Options for selecting dairy cattle for milk coagulation ability

Lypsylehmien maidon juoksettumiskyvyn jalostuskeinot Väitöskirjassa tutkittiin lypsylehmien maidon juustonvalmistuslaadun parantamista jalostusvalinnan avulla. Tutkimusaihe on tärkeä, sillä yhä suurempi osa maidosta käytetään juustonvalmistukseen. Tutkimuksen kohteena oli maidon juoksettumiskyky, sillä se on yksi keskeisistä juustomäärään vaikuttavista tekijöistä. Maidon juoksettumiskyky vaihteli huomattavasti lehmien, sonnien, karjojen, rotujen ja lypsykauden vaiheiden välillä. Vaikka tankkimaidon juoksettumiskyvyssä olikin suuria eroja karjoittain, karja selitti vain pienen osan juoksettumiskyvyn kokonaisvaihtelusta. Todennäköisesti perinnölliset erot lehmien välillä selittävät suurimman osan karjojen tankkimaitojen juoksettumiskyvyssä havaituista eroista. Hyvä hoito ja ruokinta vähensivät kuitenkin jossain määrin huonosti juoksettuvien tankkimaitojen osuutta karjoissa. Holstein-friisiläiset lehmät olivat juoksettumiskyvyltään ayrshire-rotuisia lehmiä parempia. Huono juoksettuminen ja juoksettumattomuus oli vain vähäinen ongelma holstein-friisiläisillä (10 %), kun taas kolmannes ayrshire-lehmistä tuotti huonosti juoksettuvaa tai juoksettumatonta maitoa. Maitoa sanotaan huonosti juoksettuvaksi silloin, kun juustomassa ei ole riittävän kiinteää leikattavaksi puolen tunnin kuluttua juoksetteen lisäyksestä. Juoksettumattomaksi määriteltävä maito ei saostu lainkaan puolen tunnin aikana ja on siksi erittäin huonoa raaka-ainetta juustomeijereille. Noin 40 % lehmien välisistä eroista maidon juoksettumiskyvyssä selittyi perinnöllisillä tekijöillä. Juoksettumiskykyä voikin sanoa hyvin periytyväksi ominaisuudeksi. Kolme mittauskertaa lehmää kohti riittää varsin hyvin lehmän maidon keskimääräisen juoksettumiskyvyn arvioimiseen. Tällä hetkellä juoksettumiskyvyn suoran jalostamisen ongelmana on kuitenkin automatisoidun, laajamittaiseen käyttöön soveltuvan mittalaitteen puute. Tämän takia väitöskirjassa tutkittiin mahdollisuuksia jalostaa maidon juoksettumiskykyä epäsuorasti, jonkin toisen ominaisuuden kautta. Tällaisen ominaisuuden pitää olla kyllin voimakkaasti perinnöllisesti kytkeytynyt juoksettumiskykyyn, jotta jalostus olisi mahdollista sen avulla. Tutkittavat ominaisuudet olivat sonnien kokonaisjalostusarvossa jo mukana olevat maitotuotos ja utareterveyteen liittyvät ominaisuudet sekä kokonaisjalostusarvoon kuulumattomat maidon valkuais- ja kaseiinipitoisuus sekä maidon pH. Väitöskirjassa tutkittiin myös mahdollisuuksia ns. merkkiavusteiseen valintaan tutkimalla maidon juoksettumattomuuden perinnöllisyyttä ja kartoittamalla siihen liittyvät kromosomialueet. Tutkimuksen tulosten perusteella lehmien utareterveyden jalostaminen parantaa jonkin verran myös maidon juoksettumiskykyä sekä vähentää juoksettumattomuutta ayrshire-rotuisilla lehmillä. Lehmien maitotuotos ja maidon juoksettumiskyky sekä juoksettumattomuus ovat sen sijaan perinnöllisesti toisistaan riippumattomia ominaisuuksia. Myöskin maidon valkuais- ja kaseiinipitoisuuden perinnöllinen yhteys juoksettumiskykyyn oli likimain nolla. Maidon pH:n ja juoksettumiskyvyn välillä oli melko voimakas perinnöllinen yhteys, joten maidon pH:n jalostaminen parantaisi myös maidon juoksettumiskykyä. Todennäköisesti sen jalostaminen ei kuitenkaan vähentäisi juoksettumatonta maitoa tuottavien lehmien määrää. Koska maidon juoksettumattomuus on niin yleinen ongelma suomalaisilla ayrshire-lehmillä, väitöksessä selvitettiin tarkemmin ilmiön taustoja. Kaikissa kolmessa tutkimusaineistoissa noin 10 % ayrshire-lehmistä tuotti juoksettumatonta maitoa. Kahden vuoden kuukausittaisen seurannan aikana osa lehmistä tuotti juoksettumatonta maitoa lähes joka mittauskerralla. Maidon juoksettumattomuus oli yhteydessä lypsykauden vaiheeseen, mutta mikään ympäristötekijöistä ei pystynyt täysin selittämään sitä. Sen sijaan viitteet sen periytyvyydestä vahvistuivat tutkimusten edetessä. Lopuksi tutkimusryhmä onnistui kartoittamaan juoksettumattomuutta aiheuttavat kromosomialueet kromosomeihin 2 ja 18, lähelle DNA-merkkejä BMS1126 ja BMS1355. Tulosten perusteella maidon juoksettumattomuus ei ole yhteydessä maidon juoksettumistapahtumassa keskeisiin kaseiinigeeneihin. Sen sijaan on mahdollista, että juoksettumattomuusongelman aiheuttavat kaseiinigeenien syntetisoinnin jälkeisessä muokkauksessa tapahtuvat virheet. Asia vaatii kuitenkin perusteellista tutkimista. Väitöksen tulosten perusteella maidon juoksettumattomuusgeeniä kantavien eläinten karsiminen jalostuseläinten joukosta olisi tehokkain tapa jalostaa maidon juoksettumiskykyä suomalaisessa lypsykarjapopulaatiossa.

