Genetische Parameter für das Geburts- und Absetzgewicht von schwarzbunten weiblichen Kälbern

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1 Züchtungskunde, 76, (3) S , 2004, ISSN Eugen Ulmer Verlag GmbH & Co., Stuttgart Genetische Parameter für das Geburts- und Absetzgewicht von schwarzbunten weiblichen Kälbern Von E. STAMER*), S. HAFEZ**), W. JUNGE**) und E. KALM**) 1 Einleitung Hohe Geburtsgewichte weiblicher Kälber gehen einher mit hohen Gewichten während der Aufzucht, die wiederum die Grundlage für hohe Wachstumsraten während der Jugendentwicklung und für einen erfolgreichen Start in die erste Laktation bilden. So schätzten GROEN und VOS (1994) eine genetische Korrelation von r g =0,79 zwischen dem Geburtsgewicht und dem Gewicht in einem Alter von zehn Wochen. Gleichzeitig jedoch ziehen hohe Geburtsgewichte häufig Tot- und insbesondere Schwergeburten nach sich. Die entsprechenden genetischen Korrelationen liegen alle im positiven Bereich, und zwar zwischen 0,3 und 0,8 zur Totgeburtenrate und zwischen 0,4 und 0,9 zur Schwergeburtenrate (PHILIPSSON et al., 1979; MEIJERING, 1985; VARONA et al., 1999; STAMER et al., 2000). Das Ziel der vorliegenden Untersuchung besteht darin, basierend auf einer Zuchtwertschätzung für die Merkmale Geburts- und Absetzgewicht, die Selektionsmöglichkeit von Vatertieren aufzuzeigen, die niedrige bis mittlere Geburtsgewichte in Kombination mit hohen Wachstumsraten während der Aufzucht vererben. Vorausgehend erfolgt eine Analyse systematischer Einflussgrößen und darauf aufbauend eine Varianzkomponentenschätzung für die beiden Merkmale. 2 Material und Methoden Die Geburts- und Absetzgewichte wurden innerhalb des Projektes Weiterentwicklung der Leistungsprüfung beim Milchrind auf drei vertraglich gebundenen Milchviehbetrieben mit insgesamt 3200 Kühen erhoben. Diese Betriebe zeichnen sich durch eine entsprechende technische Ausstattung und Motivation zur Mitarbeit und einheitlichen Datenerhebung aus, und die Größe der Betriebe gewährleistet einen vertretbaren Erfassungsaufwand je Einzeltier. Ein gemeinsamer Einsatz der Besamungsbullen mit insgesamt Erstbesamungen sichert die genetische Verknüpfung der Betriebe und ausreichend große Nachkommenschaften für züchterische Auswertungen. Die Geburtsgewichte aller weiblichen Kälber tot oder lebend wurden am Tag der Geburt oder am darauffolgenden Tag durch die Mitarbeiter der Betriebe bestimmt, und die Absetzgewichte der weiblichen Aufzuchtkälber wurden nach Beendigung der Tränkeperiode erfasst, und zwar aller Kälber einer Tränkegruppe an einem Tag. Die Eingabe der Gewichte in die jeweiligen Herdenmanagementprogramme stellte die Verknüpfung mit den für die weitere Auswertung notwendigen tierbezogenen Daten wie z.b. Geburtsdatum, Geschlecht, Laktationsnummer der Mutter oder Abstammung sicher. Für die statistische Auswertung lagen insgesamt die Geburts- und Absetzgewichte von weiblichen Kälbern vor. Eine genetische Analyse der Geburtsgewichte unter Einbeziehung der männlichen und der toten Kälber erfolgte in der Untersuchung von JUNGE et al. (2003). Die Datenerhebung umfasste die Zeiträume Februar 1998 bis Mai 2002 (Betrieb *)* TiDa Tier und Daten GmbH, Bosseer Str. 4c, Westensee / Brux **) Institut für Tierzucht und Tierhaltung der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Olshausenstr. 40, Kiel, ekalm@tierzucht.uni-kiel.de

