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.

Detection of clinical mastitis with the help of a thermal camera

Increasing dairy farm size and increase in automation in livestock production require that new methods are used to monitor animal health. In this study, a thermal camera was tested for its capacity to detect clinical mastitis. Mastitis was experimentally induced in 6 cows with 10 mu g of Escherichia coli lipopolysaccharide (LPS). The LPS was infused into the left forequarter of each cow, and the right forequarters served as controls. Clinical examination for systemic and local signs and sampling for indicators of inflammation in milk were carried out before morning and evening milking throughout the 5-d experimental period and more frequently on the challenge day. Thermal images of experimental and control quarters were taken at each sampling time from lateral and medial angles. The first signs of clinical mastitis were noted in all cows 2 h postchallenge and included changes in general appearance of the cows and local clinical signs in the affected udder quarter. Rectal temperature, milk somatic cell count, and electrical conductivity were increased 4 h postchallenge and milk N-acetyl-beta-D-glucosaminidase activity 8 h postchallenge. The thermal camera was successful in detecting the 1 to 1.5 degrees C temperature change on udder skin associated with clinical mastitis in all cows because temperature of the udder skin of the experimental and control quarters increased in line with the rectal temperature. Yet, local signs on the udder were seen before the rise in udder skin and body temperature. The udder represents a sensitive site for detection of any febrile disease using a noninvasive method. A thermal camera mounted in a milking or feeding parlor could detect temperature changes associated with clinical mastitis or other diseases in a dairy herd.

Bovine mastitis caused by coagulase-negative staphylococci : host response and bacterial factors

Coagulase-negative staphylococci (CNS) are the most common bacteria isolated in bovine subclinical mastitis in many countries, and also a frequent cause of clinical mastitis. The most common species isolated are Staphylococcus (S) chromogenes, S. simulans, S. epidermidis, and S. xylosus. One half of the intramammary infections (IMI) caused by CNS persist in the udder. The pathogenesis of IMI caused by CNS is poorly understood. This dissertation focuses on host response in experimental intramammary infection induced by S. chromogenes, S. epidermidis and S. simulans. Model for a mild experimental CNS infection was developed with S. chromogenes (study I). All cows were infected and most developed subclinical mastitis. In study II the innate immune response to S. epidermidis and S. simulans IMI was compared in eight cows using a crossover design. A larger dose of bacteria was used to induce clinical mastitis. All cows became infected and showed mild to moderate clinical signs of mastitis. S. simulans caused a slightly stronger innate immune response than S. epidermidis, with significantly higher concentrations of the interleukins IL-1beta and IL-8 in the milk. The spontaneous elimination rate of the 16 IMIs was 31%, with no difference between species. No significant differences were recorded between infections eliminated spontaneously or remaining persistent, although the response was stronger in IMIs eliminated spontaneously, except the concentration of TNF-α, which remained elevated in persistent infections. Lactoferrin (Lf) is a component of the humoral defence of the host and is present at low concentrations in the milk. The concentration of Lf in milk is high during the dry period, in colostrum, and in mastitic milk. The effect of an inherent, high concentration of Lf in the milk on experimental IMI induced with S. chromogenes was studied in transgenic cows that expressed recombinant human Lf in their milk. Human Lf did not prevent S. chromogenes IMI, but the host response was milder in transgenic cows than in normal cows, and the former eliminated infection faster. Biofilm production has been suggested to promote persistence of IMI. Phenotypic biofilm formation and slime producing ability of CNS isolates from bovine mastitis was investigated in vitro. One-third of mastitis isolates produced biofilm. Slime production was less frequent for isolates of the most common mastitis causing species S. chromogenes and S. simulans compared with S. epidermidis. No association was found between the phenotypic ability to form biofilm and the persistence of IMI or severity of mastitis. Slime production was associated with persistent infections, but only 8% of isolates produced slime.