Concentrate feeding strategies for growing and finishing dairy bulls offered grass silage-based diets

The first aim of this thesis was to produce data for evaluating, developing and recommending biologically and economically efficient energy and protein feeding strategies for growing and finishing dairy bulls offered grass silage-based diets. The second aim was to calculate the energy and protein supplies of the dairy bulls fed different grass silage-cereal-based diets and, based on this, to estimate the possible need to revise the current Finnish energy and protein recommendations for growing dairy bulls. The third aim was to demonstrate the phosphorus supply of dairy bulls fed grass silage-cereal-based diets with or without protein supplementation in relation to current feeding recommendations for phosphorus. The results indicate that protein supplement is not needed for finishing dairy bulls (live weight more than 250 kg) when they are fed good-quality grass silage (digestible organic matter more than 650 g/kg dry matter, restricted fermentation with low concentrations of fermentation acids and ammonia N) and grain-based concentrate with a moderate (300-700 g/kg dry matter) concentrate level. The results also suggest that with total mixed ration feeding it is possible to use rather high concentrate proportions (700 g/kg dry matter) in feeding dairy bulls. According to this study, barley fibre is a suitable energy supplement with good-quality silage for growing dairy bulls. The results suggest that 50% of barley grain can be replaced with barley fibre without affecting growth. Also oats is a suitable energy supplement for dairy bulls. However, as a consequence of decreased energy intake, the gain and feed conversion of the bulls were slightly reduced in this study when barley grain was replaced by oats in the diet. Ultimately, the rationality of the use of barley fibre and oats in the future will depend on the price in relation to other concentrates. During the feeding experiments the calculated supply of energy was 10% higher than in the Finnish feeding recommendations for the present growth rate. This indicates that there is a need to update the Finnish feeding recommendations for dairy-breed growing bulls, and further calculations are needed for the energy supply of growing dairy bulls. The calculated supply of AAT (amino acids absorbed from the small intestine) was 38% higher than in the Finnish feeding recommendations for the present growth. Possibly, the present AAT-PBV system is not an optimal protein evaluation system for growing dairy bulls more than 250 kg live weight. The calculations based on the feeding experiments and the Finnish feeding recommendations indicate that in most cases the dairy bulls (live weight more than 250 kg) received enough P from the basic grass silage cereal-based diets without additional mineral feeds. Therefore there is no need to add P in the form of mineral mixtures.

Influence of harvesting strategy on nutrient supply and production of dairy cows consuming diets based on grass and red clover silage

The main objective of this thesis was to elucidate the effects of regrowth grass silage and red clover silage on nutrient supply and milk production of dairy cows as compared with primary growth grass silages. In the first experiment (publication I), two primary growth and four regrowth grass silages were harvested at two stages of growth. These six silages were fed to 24 lactating dairy cows with two levels of concentrate allowance. Silage intake and energy corrected milk yield (ECM) responses, and the range in these response variables between the diets, were smaller when regrowth silages rather than primary growth silages were fed. Milk production of dairy cows reflected the intake of metabolizable energy (ME), and no differences in the ME utilization were found between the diets based on silages harvested from primary growth and regrowth. The ECM response to increased concentrate allowance was, on average, greater when regrowth rather than primary growth silages were fed. In the second experiment (publication II), two silages from primary growth and two from regrowth used in I were fed to rumen cannulated lactating dairy cows. Cows consumed less feed dry matter (DM), energy and protein, and produced less milk, when fed diets based on regrowth silages rather than primary growth silages. Lower milk production responses of regrowth grass silage diets were mainly due to the lower silage DM intake, and could not be accounted for by differences in energy or protein utilization. Regrowth grass silage intake was not limited due to neutral detergent fibre (NDF) digestion or rumen fill or passage kinetics. However, lower intake may be at least partly attributable to plant diseases such as leaf spot infections, dead deteriorating material or abundance of weeds, which are all higher in regrowth compared with primary growth, and increase with advancing regrowth. In the third experiment (publications III and IV), red clover silages and grass silages harvested at two stages of growth, and a mixed diet of red clover and grass silages, were fed to five rumen cannulated lactating dairy cows. In spite of the lower average ME intake for red clover diets, the ECM production remained unchanged suggesting more efficient utilisation of ME for red clover diets compared with grass diets. Intake of N, and omasal canal flows of total non-ammonia N (NAN), microbial and non-microbial NAN were higher for red clover than for grass silage diets, but were not affected by forage maturity. Delaying the harvest tended to decrease DM intake of grass silage and increase that of red clover silage. The digestion rate of potentially digestible NDF was faster for red clover diets than for grass silage diets. Delaying the harvest decreased the digestion rate for grass but increased it for red clover silage diets. The low intake of early-cut red clover silage could not be explained by silage digestibility, fermentation quality, or rumen fill but was most likely related to the nutritionally suboptimal diet composition because inclusion of moderate quality grass silage in mixed diet increased silage DM intake. Despite the higher total amino acid supply of cows fed red clover versus grass silage diets, further milk production responses on red clover diets were possibly compromised by an inadequate supply of methionine as evidenced by lower methionine concentration in the amino acid profile of omasal digesta and plasma. Increasing the maturity of ensiled red clover does not seem to affect silage DM intake as consistently as that of grasses. The efficiency of N utilization for milk protein synthesis was lower for red clover diets than for grass diets. It was negatively related to diet crude protein concentration similarly to grass silage diets.

