metabolismo sanguíneo de vacas Nelore; o segundo estudo foi desenvolvido por meio da metodologia de meta-análise com a suplementação proteica de vacas Nelore sob pastejo de pastagens tropicais no período de periparto e seus efeitos no metabolismo energético; e o terceiro capítulo foi desenvolvido com base em uma revisão de literatura, abordando os efeitos da suplementação de vitamina A no desempenho materno e os efeitos nutri-epigenéticos nos bezerros. No primeiro capítulo, objetivo foi avaliar a interação entre o sexo do bezerro e a suplementação via creep-feeding sobre o peso corporal, escore de condição corporal, produção de leite e perfil do metabolismo sanguíneo de vacas Nelore em pastejo. Foram utilizadas 55 vacas Nelore pluríparas, com peso corporal (PC) médio de 520±59,2 kg, escore de condição corporal (ECC) médio de 4,5±0,46, com aproximadamente 230± 6dias de gestação. O sexo dos fetos foi determinado, resultando em 29 machos e 28 fêmeas. Os pares vaca-bezerro (considerando o sexo do feto) foram distribuídos aleatoriamente em oito piquetes por meio de um delineamento inteiramente casualizado com dupla estrutura de erro, com bezerros machos e fêmeas coexistindo em cada piquete. Quatro piquetes foram destinados para o grupo de bezerros Controle (CON; mistura mineral ad libitum) e quatro piquetes foram destinados ao grupo de bezerros Suplementados (SUP; suplementação proteica- energética contendo 260 g/kg de proteína bruta com base na matéria seca com oferta de 6g/kg de peso corporal por animal). As vacas receberam um suplemento proteico-energético contendo 350 g/kg de proteína bruta com base na matéria seca de forma infrequente, nos últimos 30 dias médios da gestação e após o parto receberam apenas mistura mineral ad libitum até o desmame. O PC materno e o ECC foram mensurados aos -30, 1, 30, 100 e 240 dias em relação ao parto (dia 0). A estimativa da produção de leite (PL) foi realizada por duas ordenhas no período médio de 45 e 240 dias em relação ao parto, com correção para a produção diária. O peso corporal dos bezerros foi mensurado aproximadamente 12 horas após o parto e aos 30, 100 e 240 dias de vida. As coletas de sangue das vacas foram realizadas aos - 30, 1, 30, 100 e 240 dias relativo ao parto para análise das concentrações sanguíneas de glicose, ß-hidroxibutirato (ß-OHB), ácidos graxos não esterificados (AGNE), proteínas totais, albumina, nitrogênio ureico no sangue, aspartato aminotransferase (AST), alanina aminotransferase (ALT) e gama-glutamiltransferase (GGT). O sexo do bezerro e a suplementação via creep-feeding não apresentaram interação (P > 0,05) para o PC, ECC, PL e metabólitos sanguíneos das vacas. Houve interação da suplementação e do PC do bezerro (P < 0,001) e para o sexo do bezerro com o PC (P < 0,001). Apenas o efeito do tempo possibilitou modificações no desempenho das vacas e nos metabolitos sanguíneos (P < 0,05). Dessa forma, o sexo do bezerro e a sua suplementação via creep-feeding não compromete o desempenho produtivo e/ou o perfil metabólico de vacas Nelore em pastejo. No segundo capítulo, o estudo teve como objetivo avaliar os efeitos da suplementação materna durante o pré e/ou pós-parto sobre o desempenho e as concentrações de glicose, ácido graxo não esterificado AGNE e ß-OHB no sangue de vacas Nelore em pastagens tropicais, utilizando uma abordagem de meta-análise. O banco de dados foi compilado a partir de 17 experimentos realizados no Brasil entre 2016 e 2025, com 654 observações, totalizando 80 tratamentos em 150 unidades experimentais. Todos os estudos possuíam como modelo básico de efeito fixo a suplementação materna no pré e pós-parto (controle: mistura mineral ad libitum; e suplementado: média de 309 g/kg de PB na MS no período de pré-parto e média de 319 g/kg de PB na MS no período pós-parto), ajustado para a categoria animal (vacas multíparas e novilhas primíparas). A suplementação pré-parto aumentou o PC ao parto (P < 0,001), melhorou o ganho médio diário (P = 0,01) e reduziu as concentrações sanguíneas de AGNE (P < 0,001), em comparação a vacas não suplementadas. Com base nos resultados, a composição estimada para a suplementação no pré- parto é de 309 g/kg de PB na MS com oferta de 3,00 g/kg de PC por dia para vacas Nelore apresentarem desempenho positivo. Não foi observado interação entre a suplementação pré e pós-parto (P > 0,05). O efeito da suplementação pós-parto não apresentou efeito significativo para o PC e concentrações de glicose, AGNE e ß- OHB no sangue (P > 0,05). Assim, a suplementação proteica no pré-parto em vacas Nelore mantidas em pastagens tropicais modula os níveis de AGNE circulantes no sangue e melhora o desempenho materno, sem afetar o metabolismo energético ou o desempenho no período de pós-parto. No terceiro capítulo, o estudo teve como objetivo abordar a dinâmica da suplementação com vitamina A e seus efeitos sobre o metabolismo gestacional/materno e neonatal em bovinos de corte, por meio de uma revisão de literatura. A vitamina A, uma vitamina lipossolúvel, modula funções reprodutivas, crescimento e manutenção tecidual por meio da regulação gênica. Em ruminantes, esse micronutriente pode ser suplementado via oral por ß- carotenoides ou via intramuscular de forma exógena. Em vacas de corte gestantes, a suplementação oral no terço médio ou final da gestação eleva os níveis plasmáticos de retinol, beneficiando o desenvolvimento fetal, a produção de colostro e a fertilidade no período de pós-parto. Em bezerros de corte recém-nascidos a administração intramuscular da vitamina A favorece a lipogênese, crescimento muscular e a qualidade da carne. Diante das crescentes evidências da importância da vitamina A para a saúde materna e neonatal, existe grande potencial para otimizar as estratégias de suplementação. Estudos futuros devem investigar os efeitos de longo prazo de diferentes protocolos de suplementação da vitamina A sobre a retenção de retinol no tecido hepático na matriz e os impactos na progênie quanto ao desenvolvimento fetal e crescimento pós-natal, especialmente em condições de pastejo. O aperfeiçoamento dessas intervenções nutricionais torna o sistema de produção de carne bovina mais eficiente e sustentável, com melhores resultados econômicos para os pecuaristas. Palavras-chave: creep-feeding; metabolismo; Nelore; suplementação; vitamina A.