Versuche
Einfluss einer Phosphor reduzierten Fütterung während der Trockenstehfütterung auf Futteraufnahme,Milchleistung, Milchinhaltsstoffe und Gesundheit von hochleistenden Milchkühen! (abgeschlossen)
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Einfluss einer Aminosäurenzulage (Methionin und Lysin) auf Milchleistung, Milchinhaltsstoffe und N-Nutzungseffizienz von hochleistenden Milchkühen! (abgeschlossen)
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Einfluss einer verlängerten Tränkedauer auf Leistung und Gesundheit von Kälbern der Rasse Deutsche Holstein! (laufend)
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Multi-Omics-Analyse der Auswirkungen von intra-uterinem Hitzestress während der Spätträchtigkeit bei Milchkühen auf Leistungs- und Gesundheitsparameter unter besonderer Berücksichtigung des Metaboloms und Epigenoms! (laufend)
Kooperationsprojekt mit:
Professor Dr. Sven König
Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut für Tierzucht und Haustiergenetik
Lehrstuhl für Tierzucht und Haustiergenetik
Dr. Stefan Krebs
Ludwig-Maximilians-Universität München
Gene Center Munich
Das geplante Projekt zielt darauf ab, ein Mehr-Generationen-Tiermodell zu implementieren, um auf transgenerationaler Ebene den Einfluss von intra-uterinen Hitzestress während der Spätträchtigkeit hinsichtlich seiner Auswirkungen auf die Leistung, die Gesundheit und Stoffwechselparameter (Metaboliten) bei Milchkühen und deren Nachkommen zu analysieren. Dabei werden die ausgearbeiteten Phänotypen mit genomischen Varianten, Genexpressionsmustern und DNA-Methylierungsprofilen in Beziehung gesetzt um die "Omics Ebenen" des Phänoms, des Metaboloms, des (Epi-)Genoms und des Transkriptoms interdisziplinär zu berücksichtigen. Von besonderer Bedeutung sind dabei epigenetische Imprinting-Effekte, welche über ein ganzheitliches Modell nachgewiesen und anschließend tierzüchterisch bearbeitet werden können. Ausgehend von einer mehrere Generationen umfassenden Stichprobe von mehr als 20000 genotypisierten Kühen aus Milchkuhtestherden stehen für die genetisch-statischen Modellierungen zunächst Produktions- und Gesundheitsmerkmale im Fokus. Die Schätzung etwaiger Imprintingeffekte und die Lokalisierung assoziierter Chromosomensegmente basiert hier auf der Erstellung einer genomischen Verwandtschaftsmatrix im Sinne einer Varianz-Kovarianzmatrix auf Basis von SNP-Genotypen, sowie spezieller abgeleiteter Varianz-Kovarianzmatrizen für Imprinting-Effekte. Im Rahmen der Modellierung werden simultan auch additiv-genetische und Dominanz-Effekte mitgeschätzt. Die quantitativ-genetischen und genomischen statistischen Analysen erfolgen maßgeblich durch die Projektarbeitsgruppe König (UGI, Expertise bzgl. quantitativ-genetischer und genomischer Modellierungen). Die mit Imprintingeffekten assoziierten genomischen Regionen sind wesentliche Grundlage der Analyse von epigenetischen Prozessen auf Sequenz-Ebene, namentlich DNA-Methylierungs- und Genexpressionsanalysen im Sinne eines zielgerichteten ("targeted") Methylom- und Transkriptom-Sequencing Ansatzes. Hierfür wird anhand der geschätzten Imprinting-, additiven- und dominanz- SNP-Assoziationen ein Kandidatengenpanel erstellt, das alle betrachteten Merkmale abdeckt. Die Analyse der Dynamik der DNA-Methylierungs- und Genexpressionsmuster erfolgt in einem Mehrgenerationen-Tiermodell, wobei die Phänom-Datenbasis um innovative Phänotypen von Milchkühen des Hofguts Neumühle (Phänotypisierung von Metabolomdaten) erweitert wird. Um das Multiorgan-Transkriptom und -Epigenom abzubilden, werden Blutproben in der Mutter- (G0), Tochter- (G1) und Enkelinnengeneration (G2) gewonnen. Für epigenetisch beeinflusste genomische Regionen erfolgen die spezifischen molekulargenetischen Analysen der bestehenden DNA-Methylierungsmuster und des Transkriptoms per "target enrichment" mit anschließender Bisulfit- zw. cDNA-Sequenzierung unter Nutzung von Next-Generation-Sequencing Technologie. Die Sequenz-Analysen erfolgen maßgeblich durch die Projektarbeitsgruppe Krebs (LMU, Expertise bzgl. Next-Generation-Sequencing, Transkriptomanalyse).
