Effizienz der Kuhherde: Wie viel können wir verbessern?

Von: Monty Kerley, Ph.D.

Meine Zusammenarbeit mit GrowSafe Systems® begann vor über einem Jahrzehnt, als die University of Missouri zum Standort der ersten Installation in den Vereinigten Staaten wurde. Als Professor an der University of Missouri in der Tierwissenschaftlichen Abteilung mit Schwerpunkt auf Wiederkäuerernährung war ich besonders an der GrowSafe Feed Intake-Technologie interessiert. Mein Interesse an der Feed Intake-Technologie rührte daher, dass ich das genetische Potenzial für energetische Effizienz bei Rindern untersuchen und feststellen wollte, ob eine Beziehung zwischen der mitochondrialen Funktion und der energetischen Effizienz besteht. Es war bereits bekannt, dass andere Arten erhebliche Unterschiede in der Stoffwechseleffizienz aufwiesen. Die Geflügel- und Schweineindustrie nutzte genetische Ausreißer für die Stoffwechseleffizienz, um die Futtereffizienz von Nutztieren zu steigern. Wir stellten die Hypothese auf, dass Wiederkäuer diesem Beispiel folgen würden. Mit Die Technologie von GrowSafe und Analytik konnten wir verschiedene Versuche zu natürlichem Fressverhalten, Futtereffizienz und Leistung in einem Forschungsumfeld durchführen.

Wir haben zuerst die mitochondriale Funktion (Atemfrequenz) bei Fleischkälbern mit unterschiedlichen Phänotypen der Restfutteraufnahme (RFI) untersucht. Wir fanden heraus, dass Kälber mit niedrigem RFI (metabolisch effizient) eine schnellere Sauerstoffaufnahme durch die Mitochondrien hatten als Kälber mit hohem RFI. Dieser Befund stützte unsere Hypothese, dass RFI ein Merkmal war, das die metabolische Effizienz oder die energetische Effizienz des Zellstoffwechsels misst, die nicht von der Wachstumsrate (ausgewachsene Größe) oder der Zusammensetzung des Wachstums (Muskel vs. Protein) beeinflusst wird.

Unsere Forschung identifizierte Unterschiede im Komplex I – einem primären Eintrittspunkt für Elektronen in die Atmungskette – der Mitochondrien, der eine Rolle im Energiestoffwechsel spielt, um Unterschiede zwischen RFI-Phänotypen aufzuzeigen. Wir glauben, dass stoffwechseleffizientere Tiere die Fähigkeit haben, Sauerstoff schneller aufzunehmen und ATP-Pools schneller wieder aufzufüllen als weniger effiziente Tiere. Indem das Phosphorylierungsverhältnis schneller aufrechterhalten wird und daher die erforderlichen ATP-Spiegel wieder aufgefüllt werden, wird das Sättigungsgefühl früher erreicht, wodurch weniger Futteraufnahme erforderlich ist. Wird die Aufnahme aus diesem Grund reduziert, weil Säugetiere die Atmung nicht entkoppeln können, dann werden weniger Kohlenhydrate aufgenommen und es muss weniger als Lipid abgelagert werden. Dies passiert, wenn ineffiziente Kälber mit effizienten Kälbern verglichen werden. Ineffiziente Kälber haben mehr subkutane Fettdepots als Kälber mit niedrigem RFI.

Am wichtigsten war uns, dass RFI-Unterschiede zwischen Kälbern einen biologischen Grund für die Unterschiede hatten; Unterschiede im zellulären Energiestoffwechsel zwischen Kälbern mit niedrigem und hohem RFI. Wir haben auch wiederholt in untersuchten Kälberpopulationen einen 1.4-fachen Unterschied in der Trockenmasseaufnahme von Kälbern gemessen, jedoch mit ähnlichen Körpergewichtszunahmen. Die Bandbreite der Futterverwertung der Population betrug ohne Selektion 40 Prozent. Unter der Annahme, dass eine Rinderherde eine normale Verteilung für RFI hat, könnte die Selektion für RFI die Effizienz um 20 Prozent verbessern. Es gibt keine andere einzelne Technologie, die so viel verspricht, die Futterkosten zu senken. Ein Erzeuger, der die genetische Selektion für RFI zu einer Priorität für als Kühe verwendete Bullen und Färsen gemacht hatte, reduzierte die Futterzunahme seiner Kälber im Feedlot um ein Pfund Futter pro Pfund Zuwachs, was eine Reduzierung der Feedlot-Futterkosten um etwa 17 Prozent bedeutet.