Glycogen debranching enzyme activity in the muscles of meat producing animals

Muscle glycogen exists in two forms: low molecular weight pro-glycogen and high molecular weight macro-glycogen. The degradation of glycogen to glucose 1 phosphate and free glucose is catalysed by glycogen phosphorylase together with glycogen debranching enzyme (GDE). The process in which glycogen is broken down via anaerobic pathways to lactate, results in the acidification of the muscles and has a great influence on meat quality. Thus, the overall aim of this thesis was to characterise the post mortem action of GDE in muscles of meat production animals (pigs, cattle and chickens). Interest was focused on the differences in GDE activity between fast twitch glycolytic muscles and slow twitch oxidative muscles. The effects of pH, temperature, RN genotype (PRKAG3 gene), and of time post mortem on GDE activity were also investigated. This thesis showed that there are differences in GDE activity between animal species and between different muscles of an animal. It was shown that in pigs and cattle, higher GDE activity and phosphorylase activity exists in the fast twitch glycolytic muscles than in slow twitch oxidative muscles of the same animal. Thus, the high activity of these enzymes enables a faster rate of glycogenolysis in glycolytic M. longissimus dorsi compared to oxidative M. masseter. In chicken muscles, the GDE activity was low compared to pig or cattle muscles. Furthermore, the GDE activity in the glycolytic M. pectoralis superficialis was lower than in more oxidative M. quadriceps femoris despite the high phosphorylase activity in the former. The relative ratios between phosphorylase and GDE activity were higher in fast twitch glycolytic muscles than in slow twitch oxidative muscles of all studied animals. This suggests that the relatively low GDE activity compared to the phosphorylase activity in fast twitch glycolytic muscles may be a protection mechanism in living muscle against a very fast pH decrease. Chilling significantly decreased GDE activity and below 15 C porcine GDE was almost inactive. The effect of pH on GDE activity was only minor at the range normally found in post mortem muscles (pH 7.4 to 5.0). The GDE activity remained level for several hours after slaughter. During the first hours post mortem, GDE activity was similar in RN- carrier pigs and in wild type pigs. However, the GDE activity declined faster in M. longissimus dorsi from wild type pigs than in the RN carrier pigs, the difference between genotypes was significant after 24 h post mortem. Pro-glycogen and macro-glycogen contents were higher, pH decrease was faster and ultimate pH was lower in RN- carrier pigs than in wild type pigs. In the RN- carriers, the prolonged high GDE activity level may enable an extended pH decrease and lower ultimate pH in their muscles. In conclusion, GDE is not the main factor determining the rate or the extent of post mortem glycogenolysis, but under certain conditions, such as in very fast chilling, the inhibition of GDE activity in meat may reduce the rate of pH decrease and result in higher ultimate pH. The rate and extent of pH decrease affects several meat quality traits.