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Eine züchterisch verbesserte Futtereffizienz beim Milchrind führt zum einen zu einer verbesserten Produktionseffizienz der Milcherzeugung und stellt zum anderen eine Maßnahme zum aktiven Klimaschutz dar, da bei einer höheren Futtereffizienz geringere Treibhausgas (THG)-Emissionen je Produkteinheit entstehen. Darüber hinaus könnte eine Zucht auf geringeren Methanausstoß einen Beitrag zum Klimaschutz leisten.
Das übergeordnete Projektziel ist die Zucht auf Futteraufnahme, Futtereffizienz und verminderte Methanemissionen in den deutschen Rinderpopulationen. Ein wesentlicher Grundstein sind hier die präzisen, einzeltierbezogenen Daten aus den Versuchsbetrieben. In den 13 deutschen Lehr- und Versuchsbetrieben stehen rund 900 Kühe mit Zugang zu Wiegetrögen (Holstein, Fleckvieh und Braunvieh). Durch diese differenzierte Phänotypisierung soll die Erarbeitung von Grundlagen zu effizienzorientierten Zuchtstrategien (Anpaarung und Zuchtauswahl) erfolgen. Für die Etablierung einer Zuchtwertschätzung muss jedoch eine größere Datenbasis mit höherer Tierzahl geschaffen werden.
Methode: Die im BLE-Projekt optiKuh begonnene, wichtige Datengrundlage für die Züchtung auf Futtereffizienz soll im Projekt eMissionCow weitergeführt und erweitert werden. Beispielsweise sollen die erhobenen Futter- und Tierdaten auf den Versuchsbetrieben mit den Milchanalysen des mittleren Infrarot-Spektrums (MIR-Daten) für die Entwicklung einer MIR-Schätzgleichung für Futtereffizienz genutzt werden. Für die Weiterentwicklung der vorhandenen europäischen Schätzgleichung für Methan, MethaMIR, sollen Methanemissionsmessungen an Fleckviehkühen in Respirationskammern durchgeführt werden.
Für die Weiterentwicklung der vorhandenen europäischen Schätzgleichung für Methan, MethaMIR sollen Methanemissionsmessungen an Fleckviehkühen in Respirationskammern durchgeführt werden.
Mit dieser Weiterentwicklung soll die MethaMIR Gleichung für die beiden wichtigsten Milchkuhrassen in ganz Deutschland nutzbar gemacht werden.
Anschließend soll geprüft werden, ob MIR-Daten zur Charakterisierung von Phänotypen für die Zucht auf geringeren Methanausstoß und höhere Futtereffizienz geeignet sind. Von Vorteil wäre hierbei, dass eine Datenbasis mit deutlich mehr Tieren zur Verfügung stehen würde, wenngleich der Phänotyp am Einzeltier ungenauer erfasst wird als in den Versuchsbetrieben. Ebenso sollen Daten der einzeltierbezogenen Methanemission (Messung mit Laser-Methan-Detektor) in Relation zu Genotyp, Respirationskammer und MIR-Daten gesetzt werden. Ein weiteres Hilfsmerkmal für die Zuchtwertschätzung ist die Beziehungen zwischen Exterieurmerkmalen und Futteraufnahme. Damit kann die Datenbasis für die zukünftige Zuchtwertschätzung Futtereffizienz vergrößert werden.
