Somatic cell gene therapy for diabetes mellitus: engineering a surrogate B-cell

Improved methods of insulin delivery are required for the treatment of insulin-dependent diabetes mellitus (IDDM) to achieve a more physiological profile of glucose homeostasis. Somatic cell gene therapy offers the prospect that insulin could be delivered by an autologous cell implant, engineered to secrete insulin in response to glucose. This study explores the feasibility of manipulating somatic cells to behave as a surrogate insulin-secreting β-cells. Initial studies were conducted using mouse pituitary AtT20 cells as a model, since these cells possess an endogenous complement of enzymes capable of processing proinsulin to mature insulin. Glucose sensitive insulin secretion was conferred to these cells by transfection with plasmids containing the human preproinsulin gene (hppI-1) and the GLUT2 gene for the glucose transporter isoform 2. Insulin secretion was responsive to changes in the glucose concentration up to about 50μM. Further studies to up-rate this glucose sensitivity into the mM range will require manipulation of the hexokinase and glucokinase enzymes. Intraperitoneal implantation of the manipulated AtT20 cells into athymic nude mice with streptozotocin-induced diabetes resulted in decreased plasma glucose concentrations. The cells formed vascularised tumours in vivo which were shown to contain insulin-secreting cells. To achieve proinsulin processing in non-endocrine cells, co-transfection with a suitable enzyme, or mutagenesis of the proinsulin itself are necessary. The mutation of the human preproinsulin gene to the consensus sequence for cleavage by the subtilisin-like serine protease, furin, was carried out. Co-transfection of human fibroblasts with wild-type proinsulin and furin resulted in 58% conversion to mature insulin by these cells. Intraperitoneal implantation of the mature-insulin secreting human fibroblasts into the diabetic nude mouse animal model gave less encouraging results than the AtT20 cells, apparently due to poor vascularisation. Cell aggregations removed from the mice at autopsy were shown to contain insulin secreting cells only at the periphery. This thesis provides evidence that it is possible to construct, by cellular engineering, a glucose-sensitive insulin-secreting surrogate β-cell. Therefore, somatic cell gene therapy offers a feasible alternative for insulin delivery in IDDM patients.

Cow, farm, and herd management factors in the dry period associated with raised somatic cell counts in early lactation

This study investigated cow characteristics, farm facilities, and herd management strategies during the dry period to examine their joint influence on somatic cell counts (SCC) in early lactation. Data from 52 commercial dairy farms throughout England and Wales were collected over a 2-yr period. For the purpose of analysis, cows were separated into those housed for the dry period (6,419 cow-dry periods) and those at pasture (7,425 cow-dry periods). Bayesian multilevel models were specified with 2 response variables: ln SCC (continuous) and SCC >199,000 cells/mL (binary), both within 30 d of calving. Cow factors associated with an increased SCC after calving were parity, an SCC >199,000 cells/mL in the 60 d before drying off, increasing milk yield 0 to 30 d before drying off, and reduced DIM after calving at the time of SCC estimation. Herd management factors associated with an increased SCC after calving included procedures at drying off, aspects of bedding management, stocking density, and method of pasture grazing. Posterior predictions were used for model assessment, and these indicated that model fit was generally good. The research demonstrated that specific dry-period management strategies have an important influence on SCC in early lactation.

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.

Impact d’une infection intra-mammaire causée par Staphylococcus aureus ou un staphylocoque coagulase-négative présente en début de lactation chez les taures laitières