Wir haben eine Reihe von Experimenten durchgeführt, um RFI in verschiedenen Phasen der Produktion besser zu verstehen.

1. Das erste Experiment bestand darin, den Einfluss des RFI-Phänotyps auf die Futteraufnahme von weidenden Kühen und die Auswirkung der Verwendung von RFI als Auswahlkriterium auf die energetische Effizienz der Kälber zu messen. Fleischkühe mit niedrigem RFI (effizient) wurden mit Kühen mit hohem RFI für die Futteraufnahme auf der Weide verglichen. Die Futteraufnahme wurde auf der Weide unter Verwendung von Schätzungen des Futterwachstums und der Verdaulichkeit gemessen. Infolgedessen war die Futteraufnahme von Kühen mit negativem RFI um 20 Prozent geringer als die von Kühen mit hohem RFI. Die Möglichkeit, den Heubedarf um 20 Prozent zu reduzieren, hätte große Auswirkungen auf die jährlichen Produktionskosten der Kühe, und die Möglichkeit, den Bedarf an Weidefutter zu reduzieren, würde sich positiv auf die Weidekosten auswirken und den Zustand verbessern, wenn das Futter begrenzt ist, wie z. B. bei Dürre.
2. Wir haben die Milchproduktion bei Fleisch- und gekreuzten Milchkühen gemessen und negative mit positiven RFI-Kühen verglichen. Kühe in jeder Gruppe hatten eine ähnliche Trockenmasseaufnahme, wobei Kühe mit negativem RFI eine um 15 Prozent höhere Milchproduktion aufwiesen.
3. Die bei Mastkälbern gemessenen Effizienzsteigerungen können auch in der Fleischkuhherde auftreten. Ein Erzeuger, der sich über mehrere Generationen für RFI entschieden hat, sah Verbesserungen bei den Kälbern, die über das Feedlot gehalten wurden, wobei die wirtschaftlichen Gewinne durch reduzierte Futterkosten größer waren als die Schlachtkörperprämien, die er erhielt. Die Produktion dieser Kälber wurde erreicht, indem Selektionsdruck für RFI auf Färsen ausgeübt wurde, die in seiner Kuhherde gehalten wurden. Der Erzeuger bemerkte, dass er früher Heu gejagt hatte, um die Kuhherde zu füttern, und jetzt mehr Wiesengras hat, als seine Kühe fressen können. Wir sind zu dem Schluss gekommen, dass die Auswahl für RFI die Winterheukosten senken und zu Kühen führen wird, die ihre Körperkondition besser aufrechterhalten können, wenn das Futter begrenzt ist, wie z. B. während Dürrebedingungen.
4. Wir haben die Wachstumsleistung von Kälbern gemessen, die aus negativen RFI-Vater- und Mutterpaarungen hervorgegangen sind. Wir haben RFI in der Mutter als Kalb nach dem Absetzen, reife nichtlaktierende Kuh und laktierende Kuh gemessen. Der RFI-Wert, der die Leistung der Nachkommen am besten vorhersagte, stammte aus dem Testen der Mutter als Färse, was ein Glücksfall ist, da dies der einfachste Punkt ist, um weibliche Tiere zu testen.

GrowSafe hat bewiesen, dass RFI ein gültiges Merkmal ist, das gemessen und ausgewählt werden muss. RFI sollte, wie jedes Merkmal, nicht als Einzelauswahlstrategie betrachtet werden. RFI ist ein Maß für die energetische Effizienz der Zelle oder wie effizient die Zelle verbrauchtes Futter in Energie umwandelt, die für Wartung und Wachstum verwendet werden kann. Die Selektion auf Rinder mit niedrigem RFI (effizient) kann sich für die Kuhherde auszahlen, indem sie die Heukosten senkt, die Körperkondition bei Futterrestriktionen wie Dürre aufrechterhält und wertvollere Nachkommen produziert. Die Selektion auf RFI-erprobte Genetik und die Verwendung von RFI-EPD-Informationen sollte sich nicht von anderen Merkmalsproduzenten unterscheiden. Am wichtigsten ist, dass die Hervorhebung von RFI für die Kuhherde genauso wichtig ist, wenn nicht sogar wichtiger als für Kälber im Mastbetrieb.