Wie macht man die Milch durch Zucht besser?

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1 Wie macht man die Milch durch Zucht besser? Projektarbeit von Lydia Müller im Leistungskurs Agrar- und Umwelttechnologie Gliederung 1.Einleitung 2. Qualitative Merkmale 3. Quantitative Merkmale 4. Heritabilität 5. Genetische Variation 6. Quantitative trait loci 7. DGAT 8. Wie gut ist die Milch zur Käseherstellung 9. Funktionale Merkmale 10. Das Euter 11. Fazit 12. Fachbegriffe 13. Literaturverzeichnis

2 1. Einleitung Heutzutage sind die Milchbauern bedingt durch die sinkenden Herstellerpreise und strenge Milchquotierung gezwungen, die Produktionskosten möglichst gering zu halten um so noch im Wettbewerb bestehen zu können. Ein Ziel dabei ist, die Milchmenge mit ihren Inhaltsstoffen pro Kuh zu steigern. So hat sich die Milchleistung unserer Milchkühe in den letzten 20 Jahren kontinuierlich gesteigert. So lag 1985 die durchschnittliche Milchmenge einer Kuh in Deutschland bei 4629 kg mit 3,91 % Fett und 3,34 % Eiweiß. Im Jahr 2001 waren es schon 6300 kg mit 4,25 % Fett und 3,42 % Eiweiß. Dies ist zum einen auf die neuen Erkenntnisse über die Zucht und zum anderen auf die verbesserten Haltungs- und Fütterungsbedingungen zurückzuführen. Auf die Bedeutung der züchterischen Komponente soll im folgenden näher eingegangen werden. 2. Qualitative Merkmale Qualitative Merkmale werden von einem einzigen oder von einigen Genen gesteuert. Beispiele hierfür in der Rinderzucht sind Farbmerkmale, die Hornlosigkeit oder die Blutgruppe, also alles Merkmale, die nach dem Entweder - Oder - Prinzip auftreten. Zu dieser Gruppe gehören auch die Erbkrankheiten, von denen schon einige gentechnisch erfasst sind und in Zuchtprogrammen mitberücksichtigt werden. 3. Quantitative Merkmale Quantitative Merkmale werden von einer Vielzahl an Genen gesteuert, die an verschiedenen Genorten und auf verschiedenen Chromosomen lokalisiert werden können. Dazu gehören der Milcheiweiß- und Fettgehalt und die Milchmenge. Diese Merkmale sind zähl- und messbar. Die genetische Veranlagung einer Kuh gibt nur die Voraussetzung für bestimmte Leistungen, legt diese Leistung aber nicht unabänderlich fest. Erblich bedingt, sind die Leistungen, die bei durchschnittlichen Haltungs- und Fütterungsbedingungen erzielt werden können. Diese können durch gute oder schlechte Bedingungen über oder unter diesen Mittelwert gehoben werden.

3 4. Heritabilität Mit der Herbilitätsrate bezeichnet man den Erblichkeitsgrad. Daran kann man erkennen, wieviel von der Leistungsdifferenz eines Tieres zum Rassedurchschnitt durch die Gene vorbestimmt ist. Dieser Erblichkeitsanteil wird anhand von Leistungsvergleichen zwischen nahe verwandten und nichtverwandten Tieren geschätzt. Je mehr ein Leistungsmerkmal von der Umwelt beeinflusst wird, desto kleiner wird die phänotypische Ähnlichkeit zwischen den nahe verwandten Kühen. Durchschnittliche Heritabilität [h²] in der Rinderzucht Milchleistung 1.Laktation [305 Tage] 0,25 1.Jahresleistung 0,20 Durchschnitt aus drei Jahresleistungen 0,25 Fettgehalt der Milch 0,50 Eiweißgehalt der Milch 0,50 Melkbarkeit [mittl. Minutengemelk] 0,30 1 Die h² Zahlen [ = Heritabilitätswerte ] können zwischen 0 und 1 liegen. Je mehr der h² Wert sich der 1 annähert, desto weniger wird dieses Merkmal von der Umwelt beeinflusst. Die Heritabilitätswerte sind nicht unabänderlich, sondern immer auch davon abhängig unter welchen Bedingungen die Vergleichswerte für die einzelnen Leistungsmerkmale zustande gekommen sind. Mengeneigenschaften sind weniger erblich als Qualitätseigenschaften. Milch- und Fettmengen weisen eine geringere Heritabilität auf, als der Fettgehalt. Je höher die Heritabilitätsrate ist, desto eher lässt sich dieses Merkmal durch die Zucht beeinflussen. Die Heribilitätsrate ist bei einer Kuh in der 1. Laktation am höchsten. Aus diesem Grund ist es wichtig, die Milchleistungsmerkmale aus der Zeit der 1.Laktation als Daten für die Zucht heranzuziehen, da diese Daten die höchste Aussagekraft über die Vererblichkeit haben. 1 Rasche, Hans Otto (Hrsg.) - Einführung in die Zucht, Fütterung und Haltung landwirtschaftlicher Nutztiere, Berlin 1979, S.80