Digestion capasity, nutrient digestibilities and physico-chemical conditions in the intestine influenced by the age of growing turkeys

Six experiments have been conducted to examine digestibility and feeding value of domestic Finnish fibre-rich cereals (barley and oats as compared to maize and wheat) and protein sources (rapeseed meal and cake, peas, faba beans, lupin seeds) for growing turkeys and to investigate effects of age of the birds (from 3 to 12 weeks of age) on digestion process and estimated nutrient digestibility and energy values. Besides, an objective of the study was to test applications of digestibility research methodology for turkeys. Total tract digestibility and apparent metabolizable energy (AME) was assayed in experimental cages using excreta collection, and a slaughter method was applied to sample small intestinal digesta for determination of apparent ileal crude protein digestibility (AICPD), jejuno-duodenal digesta viscosity and caecal volatile fatty acid (VFA) concentration. Digesta viscosity decreased and caecal VFA production increased with age of growing turkeys. Digesta retention times in the small intestine were generally longer in the older birds than in the younger ones. Crude fat digestibility and AME increased with age of growing turkeys, especially with viscous diets. AICPD seemed to decrease with age in most cases. Supplementation with β-gucanase-xylanase decreased viscosity, improved crude fat digestibility and metabolizable energy value and increased VFA production especially in barley-fed turkeys and especially in the young birds. Poor protein digestibility and low energy value of rapeseed meal and rapeseed cake decreased their feeding value for turkeys. In addition, a typical goitrogenic effect of rapeseed feeding was detected. Use of legume seeds as feed for growing turkeys is limited mostly by the low energy value in lupin seeds and the low ileal protein and amino acid digestibility in faba beans. Digestibility of fibre-rich protein sources was not improved with age of the turkeys. Euthanizing the turkeys for AICPD determination by carbon dioxide and bleeding led to lower digestibility values than mechanical stunning and cervical dislocation, suggesting inferiority of carbon dioxide stunning in experimental use. Comparison of AICPD and AME results obtained using different markers showed that considerable differences may occur, especially on total tract level, when acid-insoluble ash gave considerably lower AME values than titanium dioxide and chromic oxide.

Säilörehun sulavuuden sekä väkirehu- ja valkuaistäydennyksen vaikutukset maidontuotannossa

Tilakohtaiset tekijät voivat vaikuttaa niin, että säilörehu korjataan nykyisiä korjuuaikasuosituksia myöhemmin. Tämän maisterintutkielman tavoitteena oli tutkia, paljonko väkirehua tarvitaan kompensoimaan säilörehun erittäin heikkoa sulavuutta. Lisäksi selvitettiin voiko säilörehun huonoa sulavuutta kompensoida väkirehun raakavalkuaispitoisuutta lisäämällä, eli onko väkirehun valkuaispitoisuudella ja säilörehun D-arvolla (sulavan orgaanisen aineen pitoisuus kuiva-aineessa) yhdysvaikutusta. Yhtenä näkökulmana oli myös pohtia säilörehun sadonmuodostusta. Kokeessa oli 36 lehmää ja 6 ensikkoa. Väkirehuna oli teollista täysrehua 9 kg ja 12 kg päivässä. Väkirehujen raakavalkuaispitoisuudet olivat 142 (RV14), 183 (RV18) ja 210 (RV21) g/kg ka. Säilörehuina olivat ensimmäisen sadon nurmisäilörehut, joiden D-arvot olivat 692 (D69) ja 654 (D65) g/kg ka. D-arvo heikkeni korjuuaikojen välillä nyt tehdyssä kokeessa 2,6 g/kg ka päivässä. Säilörehun kuiva-ainesato ei juuri lisääntynyt korjuuaikaa myöhästytettäessä. Säilörehun D-arvon pienentyessä 10 g/kg ka säilörehun syönti väheni 0,42 kg ka. Väkirehun määrän lisääminen vähensi säilörehun syöntiä säilörehun sulavuudesta riippumatta 0,49 kg/kg väkirehun kuiva-ainetta. Väkirehun raakavalkuaispitoisuuden lisääntyminen lisäsi säilörehun syöntiä 0,12 kg ka per10 g/kg ka väkirehun raakavalkuaispitoisuudessa. Energiakorjattu maitotuotos (ekm) pieneni 0,59 kg säilörehun D-arvon pienentyessä 10 g/kg ka. Säilörehun sulavuuden heikentyessä maidon rasva- ja valkuaispitoisuudet eivät muuttuneet, mutta valkuais-, rasva- ja laktoosituotokset pienenivät. Energiakorjattu maitotuotos lisääntyi 0,76 kg per lisätty väkirehun kuiva-ainekilo. D65-säilörehun huonompi sulavuus D69-säilörehuun verrattuna kompensoitiin lisäämällä 3,7 kg ka väkirehua. D-arvo ei vaikuttanut väkirehun maitotuotosvasteeseen. Väkirehun valkuaispitoisuuden lisääntyessä 10 g/kg ka ekm-tuotos lisääntyi 0,26 kg, mutta säilörehun sulavuus ei vaikuttanut vasteeseen. Typen hyväksikäyttö parani väkirehun valkuaispitoisuutta ja väkirehun määrää vähennettäessä ja säilörehun sulavuuden heikentyessä. Muuntokelpoisen energian hyväksikäyttö sitä vastoin tehostui, kun väkirehun määrä väheni ja säilörehun sulavuus heikkeni. Tutkimuksen mukaan väkirehun määrän lisääminen kompensoi D-arvon pienenemistä, kun säilörehun sulavuus pieneni D69:sta D65:een karjan ekm:n vuosituotoksen ollessa noin 9000 kg. Säilörehun D-arvon pienenemistä ei tässä tapauksessa voitu korvata väkirehun valkuaispitoisuutta lisäämällä. Tämän kokeen erittäin myöhään korjatun ensimmäisen niiton sulavuus jäi huomattavan korkeaksi verrattuna nurmen kasvua ennustavaan malliin eikä sato kehittynyt lineaarisesti.

