Nya mått i aveln för förbättrad fruktsamhet hos nordiska mjölkkor

This project is the Swedish part of the Nordic 4-year project Improving Nordic dairy cow fertility through genetics, the only prioritized research project from Nordic Dairy Cattle R&D, 2015. Research funding is applied for within each country. The focus area of our Swedish part is to investigate how we best can use automated recordings to improve the genetic evaluation for fertility, such as return to normal cyclicity after calving, association to oestrus intensity and ability to remain pregnant. Records are from activity tags, milk progesterone, milk composition, and the pregnancy protein PAG. Our hypothesis is that traits we can define from these new data have sufficient good quality to be used in the routine genetic evaluation which may increase herd profitability to a low marginal cost. We will collaboratively use the recordings from all three countries within NAV (activity data also from Norway). Strategies to design an optimal breeding program for fertility will be developed.

Projektet utgör den svenska delen av det nordiska 4-åriga projektet Improving Nordic dairy cow fertility through genetics, som var det prioriterade projektet från Nordic Dairy Cattle R&D 2015. Forskningsmedel söks inom varje land. Vår del fokuserar främst på att undersöka hur vi bäst kan använda uppgifter från automatiska registreringar för att förbättra avelsvärderingen för fruktsamhet, såsom kons förmåga att komma tillbaka i normala brunstcykler efter kalvning, koppling till brunststyrka och förmåga att förbli dräktig. Registreringar är aktivitetsnivå, progesteron, mjölksammansättning och dräktighetsproteinet PAG. Vår hypotes är att egenskaper som vi kan definiera från dessa data är tillräckligt bra för att använda i rutinavelsvärderingen vilket kan öka lönsamheten för besättningarna till en låg marginalkostnad. Vi kommer att samutnyttja registreringar som redan görs, från alla tre länder i NAV (aktivitet även från Norge). Strategier för ett optimalt avelsprogram kommer att tas fram.

Vi skattade genetiska parametrar för endokrina och klassiska fruktsamhetsegenskaper, identifierade associerade genomiska regioner och uppskattade omfattningen av reproduktionsförluster och deras genetiska parametrar hos mjölkkor. Automatiska mjölkprogesteronprover från 14 Herd Navigator-besättningar med Svensk Röd Boskap (SRB) och Holstein användes. Endokrina egenskaper hade högre arvbarhet än klassiska egenskaper. Arvbarheten för t.ex. påbörjan av luteal aktivitet var 25%. Dagar från kalvning till första insemination, som används i den nordiska avelsvärderingen, har en arvbarhet på 5%. Vi identifierade tjugo loci för kvantitativa egenskaper, varav 18 nya. Nio kandidatgener föreslogs studeras vidare. Omfattande reproduktionsförluster upptäcktes särskilt under tidig dräktighet. Den totala förlusten för SRB var 54% och för Holstein 61%. Ärftligheten var 2-6% och jämförbar med klassiska fruktsamhetsegenskaper. Resultaten är användbara för en uppdaterad avelsvärdering av fruktsamhet.

Idag används information från semineringsdata i aveln för fruktsamhet. Dessa data är i stor utsträckning bestämda av skötselfaktorer och därför inte lika säkra som mer fysiologiska mått på kon själv. Tidigare studier har visat att hormonvärden, så kallade endokrina mått på fruktsamheten, har högre arvbarhet än klassiska fruktsamhetsmått.
Dräktighetsförluster är en viktig anledning till infertilitet hos mjölkkor. Trots att cirka 90 procent av insemineringarna resulterar i befruktning har tidigare studier visat att i genomsnitt bara var tredje insemination resulterar i en livsduglig kalv, vilket pekar på omfattande embryo- och fosterförluster under dräktigheten.
Manuell provtagning och analys har begränsat möjligheterna att använda dessa mått i stor skala. Men registreringar från automatiska system ökar inom mjölkproduktionen. Våra tidigare studier inom området har baserat sig på Holstein eftersom den är den klart viktigaste rasen i de länder vi samarbetet med. I denna svenska studie som är inom ett nordiskt fruktsamhetsprojekt har vi fokuserat på den röda rasen men samtidigt studerat Holstein.
Vi använde automatiskt insamlat och analyserat mjölkprogesteron från 14 Herd NavigatorTM besättningar i Sverige. Vi kombinerade dessa data med basuppgifter från Växa Sveriges kodatabas och samlade uppgifter om kornas härstamning och genotyper. Materialstorleken varierade beroende på studie men maximalt användes 330,071 progesteronobservationer från 5,238 laktationer hos 1,457 SRB-kor och 1847 Holstein.

Nya fruktsamhetsegenskaper baserade på automatiskt registrerade progesteronhalter i mjölk visade sig ha låg till medelhög arvbarhet och generellt högre arvbarhet än klassiska fruktsamhetsegenskaper. Genom att exempelvis mäta tiden från kalvning till första förhöjning av mjölkprogesteron (C-LA) kan vi få ett mått på när djuret är redo att semineras oberoende av djurägarens beslut. Vi fann att arvbarheten för detta mått var ca 25% hos både SRB och holstein. Arvbarheten för KFI, som används i den nordiska avelsvärderingen, är ca 5%. Alltså borde vi kunna välja ut avelsdjur på ett säkrare sätt med det nya måttet. Problemet är att detta bara mäts i ett fåtal besättningar, men om dessa djur också har DNA-information finns det möjlighet att skatta s k genomiska avelsvärden, även för djur som inte har hormonmätvärden.
SRB hade högre arvbarheter för de klassiska fruktsamhetsegenskaperna jämfört med holstein.
Men för en för rad endokrina mått blev arvbarhetsskattningarna för SRB noll i vår första studie vilket tyder på att vårt SRB-material inte var tillräckligt stort. Det är därför viktigt att också data från automatiska registreringssystem görs tillgängligt för registrerings- och avelsorganisationer och blir inkluderade i kokontrollen. Registreringarna skulle kunna samlas in av husdjursföreningarna på samma sätt som de registreringar som idag används för avelsvärdering.

Vi identifierade en rad genomiska regioner som var associerade med de endokrina och klassiska fruktsamhetsmåtten som ger nya insikter om den genetiska arkitekturen för de studerade fruktsamhetsegenskaperna hos SRB och Holstein. En utmaning för framtida forskning är att fastställa varför olika regioner är relevanta för olika egenskaper och olika raser, och de praktiska konsekvenserna av detta för genomisk selektion.

SRB hade lägre dräktighetsförluster under sent embryonalt stadium, fosterstadium och totalt sett en en bättre fertilitet i jämförelse med holstein. De totala dräktighetsförlusterna i form av embryo- och fosterdöd efter inseminering var cirka 54 procent för SRB och cirka 61 procent för Holstein. Arvbarheterna för dräktighetsförlusterna var låga och jämförbara med de klassiska fruktsamhetsegenskaperna. De skattades till 3 procent för tidig embryonal förlust, 6 procent för sen embryonal förlust och 2 procent för total dräktighetsförlust. Studien ger underlag för hur man bättre ska kunna ta hänsyn till dräktighetsförluster inom avelsarbetet och på så sätt minska deras förekomst.