L’objectif de cette étude était de déterminer l’impact d’une infection intra-mammaire (IIM) subclinique causée par staphylocoque coagulase-négative (SCN) ou Staphylococcus aureus diagnostiquée durant le premier mois de lactation chez les taures sur le comptage de cellules somatiques (CCS), la production laitière et le risque de réforme durant la lactation en cours. Des données bactériologiques provenant d’échantillons de lait composites de 2 273 taures Holstein parmi 50 troupeaux ont été interprétées selon les recommandations du National Mastitis Council. Parmi 1 691 taures rencontrant les critères de sélection, 90 (5%) étaient positives à S. aureus, 168 (10%) étaient positives à SCN et 153 (9%) étaient négatives (aucun agent pathogène isolé). Le CCS transformé en logarithme népérien (lnCCS) a été modélisé via une régression linéaire avec le troupeau comme effet aléatoire. Le lnCCS chez les groupes S. aureus et SCN était significativement plus élevé que dans le groupe témoin de 40 à 300 jours en lait (JEL) (P < 0.0001 pour tous les contrastes). La valeur journalière du lnSCC chez les groupes S. aureus et SCN était en moyenne 1.2 et 0.6 plus élevé que le groupe témoin respectivement. Un modèle similaire a été réalisé pour la production laitière avec l’âge au vêlage, le trait génétique lié aux parents pour la production laitière et le logarithme népérien du JEL de la pesée inclus. La production laitière n’était pas statistiquement différente entre les 3 groupes de culture de 40 à 300 JEL (P ≥ 0.12). Les modèles de survie de Cox ont révélé que le risque de réforme n’était pas statistiquement différent entre le groupe S. aureus ou SCN et le groupe témoin (P ≥ 0.16). La prévention des IIM causées par SCN et S. aureus en début de lactation demeure importante étant donné leur association avec le CCS durant la lactation en cours.

Facteurs de risque modifiables associés à l’incidence, l’élimination et la prévalence d’infections intra-mammaires chez la vache laitière en lactation

La mammite subclinique est un problème de santé fréquent et coûteux. Les infections intra-mammaires (IIM) sont souvent détectées à l’aide de mesures du comptage des cellules somatiques (CCS). La culture bactériologique du lait est cependant requise afin d’identifier le pathogène en cause. À cause de cette difficulté, pratiquement toutes les recherches sur la mammite subclinique ont été centrées sur la prévalence d’IIM et les facteurs de risque pour l’incidence ou l’élimination des IIM sont peu connus. L’objectif principal de cette thèse était d’identifier les facteurs de risque modifiables associés à l’incidence, l’élimination et la prévalence d’IIM d’importance dans les troupeaux laitiers Canadiens. En premier lieu, une revue systématique de la littérature sur les associations entre pratiques utilisées à la ferme et CCS a été réalisée. Les pratiques de gestion constamment associées au CCS ont été identifiées et différentiées de celles faisant l’objet de rapports anecdotiques. Par la suite, un questionnaire bilingue a été développé, validé, et utilisé afin de mesurer les pratiques de gestion d’un échantillon de 90 troupeaux laitiers canadiens. Afin de valider l’outil, des mesures de répétabilité et de validité des items composant le questionnaire ont été analysées et une évaluation de l’équivalence des versions anglaise et française a été réalisée. Ces analyses ont permis d’identifier des items problématiques qui ont du être recatégorisés, lorsque possible, ou exclus des analyses subséquentes pour assurer une certaine qualité des données. La plupart des troupeaux étudiés utilisaient déjà la désinfection post-traite des trayons et le traitement universel des vaches au tarissement, mais beaucoup des pratiques recommandées n’étaient que peu utilisées. Ensuite, les facteurs de risque modifiables associés à l’incidence, à l’élimination et à la prévalence d’IIM à Staphylococcus aureus ont été investigués de manière longitudinale sur les 90 troupeaux sélectionnés. L’incidence d’IIM semblait être un déterminant plus important de la prévalence d’IIM du troupeau comparativement à l’élimination des IIM. Le port de gants durant la traite, la désinfection pré-traite des trayons, de même qu’une condition adéquate des bouts de trayons démontraient des associations désirables avec les différentes mesures d’IIM. Ces résultats viennent souligner l’importance des procédures de traite pour l’obtention d’une réduction à long-terme de la prévalence d’IIM. Finalement, les facteurs de risque modifiables associés à l’incidence, à l’élimination et à la prévalence d’IIM à staphylocoques coagulase-négatif (SCN) ont été étudiés de manière similaire. Cependant, afin de prendre en considération les limitations de la culture bactériologique du lait pour l’identification des IIM causées par ce groupe de pathogènes, une approche semi-Bayesienne à l’aide de modèles de variable à classe latente a été utilisée. Les estimés non-ajusté de l’incidence, de l’élimination, de la prévalence et des associations avec les expositions apparaissaient tous considérablement biaisés par les imperfections de la procédure diagnostique. Ce biais était en général vers la valeur nulle. Encore une fois, l’incidence d’IIM était le principal déterminant de la prévalence d’IIM des troupeaux. Les litières de sable et de produits du bois, de même que l’accès au pâturage étaient associés à une incidence et une prévalence plus basse de SCN.

