Fleireigenskapsanalyse av infraraude mjølkespekter og prediksjonar frå dei i mjølkekupopulasjonar
Sammendrag
Av Tesfaye Kebede Belay
Belay, T. K. 2017. Fleireigenskapsanalyse av infraraude mjølkespekter og prediksjonar frå dei i mjølkekupopulasjonar. Norges miljø- og biovitenskapelige universitetet, Philosophiae Doctor (Ph.d.) avhandling, 2017: 65, ISSN: 1894-6402, ISBN: 978-82-575-1462-4.
Fourier-transformerte midt-infraraude (FT-MIR) spekter frå mjølkeprøver er eitt slag fleireigenskapsinformasjon som blir registrert rutinemessig av mange mjølkekontrollorganisasjonar. Bruk av slike spekter er i ferd med å bli viktig for mjølkeforsking fordi eigenskapar som kan predikerast frå spekter kan vera nyttige for avl, fôringsrettleiing og helsekontroll. Fokus i denne PhD-oppgåva har vore å verifisera metodar for utnytting av FT-MIRmjølkespekter til prediksjon av avlsverdiar og fenotypar.
I artikkel 1 blei testdagsobservasjonar av mjølk analyserte med den vanlege ein-eigenskaps dyremodellen (ST) og samanlikna med ein fleireigenskaps-modell (MT) til avlsformål. Arvegradsestimat blei svært like i begge modellane. MT-modellen ga betre sikkerhet for predikerte avlsverdiar for kyr (for eksempel 2,5% betre for mjølkemengde og 9,83% for proteinmengde) og for oksar med mindre enn 50 døtrer. Estimert avlsframgang var litt høgare med MT for protein- og feitt-mengde, men litt mindre for dei andre eigenskapane. Ved samanlikning av avlsverdiar frå MT og ST hadde oksar høgare rangkorrelasjon enn kyr. I artikkel 2 samanlikna vi to metodar til å predikera blod-β-hydroxybutyrat (BHB) frå FT-MIR-mjølkespekter hos polske kyr. Den eine metoden (indirekte prediksjon – IP) gjer spekteret om til éin eigenskap før analyse med ein blanda modell, den andre (direkte prediksjon – DP) bruker fleireigenskaps- blanda modell på (dimensjonsreduserte) spekterdata. For begge predikerer ein dei tilfeldige effektane i modellane, og predikerer til slutt fenotypar og avlsverdiar for BHB. IP og DP ga omtrent like resultat for prediksjon av fenotypisk blod-BHB. Univariat variansstruktur (IP) ga litt meir nøyaktige prediksjonar. Sikkerhetane for modellane var låge: 0,28-0,30 for IP, 0,26-0,30 for DP. For PLS med utransformert BHB var sikkerheten 0,29-0,37. I artikkel 3 blei samanhengen mellom FTMIR-mjølkespekter og blod-BHB funnen for polske kyr brukt til å identifisera kyr i norsk kukontroll og sjekka om dei var behandla for ketose. Genetiske parameter for FT-MIR-predikert BHB og for registrert klinisk ketose (KET) blei estimerte. Genetisk samanheng mellom predikert BHB og KET og med mjølkeproduksjonseigenskapar blei òg estimerte. Arvegradar for predikert blod-BHB for ulike laktasjonsstadiar var moderate: frå 0,250 til 0,365. Genetiske korrelasjonar var høgare for nære stadiar. Predikert blod-BHB for 11-30 dagar i laktasjonen hadde moderat genetisk korrelasjon med KET (0,469) og med mjølkeeigenskapar (-0,367 med proteininnhald og 0,277 med mjølkemengde). I artikkel 4 simulerte vi tre eigenskapar og samanlikna IP- og DP-metoden med ulike genetiske (låg: 0,1 til høg: 0,9) og residual- (null til høg: ± 0,9) korrelasjonar for eigenskapane. Resultat for dei to metodane, og for PLS, blei studerte. Dessutan såg ein på bruk av ulike regresjonskoeffisientar som blei estimerte frå simulerte fenotypar (βp), sanne avlsverdiar (βg) eller residualar (βr) og kva effekt dette hadde. Sikkerhet for prediksjon av avlsverdiar (EBV) blei høgare med DP enn med IP. Når βp blei brukt var IP betre til fenotypisk prediksjon, men ikkje når βg eller βr blei brukte. Med DP blei sikkerheten høgare når ein brukte βg enn når ein brukte βp, spesielt med låg genetisk korrelasjonssenariet. Med IP var det ikkje forskjell på bruk av βg eller βp. For både DP og IP auka sikkerheten når sikkerheten med PLS auka. Dette skjedde når enten genetisk eller residual-korrelasjon auka.
Til konklusjon: MT kan vera nyttig når det er få observasjonar, for eksempel for kyr eller for oksar med >50 døtrer. DP-metoden synest å vera nyttig for avlsverdiutrekning, mens IP eller PLSregresjon er betre for fenotypeprediksjon. Der er ein direkte samanheng mellom kor gode IP- og DP-metodane er og sikkerheten til PLS. DP-metoden er følsom for kva slag PLSregresjonskoeffisient som blir brukt. Blod-BHB predikert med mjølkespekter er arveleg og har moderat positiv korrelasjon med ketose. Difor kan det vera eit alternativ for å avla for kyr som er mindre utsette for ketose.