Eri maitohappobakteerien ja niiden annostustason vaikutus säilörehun käymislaatuun ja aerobiseen stabiilisuuteen

Tämän maisterin tutkielman tarkoituksena oli testata eri maitohappobakteerien ja niiden annostustason vaikutusta säilörehun käymislaatuun ja aerobiseen stabiilisuuteen. Biologisilla säilöntäaineilla eli ympeillä säilöttyjen rehujen laatua verrattiin kontrolleina toimiviin painorehuun ja muurahaishapolla tehtyyn rehuun. Koerehut tehtiin Helsingin yliopiston Maataloustieteiden laitoksella 7.6.2010. Timotei (Phleum pratense) - nurminata (Festuca pratensis) kasvusto korjattiin tähkimisen alkuvaiheessa D-arvon ollessa 711 g/kg ka. Nurmikasvuston kuiva-ainepitoisuus oli 170 g/kg heti niiton jälkeen määritettäessä ja neljän tunnin esikuivauksen jälkeen 208 g/kg. Rehuraaka-aine jaettiin kuuteen erään, joihin lisättiin säilöntäaine. Säilöntäainekäsittelyt olivat: 1) ei säilöntäainetta (painorehu), 2) muurahaishappo (100 %:na 4 l/t), 3) Lactobacillus plantarum ja Pediococcus acidilactici 1x10? pmy/g sekä pektinaasi-, ksylanaasi- ja sellulaasientsyymi, 4) L. plantarum 1x10? pmy/g, 5) L. plantarum 1x10? pmy/g ja 6) L. plantarum ja L. buchneri 2x10? pmy/g. Rehut säilöttiin laboratoriosiiloissa kolmena rinnakkaisena. Laboratoriosiilojen lisäksi rehua säilöttiin jokaisesta säilöntäainekäsittelystä kuuteen rinnakkaiseen minisiiloon säilönnän alkuajan fermentaation ja rehujen pH:n muutoksen seuraamiseksi. Minisiiloista seurattiin kaasuntuotantoa 21 päivän ajan. Raaka-aineen koostumus ja rehujen säilönnällinen laatu sekä aerobinen stabiilisuus määritettiin. Säilörehujen kuiva-ainepitoisuus oli suhteellisen pieni (n. 210 g/kg), jotta voitiin testata biologisten säilöntäaineiden tehoa märässä rehussa. Kosteassa rehussa biologisten säilöntäaineiden toiminnan onnistuminen on haastavaa. Koska raaka-aineen sokeripitoisuus oli kuitenkin erittäin suuri (196 g/kg ka), onnistui ymppirehujen säilöntä hyvin. Kaikkien koerehujen pH oli alle 4:n. Painorehu ei täyttänyt hyvän rehun kriteerejä ammoniumtypen osalta. Muurahaishapporehu oli laadultaan tyydyttävää etikkahapon pitoisuuden osalta. Rehussa tapahtui epätyypillistä etanolikäymistä hiivojen toimesta, jonka johdosta rehussa muodostui suuri määrä kaasua säilönnän aikana. Muurahaishapporehu ei kuitenkaan lämmennyt aerobisen stabiilisuuden mittauksen aikana, johtuen todennäköisesti suuresta etikkahapon määrästä ja toisaalta pienestä sokerin määrästä. Maitohappobakteerisäilöntäaineilla saatiin käymislaadultaan parempaa säilörehua verrattuna painorehuun, lukuun ottamatta maitohappobakteeri-entsyymirehua. Entsyymilisäyksestä ei todennäköisesti ollut hyötyä rehun säilöntälaadun kannalta. Raaka-aineen suuren sokeripitoisuuden johdosta säilörehussa oli koko säilönnän ajan tarpeeksi sokeria maitohappobakteerien käytettäväksi ja sokeri toimi siten substraattina haitallisille mikrobeille tuottaen suuren etikkahappopitoisuuden. Maitohappobakteeri-entsyymiseoksella tehty rehu oli etikkahappopitoisuuden perusteella heikkolaatuista. Lactobacillus plantarumin molemmilla annostustasoilla (1x10? ja 1x10? pmy/g rehua) saatiin laadultaan hyvää rehua. Suuri sokeripitoisuus molemmissa rehuissa johtui todennäköisesti raaka-aineen tavallista suuremmasta sokerin määrästä. Molempien rehujen maitohappo-etikkahappo-suhde oli melko korkea, viitaten homofermentatiiviseen maitohappokäymiseen. Lactobacillus buchneri –lisäyksellä rehu oli säilönnälliseltä laadultaan hyvää. Heterofermentatiivisen ympin lisäys nosti tyypillisesti rehun pH:ta sekä pienensi maitohappoetikkahappo-suhdelukua verrattuna homofermentatiiviseen ymppiin. L. buchneri –lisäys paransi hieman säilörehun aerobista stabiilisuutta verrattuna homofermentatiivisella maitohappobakteerilla säilöttyyn rehuun, mutta tulos ei ollut tilastollisesti merkitsevä.