Prédiction de la violation d’un seuil de 400 000 cellules/mL au réservoir de lait à l’aide du portrait et de la dynamique de santé du pis des troupeaux laitiers québécois

Avec la mise en place de la nouvelle limite maximale de 400 000 cellules somatiques par millilitres de lait (c/mL) au réservoir, le mois d’août 2012 a marqué une étape importante en termes de qualité du lait pour les producteurs de bovins laitiers du Canada. L’objectif de cette étude consistait en l’établissement d’un modèle de prédiction de la violation de cette limite au réservoir à l’aide des données individuelles et mensuelles de comptages en cellules somatiques (CCS) obtenues au contrôle laitier des mois précédents. Une banque de donnée DSA comprenant 924 troupeaux de laitiers québécois, en 2008, a été utilisée pour construire un modèle de régression logistique, adapté pour les mesures répétées, de la probabilité d’excéder 400 000 c/mL au réservoir. Le modèle final comprend 6 variables : le pointage linéaire moyen au test précédent, la proportion de CCS > 500 000 c/mL au test précédent, la production annuelle moyenne de lait par vache par jour, le nombre de jours en lait moyen (JEL) au test précédent ainsi que les proportions de vaches saines et de vaches infectées de manière chronique au test précédant. Le modèle montre une excellente discrimination entre les troupeaux qui excèdent ou n’excèdent pas la limite lors d’un test et pourrait être aisément utilisé comme outil supplémentaire de gestion de la santé mammaire à la ferme.

Ermittlung geeigneter Methoden zur Differenzierung und Qualitätsbeurteilung unterschiedlicher Milchqualitäten aus verschiedenen on-farm-Experimenten