Organisation von eMissionCow
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Die Idee zum Projekt optiKuh ist aus der Nutztierstrategie der Deutschen Agrarforschungsallianz (DAFA) entstanden.
Insgesamt 15 Projektpartner aus Universitäten, Forschungseinrichtungen des Bundes und der Länder sowie Wirtschaftsunternehmen haben sich zusammengeschlossen, um gemeinsam aktuelle Zukunftsfragen in der Milchkuhhaltung zu bearbeiten:
- Wie muss Futter für Milchkühe sein, damit sie genau so viel fressen, wie sie für Milchleistung und robuste Gesundheit benötigen?
- Mit welcher Sensortechnik können wir von außen feststellen, wie die Versorgung der Kuh tatsächlich ist?
- Wie können Kühe mit robustem Stoffwechsel und guter Futteraufnahme „gezüchtet“ werden?
- Wie können Umweltbelastungen durch Effizienz und Verminderung von Methanemissionen reduziert werden?
Dazu werden fächerübergreifende Untersuchungen in 12 Versuchsbetrieben (u. a. längerfristige Fütterungsversuche mit unterschiedlichen Kraftfutterniveaus und Grobfutterqualitäten) durchgeführt.
Methoden:
- Kombinierte Fütterungs- und Zuchtversuche (Fächerübergreifende Untersuchungen in 12 Versuchsbetrieben) an ca. 1.500 Milchkühen mit Erfassung der Futteraufnahme und Energiesaldo beim Einzeltier (Laktation, Trockenstehzeit) über 2 Jahre oder 100 Laktationstage
- Rassen: Deutsch-Holstein und Fleckvieh
- Grobfutterqualität: 6,5 MJ NEL/kg Trockenmasse (TM) und 6,1 MJ NEL/kg TM
- Kraftfutteraufwand: 250 g/kg energiekorrigierte Milch (ECM) und 150 g/kg ECM
- Genotypisierung der Tiere
- Blut- und Harnproben an definierten Laktationstagen (Stoffwechselparameter)
- Erfassung der Spektraldaten der Milch und Validierung der Kalibrationsgleichungen aus
OptiMIR
- Bestimmung der Methanbildung (mobile Lasermesstechnik, Respirationskammer)
- Ermittlung von Zuchtwerten (Selektion auf Futteraufnahme, Energiebilanz und Stoffwechselstabilität)
- Anwendung und Anpassung des TKI (Transition Kuh Index)
- Einsatz von Pansenboli (pH-Wert-Messung) und „Wiederkauhalftern“
- Zusammenfassung der Daten in einer zentralen Forschungsdatenbank
- Betriebswirtschaftliche Bewertung der Ergebnisse
- Umsetzung der Ergebnisse in Beratung, Schule, Praxis:
- Diskussion der Ergebnisse in entsprechenden Gremien (Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft (DLG)-Ausschuss
Milch und Rindfleischerzeugung, Forum Spitzenbetriebe Milchviehhaltung)
- Umsetzung im Züchtungsbereich (BFB, Arbeitsgemeinschaft Süddeutscher Rinderzucht- und
Besamungsorganisationen, Deutsche Gesellschaft für Züchtungskunde)
- Umsetzung im Fütterungsbereich (Gesellschaft für Ernährungsphysiologie (GfE)-Ausschuss für Bedarfsnormen,
DLG-Arbeitskreis Futter und Fütterung)
- Ableitung konkreter Empfehlungen für die Beratung
- Umsetzung in der Beratung durch die beteiligten Wirtschaftspartner aus Zucht, LKV, Mischfutterindustrie und
Tiergesundheit, sowie durch die beteiligten Landwirtschaftskammern und Landesanstalten
Nutzung der optiKuh-Daten zur Verbesserung der Haltung von Milchkühen durch eine aktuellere Modellierung der Futteraufnahme und Nutzung von Futtereffizienz und Robustheit in Zucht und Tiergesundheitsmanagement! (laufend)