Lypsylehmän energiataseen mallintaminen tuotoskauden alkuvaiheessa

Energiataseen mallinnus on osa KarjaKompassi-hankkeeseen liittyvää kehitystyötä. Tutkielman tavoitteena oli kehittää lypsylehmän energiatasetta etukäteen ennustavia ja tuotoskauden aikana saatavia tietoja hyödyntäviä matemaattisia malleja. Selittävinä muuttujina olivat dieetti-, rehu-, maitotuotos-, koelypsy-, elopaino- ja kuntoluokkatiedot. Tutkimuksen aineisto kerättiin 12 Suomessa tehdyistä 8 – 28 laktaatioviikon pituisesta ruokintakokeesta, jotka alkoivat heti poikimisen jälkeen. Mukana olleista 344 lypsylehmästä yksi neljäsosa oli friisiläis- ja loput ayshire-rotuisia. Vanhempien lehmien päätiedosto sisälsi 2647 havaintoa (koe * lehmä * laktaatioviikko) ja ensikoiden 1070. Aineisto käsiteltiin SAS-ohjelmiston Mixed-proseduuria käyttäen ja poikkeavat havainnot poistettiin Tukeyn menetelmällä. Korrelaatioanalyysillä tarkasteltiin energiataseen ja selittävien muuttujien välisiä yhteyksiä. Energiatase mallinnettiin regressioanalyysillä. Laktaatiopäivän vaikutusta energiataseeseen selitettiin viiden eri funktion avulla. Satunnaisena tekijänä mallissa oli lehmä kokeen sisällä. Mallin sopivuutta aineistoon tarkasteltiin jäännösvirheen, selitysasteen ja Bayesin informaatiokriteerin avulla. Parhaat mallit testattiin riippumattomassa aineistossa. Laktaatiopäivän vaikutusta energiataseeseen selitti hyvin Ali-Schaefferin funktio, jota käytettiin perusmallina. Kaikissa energiatasemalleissa vaihtelu kasvoi laktaatioviikosta 12. alkaen, kun havaintojen määrä väheni ja energiatase muuttui positiiviseksi. Ennen poikimista käytettävissä olevista muuttujista dieetin väkirehuosuus ja väkirehun syönti-indeksi paransivat selitysastetta ja pienensivät jäännösvirhettä. Ruokinnan onnistumista voidaan seurata maitotuotoksen, maidon rasvapitoisuuden ja rasva-valkuaissuhteen tai EKM:n sisältävillä malleilla. EKM:n vakiointi pienensi mallin jäännösvirhettä. Elopaino ja kuntoluokka olivat heikkoja selittäjiä. Malleja voidaan hyödyntää karjatason ruokinnan suunnittelussa ja seurannassa, mutta yksittäisen lehmän energiataseen ennustamiseen ne eivät sovellu.

Lipeäkäsitellyn vehnän vaikutus lypsylehmien syöntiin ja tuotokseen vapaalla seosrehuruokinnalla

