Assessing variability of literature based methane indicator traits in a large dairy cow population | Appréciation de la variabilité d’indicateurs méthane issus de la littérature et appliqués sur une large population de vaches laitières

English. peer reviewed

English. Description of the subject. Dairy production is identified as a major source of methane (CH4) emissions. Selective breeding represents one method for mitigating CH4 emissions but practical and cheap ways to measure this trait are not currently available. In the present study, four CH4 indicator traits based on milk fatty acid (FA) contents were referenced from the literature. Objectives. The aim of the study was to use these literature CH4 indicators for assessing the variability of methane emissions emitted by dairy cows. Method. Literature CH4 indicator traits were originally defined based on the measurements of FA content by gas chromatography. However, these measurements were not available for all the available cows in our studied population. A sample of 602 gas chromatographic analyses was therefore used to develop a calibration equation for predicting the literature CH4 indicators based on milk mid-infrared (MIR) spectra. This spectral information was available for all the studied cows. Then, in a second step, in order to predict the literature CH4 indicator traits, the developed MIR prediction equations were applied to the 604,028 recorded spectral data collected between 2007 and 2011 for 70,872 cows in their first three lactations. Genetic parameters for these traits were then estimated using single trait test-day random regression animal models. Results. The predicted MIR literature CH4 estimates were in the expected range from 350 ± 40 to 449 ± 65 g per day. The averaged predicted MIR CH4 emission (g per day) increased from the beginning of lactation, reached the highest level at the peak of lactation and then decreased towards the end of lactation. The average daily heritability values were 0.29-0.35, 0.26-0.40, and 0.22-0.37 for the different studied CH4 indicators for the first three lactations, respectively. The largest differences between the estimated breeding values of sires that had daughters in production eructing the highest and the lowest CH4 content was 24.18, 29.33 and 27.77 kg per lactation for the first three parities. Low negative correlations were observed between CH4 indicator traits and milk yield. Positive genetic correlations were estimated between CH4 indicator traits and milk fat and protein content. Conclusions. This study showed the feasibility of using MIR spectrometry results to predict fatty acid derived CH4 indicator traits developed in the literature. Moreover, the estimated genetic parameters of these traits suggested a potential phenotypic and genetic variability of the daily quantity of CH4 eructed by Holstein dairy cows.

French. Description du sujet. La production laitière est reconnue comme une des sources majeures d’émissions de méthane (CH4). Le recours à un programme de sélection spécifique pourrait être une bonne méthode pour optimiser les émissions de méthane par les vaches laitières. Le développement d’un tel programme nécessiterait un nombre important d’enregistrements relatifs aux émissions de méthane. Malheureusement, aucune méthode pratique et bon marché n’existe actuellement pour créer une telle base de données. Cependant, quatre indicateurs CH4 basés sur les quantités en acides gras dans la matière grasse laitière ont été recensés dans la littérature. Objectifs. L’objectif de cette étude est d’utiliser ces indicateurs de la littérature afin d’apprécier la variabilité des émissions de méthane éructées par les vaches laitières. Méthode. Ces indicateurs utilisent les quantités en acides gras obtenues par chromatographie en phase gazeuse. Comme ce type de données n’est pas disponible pour toute la population laitière, un échantillon de 602 analyses chromatographiques a été créé dans cette étude afin de développer une équation de calibrage permettant de prédire les quantités de méthane émises à partir du spectre moyen infrarouge (MIR) du lait qui est disponible pour toutes les vaches étudiées. Ensuite, l’équation de calibrage ainsi obtenue a été appliquée sur 604 028 données spectrales enregistrées entre 2007 et 2011 auprès de 70 872 vaches au cours de leurs trois premières lactations afin de prédire les quantités de méthane émises. Les paramètres génétiques de ces nouveaux indicateurs méthane prédits par MIR ont également été estimés en utilisant un modèle animal de type jour de test avec régressions aléatoires. Résultats. Ces quantités prédites par MIR variaient selon une gamme attendue s’étalant entre 350 ± 40 et 449 ± 65 g par jour. L’émission prédite moyenne de CH4 en g par jour augmentait au début de la lactation, atteignait sa plus haute concentration au pic de lactation et ensuite diminuait jusqu’à la fin de la lactation. Les héritabilités journalières moyennes variaient entre 0,29-0,35 ; 0,26-0,40 et 0,22-0,37 pour les différents indicateurs méthane étudiés au cours des trois premières lactations. Les plus grandes différences entre les valeurs d’élevage estimées pour des taureaux ayant des filles en production émettant le plus et le moins de méthane étaient de 24,18 ; 29,33 et 27,77 kg par lactation pour les trois premières lactations. Des corrélations faiblement négatives ont été observées entre les indicateurs CH4 et la quantité de lait. À l’inverse, des corrélations positives ont été estimées entre ces mêmes indicateurs et les taux en matières grasses et en protéines. Conclusions. Cette étude montre la possibilité de prédire des indicateurs méthane issus de la littérature et utilisant les concentrations en acides gras dans la matière grasse laitière à partir de la spectrométrie MIR. De plus, cette étude suggère également à partir des paramètres génétiques obtenus l’existence d’une variabilité phénotypique et génétique des quantités de méthane éructées par les vaches laitières Holstein.

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