2 Genetische Parameter für das Geburts- und Absetzgewicht von weiblichen Kälbern 189 A), April 1998 bis April 2002 (Betrieb B) und September 1998 bis September 2001 (Betrieb C). Dabei blieben Kälber aus Embryotransfer oder mit unbekannter bzw. nicht eindeutiger Abstammung unberücksichtigt. Außerdem mussten die Informationen zu beiden Merkmalen vorliegen. Das mittlere Geburtsgewicht betrug 41,4 kg und das bei einem durchschnittlichen Alter von 78 Tagen ermittelte Absetzgewicht 91,8 kg (Tabelle 1), resultierend in einer Lebenstagszunahme von 650 g. Die Häufigkeitsverteilung für das Geburtsgewicht verdeutlicht eine zufriedenstellende Datenerfassung, unterstrichen durch die weitgehend übereinstimmenden mittleren Gewichte zwischen den drei Betrieben (Abbildung 1). Die im Vergleich zum Geburtsgewicht höhere Variation des Absetzgewichtes liegt vor allen Dingen in dem schwankenden Absetzalter des Betriebes A (90 ±19 Tage) begründet. Außerdem können für die höhere Tab. 1. Mittelwerte (x ), Standardabweichungen (s) und Wertebereiche (Min., Max.) der Geburts- und Absetzgewichte der weiblichen Kälber Means (x ), standard deviations (s), and range of values (Min., Max.) of birth weight and weaning weight of female calves Merkmal n x s Min. Max. Geburtsgewicht kg ,4 4, Absetzgewicht kg ,8 14, Alter Absetzgewicht Tag ,5 12, Abb. 1. Häufigkeitsverteilungen der Geburts- und Absetzgewichte weiblicher Kälber (n=4325) Frequency distributions of birth weight and weaning weight of female calves (n = 4325)

3 190 E. Stamer u.a. Streuung der Absetzgewichte auch Skaleneffekte angenommen werden. Die deutlich erhöhten Häufigkeiten für die Absetzgewichte 80, 90 und 100kg lassen Rundungsangaben vermuten. Der Test der fixen Effekte für die Merkmale Geburts- und Absetzgewicht wurde mit linearen gemischten Modellen unter Verwendung der Prozedur MIXED aus dem Programmpaket SAS durchgeführt (SAS Institute Inc., 1996). Beide Modelle berücksichtigten den fixen Effekt der Laktationsnummer der Mutter, unterteilt in die drei Klassen 1., 2. und 3. Laktation. Das Modell für das Geburtsgewicht enthielt weiterhin den Saisoneffekt des Geburtsmonates innerhalb Jahr und Betrieb. Für die Analyse des Absetzgewichtes wurden zusätzlich zur Laktationsnummer der Wiegetag innerhalb Jahr und Betrieb und die linear-quadratische Regression auf das Alter beim Wiegen einbezogen (Tabelle 2). Beide Modelle enthielten den zufälligen Effekt des Vaters des Kalbes. Tab. 2. Verteilung der weiblichen Kälber auf die fixen Effektstufen Distribution of female calves within the classes of fixed effects Einflussfaktor Anzahl der Kälber Laktationsnummer der Mutter Geburtsmonat innerhalb Jahr und Betrieb (133 Monate) 33 (4 95) Wiegetag innerhalb Jahr und Betrieb (248 Tage) 17 (4 43) Die REML-Schätzer für die Varianzen und Kovarianzen der Merkmale Geburts- und Absetzgewicht wurden mit Hilfe des Programmpaketes VCE4 ermittelt (NEUMAIER und GROENEVELD, 1998); die Schätzungen erfolgten in einer bivariaten Analyse mit den folgenden Tiermodellen. Die Zuchtwerte für die Geburts- und Absetzgewichte wurden ebenfalls mit diesen Modellen unter Verwendung des Programmpaketes PEST, Version 3.1, geschätzt ( GROENEVELD, 1990). Geburtsgewicht: y ijklm =L i +HJM j +mv k + tier l +e ijklm Absetzgewicht: y ijklm =L i +HJT j +b 1 alter ijklm +b 2 alter 2 ijklm+mv k + tier l +e ijklm mit: y ijklm = m-te Beobachtung (m=1,..., 4325) L i = fixer Effekt der i-ten Laktationsnummer (i=1,..., 3) HJM j = fixer Effekt des j-ten Geburtsmonates innerhalb Jahr und Betrieb (j = 1,..., 133) HJT j = fixer Effekt des j-ten Wiegetages innerhalb Jahr und Betrieb (j = 1,..., 248) b 1,b 2 = Regressionskoeffizienten auf das lineare und quadratische Alter (Absetzgewicht) mv k = zufälliger unkorrelierter Effekt des k-ten Kuhvaters (k=1,..., 561) tier l = zufälliger Effekt des l-ten Tieres = zufälliger Restfehler e ijklm Die weiblichen Kälber stammen von 137 verschiedenen Vätern ab, wobei die Halbgeschwistergruppen durchschnittlich 32 Kälber umfassen, variierend zwischen einem Kalb und 139 Kälbern je Vater (Tabelle 3). Die Anzahl der Mutterväter beträgt 561 mit durchschnittlich 8 Kalbungen, und insgesamt treten 83 Väter sowohl als Väter der Kälber als auch als Väter der Mütter auf. Die maternale Komponente wurde durch den unkorrelierten Effekt des mütterlichen Großvaters einbezogen; deren geschätzter Varianzanteil entspricht dann einem Viertel der maternalen Heritabilität. Auf die Berücksichtigung der verwandtschaftlichen Beziehungen

4 Genetische Parameter für das Geburts- und Absetzgewicht von weiblichen Kälbern 191 zwischen der direkten und der maternalen Komponente wurde auf Grund der geringen Verknüpfung (n = 83 Väter) verzichtet. Die Abstammungsdatei enthielt zu jedem Kalb die Angaben der Väter und Mütter der vorhergehenden drei Generationen. Tab. 3. Datenstruktur für die Schätzung der genetischen Parameter für Geburts- und Absetzgewicht Structure of data for genetic analysis of birth weight and weaning weight Geburts- und Absetzgewicht Anzahl der weiblichen Kälber 4325 Anzahl der Väter 137 Kälber je Vater 32 (1 139) Anzahl der MuttersVäter 561 Kalbungen je Vater 8 (1 201) Töchter je Vater 6 (1 157) Anzahl der Väter als MuttersVäter 83 Kälber je Vater 32 (1 139) Kalbungen je Vater 19 (1 201) Töchter je Vater 8 (1 55) 3 Ergebnisse und Diskussion Die berücksichtigten fixen Effekte Laktationsnummer und Geburtsmonat sowie Laktationsnummer, Wiegetag und Wiegealter zeigen einheitlich einen hoch signifikanten Einfluss (p< 0,001) auf die Geburts- und Absetzgewichte (Tabelle 4). Mit steigendem Alter der Mutter erhöhen sich sowohl das Geburtsgewicht als auch das Absetzgewicht ihrer weiblichen Kälber. Färsenkälber weisen ein um 2,1 bzw. 3,0 kg niedrigeres Geburtsgewicht als Kälber von Zweitkalbkühen bzw. von Kühen mit mindestens drei Kalbungen auf. Beim Absetzgewicht steigen diese Differenzen auf 3,3 bzw. 4,0 kg. Demnach sind die Unterschiede im Absetzgewicht nicht ausschließlich auf die Unterschiede im Geburtsgewicht zurückzuführen; offensichtlich übt die Kalbenummer der Mutter einen Einfluss auf die Gewichtsentwicklung ihres Kalbes während der Tränkeperiode aus. Die geschätzten direkten Heritabilitäten betragen 0,63 für das Geburtsgewicht und 0,50 für das Absetzgewicht mit einem jeweiligen Standardfehler von 0,04 (Tabelle 5). Die Heritabilität für das Geburtsgewicht liegt über den in der Literatur angegebenen Schätzwerten für Milchrinder (PHILIPSSON et al., 1979; MEIJERING, 1985; GROEN und VOS, 1994; GROEN et al., 1998; STAMER et al., 2000). Dabei ist zu beachten, dass die vorliegende Auswertung ausschließlich auf der Basis weiblicher Kälber erfolgte. Die Heritabilität für das Absetzgewicht stimmt mit dem von GROEN und VOS (1994) für weibliche Kälber im Alter von zehn Wochen geschätzten Wert von 0,49 überein. Der Anteil der maternalen Varianz beträgt für die beiden Merkmale 7 bzw. 2%. Bisher für das Geburtsgewicht veröffentlichte Angaben zeigen mit 5 bis 20% eine übereinstimmende Bedeutung der maternalen Komponente (PHILIPSSON et al., 1979; GROEN et al., 1998; STAMER et al., 2000). Die direkte genetische Korrelation zwischen dem Geburts- und dem Absetzgewicht liegt bei 0,75 mit einem Standardfehler von 0,03. Diese enge Beziehung findet sich mit 0,79 auch bei GROEN und VOS (1994) zwischen dem Geburtsgewicht und dem Gewicht im Alter von zehn Wochen.