Lipeä on vahva emäs, jonka on havaittu lisäävän hemiselluloosan ja ligniinin hydrolyysiä pötsissä. Näin ollen lipeäkäsittelyllä on mahdollista korvata viljan mekaaninen litistys ja jauhatus. Seosrehuruokinnalla, jonka osana on lipeäkäsitelty vilja, on mahdollista vähentää liiallisesta tärkkelyksestä aiheutuvia metabolisia ongelmia pötsissä. Tämän tutkielman tarkoituksena oli selvittää lipeäkäsitellyn vehnän vaikutusta lypsylehmien syöntiin ja tuotokseen ad libitum seosrehuruokinnoilla. Ruokinnoissa korvattiin kuivaa murskattua vehnää asteittain kokonaisella lipeäkäsitellyllä vehnällä. Kontrollina oli perinteisesti käytetty kuiva, murskattu ohra-kaura seos. Koe tehtiin Ruotsin maatalousyliopiston (SLU) maataloustieteiden laitoksella Uumajassa. Koe alkoi syyskuussa ja päättyi joulukuussa 2010. Kokeessa oli 17 useamman kerran poikinutta lehmää ja 6 ensikkoa (Ruotsin punainen -rotu). Lehmät olivat lämpimässä pihattonavetassa, jossa seosrehun syöntiä mitattiin vaakakuppien avulla. Koekäsittelyt olivat murskattu ohra-kaura seos (1:1), murskattu kuiva vehnä (1:0), murskatun kuivan vehnän ja kokonaisen lipeävehnän seos (1:1) ja kokonainen lipeävehnä (1:0). Ruokintojen kuiva-ainepitoisuudeksi asetettiin 370 g/kg ja raakavalkuaispitoisuudeksi 180 g/kg kuiva-ainetta. Näennäinen ravintoaineen sulavuus määritettiin happoon liukenemattoman tuhkan avulla. Typen hyväksikäyttöä arvioitiin laskennallisen typpitaseen avulla. Koe toteutettiin 4x4 latinalaisen neliön koemallin mukaisesti ja käsittelyjen väliset tilastolliset erot testattiin kontrastien avulla. Kuiva-aineen (PQ=0,02) ja orgaanisen aineen (PQ=0,02) syönnit lisääntyivät, samalla kun niiden sulavuudet paranivat korvattaessa puolet kuivasta vehnästä lipeävehnällä. Ruokintojen välillä ei ollut tilastollisesti merkitsevää eroa maitotuotoksessa eikä energiakorjatussa maitotuotoksessa. Maidon rasvatuotos lisääntyi vähän (PQ=0,04) ja rasvapitoisuus selvästi (PQ=0,004), kun kuivasta vehnästä korvattiin puolet lipeävehnällä. Kun kaikki kuiva vehnä korvattiin lipeävehnällä, maidon valkuaispitoisuus väheni (PL<0,001). Samoin kävi maidon ureapitoisuudelle (PL=0,002). Lipeäkäsittely ei tuottanut tässä kokeessa taloudellisesti kannattavaa tulosta, sillä maidon valkuaispitoisuus väheni ja syönti lisääntyi maitotuotoksen pysyessä samana. Vehnäruokinnoista paras tuotosvaste saatiin kuivan vehnän ja lipeävehnän seoksella.

Genetic diversity of Atlantic salmon (Salmo salar) and European whitefish (Coregonus lavaretus) in the Baltic Sea

We described the patterns and extent of microsatellite DNA variation in historical and present-day Atlantic salmon (Salmo salar L.) stocks in the Baltic Sea and neighbouring areas, and in European whitefish (Coregonus lavaretus) ecotypes, populations and run-timing types in Finland. Moreover, the amount and pattern of genetic diversity in historical salmon populations before human impact were described, and the proportion of diversity maintained in the present hatchery stocks evaluated. Salmon populations in the Baltic Sea were, on average, significantly less variable than eastern Atlantic populations, and the diversity of landlocked populations (Lakes Vänern, Saimaa, Onega and Ladoga) was in turn significantly lower than that of anadromous salmon populations in the Baltic Sea populations. Within the Baltic Sea, the anadromous populations of Atlantic salmon formed three clear groups, corresponding to the northern (Gulf of Bothnia), eastern (Gulf of Finland and eastern Baltic Main Basin) and southern (western Baltic Main Basin) regions. Based on microsatellite data, three salmon population groups in the Baltic Sea were considered potentially different colonization lineages. In short- and long-term breeding programmes of Atlantic salmon, the average observed rate of loss of alleles was 4.9% and 2.0% per generation and the average rate of loss of heterozygosity was 1.4% and 1% per generation, respectively. When comparing the genetic parameters of stocks before and after hatchery breeding of several successive generations (Rivers Iijoki and Oulujoki), statistically significant changes in allele frequencies were common, while large wild stock in the Teno River has remained temporally very stable over 56 years. Despite the observed losses of genetic diversity in broodstock breeding, a large proportion of the genetic resources of the extirpated stocks are still conserved in the broodstocks. Genetic differentiation among European whitefish ecotypes was generally low, thus giving support to the hypothesis of one native European whitefish species in Fennoscandia. Among the ecotypes, the northern, large sparsely rakered, bottom-dwelling whitefish was the most unique. The known genetic differences in quantitative traits have thus either developed independently of potential phylogenetic lineages, or the lineages have mixed and the quantitative traits of the ecotypes, like gill-raker number, have later changed according to environment and selection pressures. Overall, genetic distances between the anadromous whitefish populations along the Finnish coast, especially in the Bothnian Bay area, were small. Wild whitefish populations studied had slightly higher allelic diversity than hatchery-reared populations in corresponding rivers.

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.