Zusammenfassung: Ziel der Arbeit war ein Methodenvergleich zur Beurteilung der Milchqualität unterschiedlicher Herkünfte. Am Beispiel von Milchproben aus unterschiedlicher Fütterung sowie an Milchproben von enthornten bzw. horntragenden Kühen wurde geprüft, welche der angewendeten Methoden geeignet ist, die Vergleichsproben zu unterscheiden (Differenzierungsfähigkeit der Methoden) und inwieweit eine Qualitätsbeurteilung möglich ist (hinsichtlich Milchleistung, Fett-, Eiweiß-, Lactose- (=F,E,L), Harnstoff-gehalt und Zellzahl (=SCC), Säuerungseigenschaften (=SE), Fettsäuremuster (=FS-Muster), Protein- und Metabolit-Zusammensetzung (=Pr&M), Fluoreszenz-Anregungs-Spektroskopie-Eigenschaften (=FAS) und Steigbild-Merkmalen). Zusätzlich wurde vorab die Steigbildmethode (=SB-M) für das Produkt Rohmilch standardisiert und charakterisiert, um die Reproduzierbarkei der Ergebnisse sicherzustellen. Die Untersuchungen zur SB-M zeigten, dass es Faktoren gibt, die einen deutlichen Einfluß auf die Bildmerkmals-Ausprägung aufweisen. Dazu gehören laborseitig die Klimabedingungen in der Kammer, die Verdünnungsstufe der Probe, die Standzeiten der Vorverdünnung (Reaktionen mit der Luft, Alterung usw.), und tagesspezifisch auftretende Effekte, deren Ursache unbekannt ist. Probenseitig sind sehr starke tierindividuelle Effekte auf die Bildmerkmals-Ausprägung festzustellen, die unabhängig von Fütterung, Alter, Laktationsstadium und Genetik auftreten, aber auch Fütterungsbedingungen der Kühe lassen sich in der Bildmerkmals-Ausprägung wiederfinden. Die Art der Bildauswertung und die dabei berücksichtigten Bildmerkmale ist von großer Bedeutung für das Ergebnis. Die im Rahmen dieser Arbeit untersuchten 46 Probenpaare (aus den Fütterungsvergleichen (=FV) und zur Thematik der Hörner) konnten in 91% der Fälle korrekt gruppiert werden. Die Unterschiede konnten benannt werden. Drei FV wurden auf drei biologisch-dynamischen Höfen unter Praxis-Bedingungen durchgeführt (on-farm-Experimente). Es wurden jeweils zwei vergleichbare Gruppen à mindestens 11 Kühen gebildet, die im Cross-Over-Design gefüttert wurden, mit Probennahme am 14. und 21. Tag je Periode. Es wurden folgende FV untersucht: A: Wiesenheu vs. Kleegrasheu (=KG-Heu), B: Futterrüben (=FuR) vs. Weizen (Ergänzung zu Luzernegrasheu ad lib.), C: Grassilage vs. Grasheu. Bei Versuch A sind die Futtereffekte am deutlichsten, Gruppeneffekte sind gering. Die Milch der Wiesenheu-Variante hat weniger CLA’s und n3- FS und mehr mittellangkettige FS (MCT-FS), das Pr&M-Muster weist auf „Gewebereifung und Ausdifferenzierung“ vs. bei KG-Heu „Nährstoff-fülle, Wachstum und Substanz-Einlagerung und die SB zeigen fein ausdifferenzierte Bildmerkmale. Bei Versuch B sind die Futtereffekte ähnlich groß wie die Gruppeneffekte. Bei vergleichbarer Milchleistung weist die Milch der FuR-Variante höhere F- und E-Gehalte auf, sie säuert schneller und mehr, das FS-Muster weist auf eine „intensive“ Fütterung mit vermehrt MCT- FS, und die Pr&M-Untersuchungen charakterisieren sie mit „Eisentransport und Fetttröpfchenbildung“ vs. bei Weizen „mehr Abwehr-, Regulations- und Transportfunktion“ /. „mehr Lipidsynthese“. Die SB charakterisieren mit „große, kräftige Formen, verwaschen“ vs. „kleine, ausdifferenzierte Bildmerkmal“ für FuR vs. Weizen. Die FAS charakterisiert sie mit „Saftfutter-typisch“ vs. „Samentypisch“. Versuch C weist die geringsten Futtereffekt auf, und deutliche Gruppen- und Zeiteffekte. Milchleistung und F,E,L-Gehalte zeigen keinen Futtereffekt. Die Milch der Heu-Variante säuert schneller, und sie weist mehr SCT und MCT- FS auf. Pr&M-Untersuchungen wurden nicht durchgeführt. Die SB charakterisieren bei Heumilch mit „fein, zart, durchgestaltet, hell“, bei Silagemilch mit „kräftig, wäßrig-verwaschen, dunkler“. Die FAS kann keine konsistenten Unterschiede ermitteln. Der Horn-Einfluß auf die Milchprobe wurde an 34 Probenpaaren untersucht. Von 11 Höfen wurden je zwei möglichst vergleichbare Gruppen zusammengestellt, die sich nur im Faktor „Horn“ unterscheiden, und im wöchentlichen Abstand drei mal beprobt. F,E,L, SCC und SE der Proben sowie die FAS-Messungen weisen keine konsistenten signifikanten Unterschiede zwischen den Horn-Varianten auf. Pr&M weisen bei den untersuchten Proben (von zwei Höfen) auf Horneffekte hin: bei Eh eine Erhöhung von Immun-Abwehr-Funktionen, sowie einer Abnahme phosphorylierter C3- und C6-Metabolite und Beta-Lactoglobulin. Mit den SB ließen sich für die gewählten Merkmale (S-Größe und g.B.-Intensität) keine Horneffekte feststellen. FS, Pr&M-Muster sowie Harnstoffgehalt und SB (und z.T. Milchleistung) zeigten je FV ähnliche Effekt-Intensitäten für Futter-, Gruppen- und Zeiteffekte, und konnten die Cross-Over-Effekte gut wiedergeben. F- und E-Gehalte konnten neben tierindividuellen Effekten nur in FV B auch Futtereffekte aufzeigen. In FV C zeigten die SE der Proben den deutlichsten Futtereffekt, die anderen Methoden zeigten hier vorrangig Gruppen-Effekte, gefolgt von Futter- und Zeiteffekten. Die FAS zeigte den SB vergleichbare Ergebnisse, jedoch weniger sensibel reagierend. Die Interpretation von Qualitätsaspekten war bei konsistent differenzierbaren Proben (FV A, B, C) am fundiertesten mit Hilfe der FS möglich, da über die Synthese von FS und beeinflussende Faktoren schon vielfältige Erkenntnisse vorliegen. Das Pr&M-Muster war nach einer weiteren Methodenentwicklung bei der Deutung von Stoffwechselprozessen sehr hilfreich. Die FAS konnte z.T. eine zu der Fütterungsvariante passende Charakterisierung liefern. Für die SB-M fehlt es noch an Referenzmaterial, um Angaben zu Qualitätsaspekten zu machen, wenngleich Probenunterschiede aufgezeigt und Proben-Eigenschaften charakterisiert werden konnten.