5 192 E. Stamer u.a. Tab. 4. Einfluss der Laktationsnummer und des Geburtsmonats auf das Geburtsgewicht sowie der Laktationsnummer, des Wiegetages und Wiegealters auf das Absetzgewicht (Signifikanzangaben des F-Testes, LSQ-Mittelwerte (LSM) und Standardfehler (SE)) Significance of fixed effects on birth weight and weaning weight (F-test); LS-means (LSM) with their standard errors (SE) for birth weight and weaning weight Geburtsgewicht (kg) Absetzgewicht (kg) Einflussfaktor LSM SE LSM SE Laktationsnummer p < 0,001 p < 0, ,6 0,2 89,6 0,4 2 41,7 0,2 92,9 0,4 3 42,6 0,2 93,6 0,4 Geburtsmonat p < 0,001 Wiegetag p < 0,001 Alter q linear p < 0,001 Quadratisch p < 0,001 Tab. 5. Schätzwerte der genetischen Parameter für Geburts- und Absetzgewicht (Standardfehler in Klammern) Estimates of genetic parameters for birth weight and weaning weight (standard errors within brackets) Geburtsgewicht Absetzgewicht direkte genetische Varianz 12,9 49,4 maternale genetische Varianz (1/4) 0,35 0,50 Restvarianz 7,3 49,1 direkte Heritabilität 0,63 (0,04) 0,50 (0,04) maternale Heritabilität 0,07 0,02 direkte genetische Korrelation 0,75 (0,03) maternale genetische Korrelation 0,79 (0,41) Der Schätzwert für die maternale genetische Korrelation zeigt mit 0,79 ebenfalls, dass jeweils maternal bedingt hohe bzw. niedrige Geburtsgewichte überwiegend mit hohen bzw. niedrigen Absetzgewichten einhergehen. Die vorliegenden direkten Heritabilitäten verdeutlichen für das Geburts- und Absetzgewicht die Existenz klarer genetischer Unterschiede zwischen den Nachkommenschaften der Bullen, und die genetischen Korrelationen zeigen, dass es sich nicht um die gleichen Merkmale handelt. Demnach sollte eine Zuchtwertschätzung beider Merkmale die Möglichkeit bieten, mit ausreichender Sicherheit rangierte Bullen zu finden, die normale Geburtsgewichte kombiniert mit einer hohen Wachstumsleistung an ihre weiblichen Nachkommen weitergeben. Die Ergebnisse der Zuchtwertschätzung bestätigen die erwarteten deutlichen Unterschiede zwischen den Vätern (Tabelle 6). Die Relativzuchtwerte variieren zwischen 82 und 117 für das Geburtsgewicht sowie zwischen 71 und 125 für das Absetzgewicht. Die erzielbaren Sicherheiten der Zuchtwerte betragen bei einer durchschnittlichen Nachkommengruppe von 32 Kälbern 67% für das Geburtsgewicht und 62% für das Absetzgewicht. Bei der ausschließlichen Berücksichtigung der Väter mit mindestens 10 weiblichen Kälbern und einer resultierenden Gruppengröße von 56 Kälbern erreichen die entsprechenden Sicherheiten 84 bzw. 80%. Die Rangkorrelationen von 0,59 bzw. 0,55 belegen die Verschiedenheit der beiden Merkmale, die Rangfolgen der Väter nach den

6 Genetische Parameter für das Geburts- und Absetzgewicht von weiblichen Kälbern 193 Tab. 6. Mittlere Relativzuchtwerte und Sicherheit der Zuchtwerte für das Geburts- und Absetzgewicht aller Väter und der Väter mit mindestens zehn weiblichen Kälbern Mean relative breeding values and mean reliability of breeding values for birth weight and weaning weight for the alternatives all sires and sires with at least ten female calves Relativzuchtwerte Sicherheit (%) Rang- Merkmal x s Min. Max. x korrelation r s alle Väter (n = 137, Ø 32 Nachkommen) Geburtsgewicht (kg) 100,6 7, (18 93) Absetzgewicht (kg) 100,3 8, (14 92) Väter mit mindestens zehn weiblichen Kälbern (n = 72, Ø 56 Nachkommen) Geburtsgewicht (kg) 100,4 7, (59 93) 0,55 Absetzgewicht (kg) 99,1 9, (52 92) 0,59 Rang Absetzgewicht Rang Geburtsgewicht