Quantitative trait loci detection and benefits from marker-assisted selection in dairy cattle

Knowing the chromosomal areas or actual genes affecting the traits under selection would add more information to be used in the selection decisions which would potentially lead to higher genetic response. The first objective of this study was to map quantitative trait loci (QTL) affecting economically important traits in the Finnish Ayrshire population. The second objective was to investigate the effects of using QTL information in marker-assisted selection (MAS) on the genetic response and the linkage disequilibrium between the different parts of the genome. Whole genome scans were carried out on a grand-daughter design with 12 half-sib families and a total of 493 sons. Twelve different traits were studied: milk yield, protein yield, protein content, fat yield, fat content, somatic cell score (SCS), mastitis treatments, other veterinary treatments, days open, fertility treatments, non-return rate, and calf mortality. The average spacing of the typed markers was 20 cM with 2 to 14 markers per chromosome. Associations between markers and traits were analyzed with multiple marker regression. Significance was determined by permutation and genome-wise P-values obtained by Bonferroni correction. The benefits from MAS were investigated by simulation: a conventional progeny testing scheme was compared to a scheme where QTL information was used within families to select among full-sibs in the male path. Two QTL on different chromosomes were modelled. The effects of different starting frequencies of the favourable alleles and different size of the QTL effects were evaluated. A large number of QTL, 48 in total, were detected at 5% or higher chromosome-wise significance. QTL for milk production were found on 8 chromosomes, for SCS on 6, for mastitis treatments on 1, for other veterinary treatments on 5, for days open on 7, for fertility treatments on 7, for calf mortality on 6, and for non-return rate on 2 chromosomes. In the simulation study the total genetic response was faster with MAS than with conventional selection and the advantage of MAS persisted over the studied generations. The rate of response and the difference between the selection schemes reflected clearly the changes in allele frequencies of the favourable QTL. The disequilibrium between the polygenes and QTL was always negative and it was larger with larger QTL size. The disequilibrium between the two QTL was larger with QTL of large effect and it was somewhat larger with MAS for scenarios with starting frequencies below 0.5 for QTL of moderate size and below 0.3 for large QTL. In conclusion, several QTL affecting economically important traits of dairy cattle were detected. Further studies are needed to verify these QTL, check their presence in the present breeding population, look for pleiotropy and fine map the most interesting QTL regions. The results of the simulation studies show that using MAS together with embryo transfer to pre-select young bulls within families is a useful approach to increase the genetic merit of the AI-bulls compared to conventional selection.

Väkirehun määrän vaikutus lypsylehmän säilörehun syöntiin ja tuotokseen

Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää väkirehumäärän vaikutuksia lypsylehmien säilörehun syöntiin ja syöntikäyttäytymiseen sekä tuotokseen lypsykauden alussa. Väkirehun määrän vaikutuksia on tutkittu paljon niukemmalla väkirehustuksella. Tilojen väkirehun osuus rehustuksessa saattaa ylittää jopa 60 %, joten on tärkeää selvittää väkevän rehustuksen vaikutusta lehmiin. Tutkimustietoa väkirehun määrän vaikutuksista säilörehupohjaisella ruokinnalla lypsykauden alussa on myös suhteellisen vähän. Koe suoritettiin Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskuksessa (MTT) Jokioisissa Minkiön koenavetassa 20.9.2005 - 25.4.2006 välisenä aikana. Koe tehtiin pihaton osastossa, jossa oli säilörehun syöntiä mittaavat vaakakupit. Koe tehtiin jatkuvana ryhmäkokeena satunnaistetun koemallin mukaisesti. Koe-eläiminä oli 30 Ayshire-lehmää, joista 12 oli ensikoita ja 18 vanhempaa lehmää. Eläimet otettiin kokeeseen poikimisen jälkeen ja ne olivat mukana kokeessa 100 ensimmäisen lypsypäivän ajan. Kokeessa oli kaksi ryhmää eli matalan väkirehutason eläimet (MVR) sekä korkean väkirehutason eläimet (KVR). Vähemmän väkirehua saaneet eläimet saivat väkirehua 10 kg (ensikot) tai 13 kg (vanhemmat lehmät) päivässä. Väkevämmän ruokinnan ryhmässä vastaavat väkirehumäärät olivat 15 kg (ensikot) ja 18 kg (vanhemmat lehmät). Herutuksen kesto oli MVR-ryhmässä 11 vuorokautta ja KVR-ryhmässä 17 vuorokautta. Väkirehun määrän lisääminen vähensi säilörehun syöntiä, mutta lisäsi syönnin kokonaismäärää. Toteutuneet väkirehun osuudet kuiva-aineen syönnin kokonaismäärästä olivat 64 % (KVR) ja 52 % (MVR). Syönnin kokonaismäärä oli KVR-ryhmässä keskimäärin 2,1 kg kuiva-ainetta suurempi kuin MVR-ryhmässä. Säilörehun syönti oli MVR-ryhmässä keskimäärin 9,4 kg ka ja KVR-ryhmässä 7,9 kg ka. Korvaussuhde oli 0,41 kg ka säilörehua / kg ka väkirehua. Säilörehun syönnissä oli havaittavissa neljä syöntihuippua, eikä syönnin rytmittyminen poikennut juuri ryhmien välillä. Syöntihuiput tapahtuivat rehunjaon ja lypsyn jälkeen. Lisäksi keskiyöllä oli havaittavissa pienempi syöntihuippu. Enemmän väkirehua saaneet lehmät söivät säilörehua yhtä monta kertaa päivässä, mutta söivät numeerisesti nopeammin. Niiden yksittäinen syöntikerta oli lyhyempi ja sen aikana syöntimäärä oli pienempi kuin MVR-ryhmän eläimillä. Säilörehun syöntimäärä lisääntyi poikimisen jälkeen molemmissa ryhmissä, mutta määrän lisääntyminen tapahtui nopeammin vähemmän väkirehua saaneiden ryhmässä. Syöntimäärän lisääntyminen on selitettävissä kokonaissyöntiajan lisääntymisellä, sekä syöntiajan lisääntymisellä syöntikertaa kohden. Sitävastoin syöntinopeus hidastui lypsykauden edetessä. Tässä kokeessa ei saavutettu tuotosvastetta väkirehun määrää lisäämällä, vaikka rehun kokonaissyönti lisääntyi selvästi. Tuotosvaste oli vain 0,027 kg/kg ka väkirehua. Energiakorjattuna maitona ilmaistuna tuotosvaste oli negatiivinen eli - 0,22 EKM/kg ka. Huono tuotosvaste voi johtua tässä kokeessa väkirehun suuresta määrästä ja koostumuksesta. Suurempi kuiva-aineen syönti näytti kerryttävän KVR-ryhmän eläinten elopainoa maidontuotannon sijaan. Maidon rasva- ja valkuaispitoisuuksissa ei havaittu merkitseviä eroja ryhmien välillä, mutta pitoisuudet olivat pienempiä KVR-ryhmässä MVR-ryhmään verrattuna.