Effects of corn silage derived from a genetically modified variety containing two Transgenes on feed intake, milk production, and composition, and the absence of detectable Transgenic deoxyribonucleic acid in milk in holstein dairy cows

The objectives were to compare the chemical composition, nutritive value, feed intake, milk production and composition, and presence in milk of transgenic DNA and the encoded protein Cry1Ab when corn silages containing 2 transgenes (2GM: herbicide tolerance: mepsps and insect resistance: cry1Ab) were fed as part of a standard total mixed ration (TMR) compared with a near isogenic corn silage ( C) to 8 multiparous lactating Holstein dairy cows in a single reversal design study. Cows were fed a TMR ration ad libitum and milked twice daily. Diets contained [ dry matter (DM) basis] 45% corn silage, 10% alfalfa hay, and 45% concentrate (1.66 Mcal of net energy for lactation/kg of DM, 15.8% crude protein, 35% neutral detergent fiber, and 4.1% fat). Each period was 28-d long. During the last 4 d of each period, feed intake and milk production data were recorded and milk samples taken for compositional analysis, including the presence of transgenic DNA and Cry1Ab protein. There was no significant difference in the chemical composition between C and 2GM silages, and both were within the expected range (37.6% DM, 1.51 Mcal of net energy for lactation/kg, 8.6% crude protein, 40% neutral detergent fiber, 19.6% acid detergent fiber, pH 3.76, and 62% in vitro DM digestibility). Cows fed the 2GM silage produced milk with slightly higher protein (3.09 vs. 3.00%), lactose ( 4.83 vs. 4.72%) and solids-not-fat (8.60 vs. 8.40%) compared with C. However, the yield (kg/d) of milk (36.5), 3.5% fat-corrected milk (34.4), fat (1.151), protein (1.106), lactose (1.738), and solids-not-fat ( 3.094), somatic cell count (log(10): 2.11), change in body weight (+ 7.8 kg), and condition score (+ 0.09) were not affected by type of silage, indicating no overall production difference. All milk samples were negative for the presence of transgenic DNA from either trait or the Cry1Ab protein. Results indicate that the 2GM silage modified with 2 transgenes did not affect nutrient composition of the silages and had no effect on animal performance and milk composition. No transgenic DNA and Cry1Ab protein were detected in milk.