Abb. 2. Rangierung der Väter mit mindestens zehn weiblichen Kälbern nach den Zuchtwerten für Geburts- und Absetzgewicht (n = 72) Ranking of sires with at least ten female calves according to their breeding values for birth weight and weaning weight Zuchtwerten für das Geburtsgewicht und nach den Zuchtwerten für das Absetzgewicht stimmen nicht überein. Die grafische Gegenüberstellung der Zuchtwertrangierungen für die Väter mit mindestens zehn weiblichen Kälbern macht einen gemeinsamen Trend deutlich (Abbildung 2). Gleichzeitig finden sich aber auch Väter, die Kombinationen aus einem mittleren oder hohen Rang für das Geburtsgewicht und einem niedrigen Rang für das Absetzgewicht aufweisen, d.h. diese Väter vereinen mittlere bis niedrige Geburtsgewichte und eine hohe Wachstumsleistung. Bei einer daraus resultierenden Selektion der entsprechenden Väter sollten die Väter, die sehr niedrige Geburtsgewichte vererben, unberücksichtigt bleiben, um das Risiko steigender Totgeburtenraten zu verringern (siehe JUNGE et al., 2003). Die Auswahl geeigneter Vererber vermindert die Gefahr erhöhter Schwer- und Totgeburtenraten und führt zu hohen Wachstumsraten während der Aufzucht, ein niedrigeres Erstkalbealter und damit eine höhere Arbeitsproduktivität und geringere Aufzuchtkosten sind die Folge.

7 194 E. Stamer u.a. Zusammenfassung In der vorliegenden Untersuchung wurden genetische Parameter für das Geburts- und Absetzgewicht weiblicher Kälber der Rasse Deutsche Holsteins geschätzt, und darauf aufbauend wurde eine Zuchtwertschätzung für die beiden Merkmale durchgeführt. Die analysierten Gewichtsdaten stammen aus drei innerhalb des Projektes Weiterentwicklung der Leistungsprüfung beim Milchrind vertraglich gebundenen Milchviehbetrieben mit insgesamt Kühen. Insgesamt standen die Gewichte von Kälbern zur Verfügung. Die Kälber wurden innerhalb der ersten beiden Lebenstage und nach Beendigung der Tränkeperiode gewogen. Das mittlere Geburtsgewicht betrug 41,4 kg, und das bei einem durchschnittlichen Alter von 78 Tagen ermittelte Absetzgewicht 91,8 kg. Die Varianzkomponentenschätzung erfolgte bivariat mit einem linearen Tiermodell unter Verwendung der Methode REML. Zusätzlich zu den fixen Effekten Laktationsnummer und Geburtsmonat innerhalb Betrieb und Jahr für das Geburtsgewicht sowie Laktationsnummer, Wiegetag innerhalb Betrieb und Jahr und der linear-quadratischen Regression auf das Wiegealter für das Absetzgewicht enthielt das statistische Modell den zufälligen Effekt des Kalbes unter Berücksichtigung der verwandtschaftlichen Beziehungen und den des mütterlichen Großvaters. Die geschätzten direkten Heritabilitäten betragen 0,63 für das Geburtsgewicht und 0,50 für das Absetzgewicht, die maternalen Heritabilitäten liegen bei 0,07 und 0,02. Die direkte genetische Beziehung zwischen den beiden Merkmalen beträgt 0,75. Die geschätzten direkten Zuchtwerte zeigen deutliche Unterschiede und damit Selektionsmöglichkeiten zwischen den Vätern bei ausreichend hohen Sicherheiten der Zuchtwerte. Für Väter mit durchschnittlich 56 Kälbern werden Sicherheiten von 84% für das Geburtsgewicht und 80% für das Absetzgewicht erzielt. Unterschiedliche Rangierungen in beiden Merkmalen eröffnen die Möglichkeit, Väter zu selektieren, die mittlere bis niedrige Geburtsgewichte kombiniert mit einer hohen Wachstumsleistung vererben. Schlüsselwörter: Milchkuh, Deutsche Holstein, Aufzuchtperiode, Geburtsgewicht, Zuchtwert, Tiermodell Literatur GROEN, A. F. und H. VOS (1994): Genetic parameters for body weight and growth in Dutch Black and White replacement stock. 