Nutrition and Nutritional Care of Elderly People in Finnish Nursing Homes and Hospitals

Background: Malnutrition is a common problem for residents of nursing homes and long-term care hospitals. It has a negative influence on elderly residents and patients health and quality of life. Nutritional care seems to have a positive effect on elderly individuals nutritional status and well-being. Studies of Finnish elderly people s nutrition and nutritional care in institutions are scarce. Objectives: The primary aim was to investigate the nutritional status and its associated factors of elderly nursing home residents and long-term care patients in Finland. In particular, to find out, if the nursing or nutritional care factors are associated with the nutritional status, and how do carers and nurses recognize malnutrition. A further aim was to assess the energy and nutrient intake of the residents of dementia wards. A final objective was to find out, if the nutrition training of professionals leads to changes in their knowledge and further translate into better nutrition for the aged residents of dementia wards. Subjects and methods: The residents (n=2114) and patients (n=1043) nutritional status was assessed in all studies using the Mini Nutritional Assessment test (MNA). Information was gathered in a questionnaire on residents and patients daily routines providing nutritional care. Residents energy and nutrient intake (n=23; n=21) in dementia wards were determined over three days by the precise weighing method. Constructive learning theory was the basis for educating the professionals (n=28). A half-structured questionnaire was used to assess professionals learning. Studies I-IV were cross-sectional studies whereas study V was an intervention study. Results: Malnutrition was common among elderly residents and patients living in nursing homes and hospitals in Finland. According to the MNA, 11% to 57% of the studied elderly people suffered from malnutrition, and 40-89% were at risk of malnutrition, whereas only 0-16% had a good nutritional status. Resident- and patient-related factors such as dementia, impaired ADL (Activities of Daily Living), swallowing difficulties and constipation mainly explained the malnutrition, but also some nutritional care related factors, such as eating less than half of the offered food portion and not receiving snacks were also related to malnutrition. The intake of energy and some nutrients by the residents of dementia wards were lower than those recommended, although the offered food contained enough energy and nutrients. The proportion of residents receiving vitamin D supplementation was low, although there is a recommendation and known benefits for the adequate intake of vitamin D. Nurses recognized malnutrition poorly, only one in four (26.7%) of the actual cases. Keeping and analysing food diaries and reflecting on nutritional issues in small group discussions were effective training methods for professionals. The nutrition education of professionals had a positive impact on the energy and protein intake, BMIs, and the MNA scores of some residents in dementia wards. Conclusions: Malnutrition was common among elderly residents and patients living in nursing homes and hospitals in Finland. Although residents- and patient related factors mainly explained malnutrition, nurses recognized malnutrition poorly and nutritional care possibilities were in minor use. Professionals nutrition education had a positive impact on the nutrition of elderly residents. Further studies describing successful nutritional care and nutrition education of professionals are needed.

Dietary modulation of β-catenin signalling in an experimental model of colon cancer