Evaluation of milk compositional variables on coagulation properties using partial least squares

The aim of this study was to investigate the effects of numerous milk compositional factors on milk coagulation properties using Partial Least Squares (PLS). Milk from herds of Jersey and Holstein-Friesian cattle was collected across the year and blended (n=55), to maximize variation in composition and coagulation. The milk was analysed for casein, protein, fat, titratable acidity, lactose, Ca2+, urea content, micelles size, fat globule size, somatic cell count and pH. Milk coagulation properties were defined as coagulation time, curd firmness and curd firmness rate measured by a controlled strain rheometer. The models derived from PLS had higher predictive power than previous models demonstrating the value of measuring more milk components. In addition to the well-established relationships with casein and protein levels, CMS and fat globule size were found to have as strong impact on all of the three models. The study also found a positive impact of fat on milk coagulation properties and a strong relationship between lactose and curd firmness, and urea and curd firmness rate, all of which warrant further investigation due to current lack of knowledge of the underlying mechanism. These findings demonstrate the importance of using a wider range of milk compositional variable for the prediction of the milk coagulation properties, and hence as indicators of milk suitability for cheese making.

Effect of blending Jersey and Holstein-Friesian milk on Cheddar cheese processing, composition and quality

The aim of this study was to investigate the effects of numerous milk compositional factors on milk coagulation properties using Partial Least Squares (PLS). Milk from herds of Jersey and Holstein- Friesian cattle was collected across the year and blended (n=55), to maximise variation in composition and coagulation. The milk was analysed for casein, protein, fat, titratable acidity, lactose, Ca2+, urea content, micelles size, fat globule size, somatic cell count and pH. Milk coagulation properties were defined as coagulation time, curd firmness and curd firmness rate measured by a controlled strain rheometer. The models derived from PLS had higher predictive power than previous models demonstrating the value of measuring more milk components. In addition to the well-established relationships with casein and protein levels, CMS and fat globule size were found to have as strong impact on all of the three models. The study also found a positive impact of fat on milk coagulation properties and a strong relationship between lactose and curd firmness, and urea and curd firmness rate, all of which warrant further investigation due to current lack of knowledge of the underlying mechanism. These findings demonstrate the importance of using a wider range of milk compositional variables for the prediction of the milk coagulation properties, and hence as indicators of milk suitability for cheese making.

Genetic Heteroscedasticity for Domestic Animal Traits

Animal traits differ not only in mean, but also in variation around the mean. For instance, one sire’s daughter group may be very homogeneous, while another sire’s daughters are much more heterogeneous in performance. The difference in residual variance can partially be explained by genetic differences. Models for such genetic heterogeneity of environmental variance include genetic effects for the mean and residual variance, and a correlation between the genetic effects for the mean and residual variance to measure how the residual variance might vary with the mean. The aim of this thesis was to develop a method based on double hierarchical generalized linear models for estimating genetic heteroscedasticity, and to apply it on four traits in two domestic animal species; teat count and litter size in pigs, and milk production and somatic cell count in dairy cows. The method developed is fast and has been implemented in software that is widely used in animal breeding, which makes it convenient to use. It is based on an approximation of double hierarchical generalized linear models by normal distributions. When having repeated observations on individuals or genetic groups, the estimates were found to be unbiased. For the traits studied, the estimated heritability values for the mean and the residual variance, and the genetic coefficients of variation, were found in the usual ranges reported. The genetic correlation between mean and residual variance was estimated for the pig traits only, and was found to be favorable for litter size, but unfavorable for teat count.