4 Man geht davon aus, das die genetische Variation in der Erstlaktation bei der Milch- und Fettmenge etwa 10 % beträgt.. Im Laufe der Zeit beeinflussen die Umweltbedingungen die Leistungen immer stärker. Schlechte Umweltbedingungen beeinflussen als erstes die Fruchtbarkeit, als zweites die Mengenleistung und als letztes die Qualität. Umweltbedingungen sind unter anderem die Fütterung und die Haltung. 5. Genetische Variation Viele Gene beeinflussen nicht nur ein Merkmal, sondern mehrere. Wenn man durch Zucht die Steigerung der Milchmenge herbeiführt, so ist dies mit Veränderungen anderer Merkmale, wie der Senkung des Eiweiß- und Fettgehaltes, verbunden. Nach dem Modell der quantitativen Genetik wird die genetische Variation durch additive und nicht additive Wirkung der Gene verursacht. Von einem additiven Geneffekt spricht man, wenn die Gene, die vorhanden sind, ihre Wirkung so entfalten, das diese zu gleichen Teilen von Vater und Mutter kommen. Den additiven Genotyp eines Bullen stellt man durch die durchschnittliche Wirkung seiner Gene auf ein bestimmtes Merkmal bei seinen Töchtern. Bei einem Zuchtbullen wird der additive Genotyp geschätzt auf Grund der mittleren Leistungen seiner Nachkommen. Dies wird als Zuchtwertschätzung bezeichnet. Je nachdem, ob die Durchschnittsleistungen seiner Nachkommen über oder unter dem Gesamtdurchschnitt liegen, spricht man von einem positiven oder negativen Zuchtwert. Der allgemeine Zuchtwert gilt für die mittlere erwartete Nachkommensleistung bei zufälliger Anpaarung in einer Population. 6. Quantitative trait loci Normale traditionelle Selektionsverfahren orientieren sich vor allem an den phänotypischen Informationen, die einem die vorherigen Generationen der Zuchttiere liefern. Diese Auswahlverfahren stoßen allerdings dann an ihre Grenzen, wenn das gewünschte Zielmerkmal nur eine geringe Heritabilität aufweist oder wenn es mit einem anderen Merkmal in einer negativen Wechselbeziehung steht.

5 Dazu wird in der Wissenschaft intensiv nach wirtschaftlich bedeutenden Merkmalsloci, auch Quantitative trait loci = QTL genannt, geforscht. Die Bestandsaufnahme geschieht durch molekulargenetische Marker,.die auf dem Genom in großer Anzahl vorhanden sind und durch die Erfassung mehrerer Generationen gut genotypisiert und kartiert werden können.. Mit Markern werden dabei Markierungspunkte auf dem Chromosomen bezeichnet, diesen wird aber selbst keine spezielle Funktion zugeordnet. Die QTL für Milch, Eutergesundheit und Funktionalität beim Rind sind lokalisiert, so dass in der Zukunft die markergestützte Selektion eine zusätzliche Unterstützung zu den herkömmlichen Zuchtentscheidungen liefern wird. Bisher steckt diese Nutzung allerdings noch in den Anfängen. 7. DGAT Im Rahmen des seit 1997 laufenden Projektes zur Genomanalyse des Rindes wurde entdeckt, dass die Merkmale für die Milchleistung auf dem Chromosomen 14 liegen. Das DGAT - Gen ist für die Produktion eines Enzyms (AcylCoA: diacylglycerolacyltransfer) zuständig. Auf dem Chromosomen 14 wurde eine Punktmutation gefunden, die bei der Bildung des Enzyms einen Aminosäurenaustausch von Lysin (L) zu Alanin (A) zur Folge hat. Diese beiden Varianten sind unterschiedlich wirksam. Die Tiere, die nachher die Variante Ll in sich tragen, sind den Reinerbigen AA - Trägern um 0,54 % Fett in den Zuchtwerten und der tatsächlichen Leistung unterschieden. Beim Eiweißgehalt ist bei Tieren mit der LL - Variante um 0,06 % erhöht. Allerdings muss man hierbei beachten, dass DGAT die Milchmenge erheblich beeinflusst. So produzieren AA - Tiere 265 kg mehr Milch als LL - Tiere. Bei Berücksichtigung des Gens DGAT ist es also nur möglich, entweder auf Inhaltsstoffe oder auf Milch hin zu züchten. Für eine Zuchtentscheidung mit Hilfe dieser Informationen ist der Blick auf die wirtschaftliche Lage eines Betriebes unerlässlich. Lohnt es sich, die Menge der Inhaltstoffe zu steigern, um so mehr Verdienst zu erzielen oder ist es günstiger, die Produktionskosten zu senken, indem man die Milchmenge je Kuh steigert und so weniger Tiere zu versorgen hat?

