Deterministic genetic analysis of open nucleus breeding schemes for dairy cattle in developing countries

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Abstract
A deterministic model is used to analyze the genetic properties of a two tier dairy cattle open nucleus breeding system proposed in developing countries. Theoretical selection response rates are adjusted to account for the effects of population size and structure, selection disequilibrium, sampling losses, inbreeding, and planning horizon. Optimized nucleus progeny testing, adult or juvenile multiple ovulation and embryo transfer in sib or pedigree testing schemes are used in the nucleus. All sires come from the nucleus. Females in the base herds may be recorded and selected as bull dams or donor cows in the nucleus. The predicted genetic means in the base after a given planning horizon (20 years) for a range of situations studied, is generally highest for adult sib testing, but is higher for nucleus progeny testing than for juvenile pedigree testing schemes. The genetic means are higher with more females in the nucleus and with higher reproductive and embryo transfer success rates. The genetic level of the base is higher with higher fractions of nucleus dams born in the base, but is little affected by the proportion of the total population included in the nucleus. The genetic responses are also reduced when heritability in the base is lower than in the nucleus. Policies on the formation and running of an efficient open nucleus breeding system are discussed. Key words: nucleus breeding schemes, nucleus progeny testing, multiple ovulation and embryo transfer, genetic improvement. ZUSAMMENFASSUNG: Deterministische genetische Analyse eines offenen Nukleussystems für Milchrinder in Entwicklungsländern Ein deterministisches Modell wurde zur Analyse der genetischen Eigenheiten eines "Zwei-Stufen offenen Nukleuszuchtsystem" für Milchrinder für Entwicklungsländer verwendet. Theoretische Selektionserfolgsraten unter Berücksichtigung der Wirkungen von Populationsgröße und Struktur, Selektionsungleichgewicht, Zufallsschwankungen, Inzucht und Planungszeitraum für optimierte Nukleusnachkommenschaftsprüfung, adulte oder juvenile multiple Ovulation und Embryotransfer mit Geschwister- oder Pedigreeprüfungsplänen werden berechnet. Alle Vatertiere kommen von Nukleus, Muttertiere in den Basisherden z. T. leistungsgeprüft werden als Bullenmütter oder Spenderkühe im Nukleus verwendet. Das für die Basis geschätzte genetische Leistungsniveau eines gegebenen Planungshorizonts (20 Jahre) wird für eine Reihe von Situationen untersucht und ist im allgemeinen am höchsten für adulte Geschwisterprüfungssysteme, aber höher für Nukleusnachkommenschaftsprüfung als für juvenile Pedigreeprüfungspläne. Genetische Fortschritte sind höher, wenn mehr weibliche Tiere im Nukleus und höhere Reproduktions- und Transfererfolgsraten existieren. Das genetische Niveau der Basis ist höher, wenn ein höherer Anteil von Nukleusmuttertieren aus der Basis stammt, aber es wird wenig vom Nukleusanteil der gesamten Population tangiert. Der genetische Fortschritt wird reduziert, wenn Rentabilität in den Basisherden niedriger als im Nukleus ist. Die Strategien zur Bildung und Management eines wirksamen offenen Nukleuszuchtsystems werden diskutiert.