Genomic prediction of methane emissions in Danish Holstein using single step and multi-trait prediction models
Notice bibliographique
Résumé
Enteric methane emissions from ruminants are a major contributor to global greenhouse gas emissions and pose a significant challenge to the sustainability of livestock production. To mitigate these emissions, breeding strategies have been mentioned as a promising tool, but prediction accuracies of methane emission traits are still limited by the size of datasets with records. Hence, using methane concentrations (MeC) in Danish Holstein cows as target trait, this study evaluated the predictive performance of pedigree-based BLUP (pBLUP) and single-step genomic BLUP (ssGBLUP) in univariate and multi-trait models, the latter including milk production traits. Previously, both ssGBLUP as well as multi-trait models have been shown to enhance prediction accuracies. The dataset included 1,744 primiparous (PP) and 2,989 multiparous (MP) cows from 15 Danish dairy farms, with over 600,000 daily records of MeC, fat yield (FY), and energy-corrected milk yield (ECM). Methane concentrations were measured using sniffers, and milk production data was acquired from milking robots and national milk recording data. At first, a pedigree-based variance component estimation revealed heritabilities between 0.17 (SE=0.03) for MeC in PP and MP cows to 0.38 (SE=0.06) for ECM in PP cows. Similarly, repeatabilities ranged from 0.32 (MeC, SE=0.01) to 0.81 (ECM, SE=0.01). Genetic correlations between MeC and production traits were positive but unfavorable, i.e., in a range from 0.15 (SE=0.13) between MeC and ECM in PP cows to 0.41 (SE=0.09) between MeC and ECM in MP cows, indicating a genetic antagonism between reducing emissions and maintaining milk yield. Prediction accuracies were generally higher for ssGBLUP compared to pBLUP models (up to 61.90% increase), and for MP cows compared to PP cows. Multi-trait models outperformed univariate models, particularly when phenotypic data for FY and ECM were available in both the reference and validation populations. The highest accuracy for MeC prediction in PP cows was 0.38 (ssGBLUP), while MP cows reached up to 0.51, both for the multi-trait model including both, ECM and FY. While incorporating FY and ECM improved MeC prediction, the unfavorable genetic correlations highlight the risk of compromising milk production when selecting for reduced emissions. Therefore, future breeding strategies should aim to expand methane phenotyping, develop methane traits independent of milk production, and implement multi-trait selection indices that balance environmental and economic goals. This study demonstrates the potential of multi-trait genomic prediction to enhance the genetic evaluation of methane emissions and supports its integration into sustainable dairy cattle breeding programs.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».