6 8. Wie gut ist die Milch für die Käseherstellung geeignet? Milch unterscheidet sich je nach Kuh in ihrer Zusammensetzung Milcheiweiß besteht aus zwei Hauptbestandteilen: den Molkenproteinen (alpha - Lactalbumin und beta - Lactoglobulin) und dem Casein. Molkenproteine verbleiben bei der Käseherstellung in der Molke. 80 % des Milcheiweißes bestehen aus Casein, das die Grundlage für die Käseherstellung liefert. Casein gerinnt unter der Einwirkung von Lab. Gut gerinnende Milch ist eine Hauptvorraussetzung für eine wirtschaftliche Käseherstellung und hohe Qualität. Die Caseine kommen in der Milch in sogenannten Mizellen vor, die sich wiederum aus Submizellen zusammensetzen. Die Bindungen in diesen Teilchenaggregaten kommt durch Calciumphosphatbindungen zustande. Bei einer hohen Calciumkonzentration entstehen größere Mizellen, die unter Hitzeeinwirkung schneller zerfallen und dies begünstigt die Labfällung, die Grundlage, für die Herstellung von Labkäse ist. Für die Wirksamkeit der Caseine ist der Calziumgehalt also von großer Bedeutung. Es gibt 4 verschiedene Kaseinsorten: alpha - S1 - Casein, alpha - S2 -Casein, beta - Casein, Kappa - Casein. Kühe haben 60 Chromosomen und die Kaseinloci befinden sich beim Rind eng beieinander auf dem 6. Kappa - Casein kommt nur in 10 verschiedenen Genvarianten vor: AA, AB, AC, AE, BC, BE, BB, CC, CE, EE. C kommt bei Schwarzbunten gar nicht vor. A kommt bei 81 %, B bei 13 % und E bei 6 % vor. Die Variante BB zeichnet sich durch höhere Eiweißprozente, kürzere Labgerinnungszeit und festere Käsegallerte aus. Die Käseausbeute ist bei Milch mit hohem Kappa - Casein Anteil der Variante B bei Hartkäse 6-8 %und bei Camenbert 4-6 % erhöht, als bei anderen Milchzusammensetzungen. So erforscht in Neuseeland die Biotech - Firma AgResearch das Klonen von Kühen. Nach Angaben der Forscher geben ihre so produzierten Tiere etwa 13 % mehr Milchproteine, verbunden mit einem bis zu 20 % erhöhten Beta- und Kappa- Kasein - Gehalt. Mittlerweile werden die Zuchtbullen darauf untersucht, ob sie Träger der Kappa - Casein Variante B sind. Allerdings ist die Selektion der Kappa - Caseine B mit ganz der gleichzeitigen Auswahl bestimmter Beta - Caseine verbunden. Diese Korrelation ist von der Rasse des Tieres abhängig. Bei Holsteins hätte das den unangenehmen Nebeneffekt, das bei der Selektion mit dem Ziel Kappa - Casein B ebenso das Beta - Casein A1 erhöht würde, wobei dieses nicht