The connection between on-farm assessed welfare (A-index) and production parameters of the sows

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää tilalla määritetyn hyvinvoinnin yhteyttä emakoiden tuotantotuloksiin. Hyvinvointia arvioitiin suomalaisen hyvinvointi-indeksin, A-indeksi, avulla. Tuotantotuloksina käytettiin kahta erilaista tuotosaineistoa, jotka molemmat pohjautuivat kansalliseen tuotosseuranta aineistoon. Hyvinvointimääritykset tehtiin 30 porsastuotantosikalassa maaliskuun 2007 aikana. A-indeksi koostuu kuudesta kategoriasta ’liikkumismahdollisuudet’, ’alustan ominaisuudet’, ’sosiaaliset kontaktit’, ’valo, ilma ja melu’, ’ruokinta ja veden saanti’ sekä ’eläinten terveys ja hoidon taso’. Jokaisessa kategoriassa on 3-10 pääosin ympäristöperäistä muuttujaa, jotka vaihtelevat osastoittain. Maksimipistemäärä osastolle on 100. Hyvinvointimittaukset tehtiin porsitus-, tiineytys- ja joutilasosastoilla. Erillisten tiineytysosastojen pienen lukumäärän takia (n=7) tilakohtaiset tiineytys- ja joutilasosastopisteet yhdistettiin ja keskiarvoja käytettiin analyyseissä. Yhteyksiä tuotokseen tutkittiin kahden eri aineiston avulla 1) Tilaraportti aineisto (n=29) muodostuu muokkaamattomista tila- ja tuotostuloksista tilavierailua edeltävän vuoden ajalta, 2) POTSIaineisto (n=30) muodostuu POTSI-ohjelmalla (MTT) muokatusta tuotantoaineistosta, joka sisältää managementtiryhmän (tila, vuosi, vuodenaika) vaikutuksen ensikoiden ja emakoiden pahnuekohtaiseen tuotokseen. Yhteyksiä analysointiin korrelaatio- ja regressioanalyysien avulla. Vaikka osallistuminen tutkimukseen oli vapaaehtoista, molempien tuotantoaineistojen perusteella tutkimustilat edustavat keskituottoista suomalaista sikatilaa. A-indeksin kokonaispisteet vaihtelivat välillä 37,5–64,0 porsitusosastolla ja 39,5–83,5 joutilasosastolla. Tilaraporttiaineistoa käytettäessä paremmat pisteet porsitusosaston ’eläinten terveys ja hoidon taso’ -kategoriasta lyhensivät eläinten lisääntymissykliä, lisäsivät syntyvien pahnueiden ja porsaiden määrää sekä alensivat kuolleena syntyneiden lukumäärää. Regressiomallin mukaan ’eläinten terveys ja hoidon taso’ -kategoria selitti syntyvien porsaiden lukumäärän, porsimisvälin pituuden sekä keskiporsimiskerran vaihtelua. Paremmat pisteet joutilasosaston ’liikkumismahdollisuudet’ kategoriasta alensivat syntyneiden pahnueiden sekä syntyneiden että vieroitettujen porsaiden lukumäärää. Regressiomallin mukaan ensikkopahnueiden osuus ja ”liikkumismahdollisuudet” kategorian pisteet selittivät vieroitettujen porsaiden lukumäärän vaihtelua. POTSI-aineiston yhteydessä kuolleena syntyneiden porsaiden lukumäärän aleneminen oli ensikoilla yhteydessä parempiin porsitusosaston ’sosiaalisiin kontakteihin’ ja emakoilla puolestaan joutilasosaston parempiin ’eläinten terveys ja hoidon taso’ pisteisiin. Kahden eri tuotantoaineiston avulla saadut tulokset erosivat toisistaan. Seuraavissa tutkimuksissa onkin suositeltavampaa käyttää Tilaraporttiaineistoja, joissa tuotokset ilmoitetaan vuosikohtaisina. Tämän tutkimuksen perusteella hyvinvoinnilla ja tuotoksella on yhteyksiä, joilla on myös merkittävää taloudellista vaikutusta. Erityisesti hyvä eläinten hoito ja eläinten terveys lisäävät tuotettujen porsaiden määrää ja lyhentävät lisääntymiskiertoa. Erityishuomiota tulee kiinnittää vapaana olevien joutilaiden emakoiden sosiaaliseen stressiin ja rehunsaannin varmistamiseen kaikille yksilöille.