Colorectal cancer is among the major cancers and one of the leading causes of cancer-related deaths in Western societies. Its occurrence is strongly affected by environmental factors such as diet. Thus, for preventative strategies it is vitally important to understand the mechanisms that stimulate adenoma growth and development towards accelerated malignancy or, in contrast, attenuate them to remain in quiescence for periods as long as decades. The main objective of this study was to investigate whether diet is able to modulate β-catenin signalling related to the promotion or prevention of intestinal tumourigenesis in an animal model of colon cancer, the Min/+ mouse. A series of dietary experiments with Min/+ mice were performed where fructo-oligosaccharide inulin was used for tumour promotion and four berries, bilberry (Vaccinium myrtillus), lingonberry (Vaccinium vitis-idaea), cloudberry (Rubus chamaemorus) and white currant (Ribes x pallidum), were used for tumour prevention. The adenomas (Apc-/-) and surrounding normal-appearing mucosa (Apc+/-) were investigated separately due to their mutational and functional differences. Tumour promotive and preventive diets had opposite effects on β-catenin signalling in the adenomas that was related to the different adenoma growth effects of dietary inulin and berries. The levels of nuclear β-catenin and cyclin D1 combined with size of the adenomas in the treatment groups suggests that diets induced differences in the cancerous process. Adenomas progressing to malignant carcinomas are most likely found in the sub-groups having the highest levels of β-catenin. On the other hand, adenomas staying quiescent for a long period of time are most probably found in the cloudberry or white currant diet groups. The levels of membranous E-cadherin and β-catenin increased as the adenomas in the inulin diet group grew, which could be a result of the overall increase in the protein levels of the cell. Therefore, the increasing levels of membranous β-catenin in Min/+ mice adenomas would be undesirable, due to the simultaneous increase in oncogenic nuclear β-catenin. We propose that the decreased amount of membranous β-catenin in benign adenomas of berry groups also means a decrease in the nuclear pool of β-catenin. Tumour promotion, but not the tumour prevention, influenced β-catenin signalling already in the normal appearing mucosa. Inulin-induced tumour promotion was related to β-catenin signalling in Min/+ mice, and in WT mice changes were also visible. The preventative effects of berries in the initiation phase were not mediated by β-catenin signalling. Our results suggest that, in addition to the number, size, and growth rate of adenomatous polyps, the signalling pattern of the adenomas should be considered when evaluating preventative dietary strategies.

Rintamamiesten muonitus Suomessa sotavuosina 1939-1945

This study analyzes the war-time rations the Finnish soldiers received on the front from 1939 until 1945. The main objective was to determine the contents of the rations and how they affected the soldiers' nutrition and morale. The information concerning food and feeding is mainly based on the official documents found in the Military Archives. Some additional material was from the historical literature, some from memoirs, or from the veterans who personally experienced the front. The documents in the Archives of Military Medicine provided information on the soldiers' deficiencies. During the Winter War, which took place from 30 November 1939 until 13 March 1940, ample food was available. The cold climate caused problems and the fresh food got frozen. However, no severe deficiency cases were reported and the morale was high. By contrast, during the Continuation War, which began in June, 1941 and ended in September, 1944, difficulties were experienced. At the time farming in the country faced serious problems due to the shortage of labour, fuel, etc. Furthermore, importing food was generally not possible. However, importing food mainly from Germany saved the Finns from hunger. In addition, the self activity of the soldiers on the front added somewhat to the food production. But the rations had to be reduced. Their energy values were consequently low, especially for the young men. Food was monotonous and occasionally caused complaints. The main sources of protein, vitamins and minerals were the whole cereal foods. Butter was fortified with vitamin A and vitamin C tablets were also distributed, to compensate for the scant food sources. Only approximately 300 serious deficiency cases required hospital care during the three years time, out of a total of 400 000 soldiers. Feeding the young soldiers during the war (1944 - 1945) in Lapland, which had been destroyed, was problematic but the increased rations also saved them from deficiencies. In spite of the severe difficulties experienced occasionally in feeding the soldiers during the wars, the system worked all the time. The soldiers were fed, the cases of nutritional deficiency and epidemics caused by food were kept very limited and the morale of soldiers remained high.

Diet, cell signalling, and tumourigenesis in multiple intestinal neoplasia mice

The incidence of colon cancer is high in Western societies, and in Finland it is among the three most common cancer types in both females and males. Environmental factors, including diet, affect colon cancer development. During the last few years, a vast amount of new, functional foods have been introduced to the consumers. Several products are already available that are marketed as promoting intestinal health. To be able to reliably call a dietary compound a chemopreventive substance it is of fundamental importance to understand the mechanism by which it affects tumour formation and the integrity of the epithelial cells. In this thesis, three different dietary compounds were studied in an experimental model of colon cancer. Inulin is a non-digestible fibre found naturally in chicory roots, artichokes and onions, amongst others. Nowadays it is widely used as an added dietary fibre in several food products. Conjugated linoleic acid (CLA) is a conjugated form of the fatty acid linoleic acid. CLA is formed by bacterial fermentation of linoleic acid in the rumen of cows and other ruminants. Concomitantly, it can naturally be found in milk and meat of ruminants. White currant is a colourless berry low in phenolic compounds that are believed to prevent cancer formation. Contrary to what was expected, inulin and the conjugated linoleic acid isomer trans-10, cis-12, were tumour growth promoting dietary constituents when fed to Min mice. Both diets decreased the NF-kappaB levels in the mucosa, but physiological adenoma development did not affect NF-kappaB. Diet altered beta-catenin and p53 signalling in the adenomas, confirming their involvement in adenoma growth. White currant, on the other hand, was chemopreventive, despite its low contents of phenolic compounds. The chemopreventive effect was accompanied by increased p53 levels in the mucosa, and decreased beta-catenin and NF-kappaB levels in the adenoma. This could explain the reduced adenoma number and size. The results underline the importance of carefully testing new dietary compounds in different settings to reliably confirm their health benefits. In this study two compounds that are consumed and believed to add to our health proved to be cancer promotive. A berry with low phenolic contents, on the other hand, was chemopreventive.