45. Jahrestagung der EVT vom September in Edinburgh, Schottland GROEN, A. F., J. P. J. M. VAN AUBEL und A. A. HULZEBOSCH (1998): Calving performance in dairy cattle influence of maturity of dam on the correlation between direct and indirect effects. Proceedings of the 6 th World Congress on Genetics Applied to Livestock Production, Armidale, Australia, GROENEVELD, E. (1990): PEST user s manual. Institute of Animal Husbandry and Animal Behaviour, Mariensee, Federal Agricultural Research Centre (FAL) JUNGE, W., E. STAMER, N. REINSCH und E. KALM (2003): Züchterische Möglichkeiten zur Senkung von Kälberverlusten. Züchtungskunde 75, MEIJERING, A. (1985): Sire evaluation for calving traits by Best Linear Unbiased Prediction and nonlinear methodology. Journal of Animal Breeding and Genetics 102, NEUMAIER, A. und E. GROENEVELD (1998): Restricted Maximum Likelihood Estimation of Covariances in Sparse Linear Models. Genetics Selection Evolution 30, 3-26 PHILIPSSON, J., J. L. FOULLEY, J. LEDERER, T. LIBORIUSSEN und A. OSINGA (1979): Sire evaluation standards and breeding strategies for limiting dystocia and stillbirth. Report of an E.E.C./E.A.A.P. working group. Livestock Production Science 6,

8 Genetische Parameter für das Geburts- und Absetzgewicht von weiblichen Kälbern 195 SAS Institute Inc. (1996): SAS/STAT Software: Changes and enhancements through release STAMER, E., W. JUNGE, N. REINSCH und E. KALM (2000): Birth weight for genetic evaluation of calving traits in dairy cattle. 51. Jahrestagung der EVT vom August in Den Haag, Niederlande VARONA, L., I. MISZTAL und J. K. BERTRAND (1999): Threshold-linear versus linear-linear analysis of birth weight and calving ease using an animal model: I. Variance component estimation. Journal of Animal Science 77, Danksagung Wir danken dem Bundesministerium für Verbraucherschutz, Ernährung und Landwirtschaft und den Zuchtverbänden der NOG Nord-Ost-Genetic GmbH und Co. KG für die finanzielle Unterstützung sowie den beteiligten Betrieben für die Möglichkeit der Datenerhebung. Genetic parameters of birth weight and weaning weight for Holstein female calves Genetic parameters of birth weight and weaning weight were estimated to conduct a breeding value estimation for these both traits. Analysed data were obtained from three commercial farms with overall 3200 German Holstein cows. These farms are integrated in a project for further development of performance testing in dairy cattle. Data included birth weights and weaning weights from 4325 female calves. Measuring of weights took place within the first two days after calving and after finishing the weaning period. Birth weight shows a mean of 41.4 kg, and the mean weaning weight was 91.8 kg. Variance components were estimated bivariate with an animal model by REML. Direct heritabilities were 0.63 for birth weight, and 0.50 for weaning weight. Maternal heritabilities were 0.07 and 0.02, respectively. The direct genetic correlation between birth weight and weaning weight was The estimated breeding values show clear differences between sires combined with high reliabilities. Different rankings of sire breeding values for both traits allow to select sires with both average and low birth weights and high daily gains. Keywords: dairy cattle, German Holstein, weaning period, birth weight, breeding value, animal model