7 wünschenswert wäre. So werden in der Zucht vor allen Träger der Variante AB mit Unterstützung einiger AA und BB Träger eingesetzt. 9. Funktionale Merkmale Mit funktionalen Merkmalen werden alle Eigenschaften bezeichnet, die nicht direkt die produzierte Menge beeinflussen. Durch den Aufwand, der durch ihre Ausprägung entsteht, haben sie einen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit. In Bezug auf die Milchleistung ist ein wichtiges funktionales Merkmal die Euterform und der Milchfluss. Eine wichtige Eigenart der funktionalen Merkmale ist ihre ungünstige Korrelation zu den Milchleistungsmerkmalen. Wenn die Tiere also alleine nach Eiweiß- und Fettgehalt oder Milchmenge selektiert werden führt dies zu einer schleichenden Verschlechterung der funktionalen Merkmale. So hat sich in dem Zeitraum von 1991 bis 2001 die Milchleistung aller geprüften Kühe um knapp 25 % gestiegen. Währenddessen ist aber die durchschnittliche Lebenserwartung von acht bis zehn Jahre rapide gesunken. In Ostfriesland beträgt die Nutzungsdauer einer Milchkuh im Mittel bei 5,3 Jahren, im restlichen Deutschland liegt sie sogar unter fünf Jahren. So forderten auf dem 23. Deutschen Tierärztetag; der vom 9. bis 11. April 2003 in Magdeburg stattfand; die Teilnehmer, das Schluss sein muss mit sogenannten Qualzuchten von Nutztieren, bei denen nur noch auf die Leistung der Tiere und nicht mehr genügend auf die Gesundheit der Tiere geachtet würde. Der häufigste Grund für den Abgang der Tiere sind Fruchtbarkeitsstörungen oder auch Euterkrankheiten. Als Gegenmittel für diese Verschlechterungen wurde der Gesamtzuchtwert für Bullen im August 2002 geändert. So wurde der Nutzungsdauerzuchtwert von 6 % auf 25 % erhöht. Im Gegenzug wurde der Wert für die Leistung um 6 % auf 50 % verringert. Ebenso fand auch die Eutergesundheit mit 5 % Eingang in die neue Bewertung. Weiterhin muss bei Leistungsprüfungen und Zuchtwertschätzungen auf die Hilfsmerkmale der Funktionsmerkmale geachtet werden. Dazu zählen, was die Eutergesundheit betrifft, vor allem die Zellzahl der Milch und das Exterieur.

8 10. Das Euter Das Euter, dass heute in der Milcherzeugung gewünscht wird, muss verschiedene Vorraussetzungen mitbringen. So soll es ein großes Fassungsvermögen verbunden mit einer möglichst gleichmäßigen Verteilung der Milch auf die einzelnen Viertel des Euters. Die Striche sollen korrekt ausgebildet und gut platziert sein. Weiterhin soll es fest am Körper ansitzen und genügend Abstand zum Boden haben. Auch bei älteren Kühen sollte dieser nicht unter 45 cm liegen. Schlecht geformte Euter sind unvorteilhaft für die Melkbarkeit und sind mit ein Grund für geringe Milchleistung. 11. Fazit Heutzutage muss ein Landwirt entscheiden, ob er seine Milchmenge oder den Fett- und Eiweißgehalt steigern möchte. Dabei ist die Wirtschaftlichkeit von großer Bedeutung. Ist es sinnvoll mehr Tiere mit besseren Inhaltsstoffen zu halten, oder sollen weniger Tiere die gleiche Menge mit weniger guten Eigenschaften liefern und dabei durch die geringere Anzahl der Tiere auch Produktionskosten zu sparen. Weiterhin ist zu berücksichtigen, ob die Euterform verbesserungswürdig ist, oder ob bei einer Zweitnutzungsrasse die Kuh mehr Fleisch ansetzen soll. Ist für die Wirtschaftlichkeit eines Betriebes ein schneller Milchfluss oder eine Verringerung der Mastitisanfälligkeit eher von Vorteil? So gibt es keine allgemeingültige Regel für die züchterische Zukunft einer Kuhherde, sondern für jedes Tier die individuell richtige Möglichkeit zur Anpaarung. Dabei muss auch immer das gesamte Tier betrachtet werden und nicht nur die Steigerung der Milchmenge und ihrer Inhaltsstoffe.

9 12. Fachbegriffe additiv: hinzufügend, hinzukommend Exterieur: äußeres Erscheinungsbild funktional: die Arbeit, die das Tier oder ein bestimmtes Organ, wie das Euter, betreffend Genotyp: Gesamtheit der im Chromosomen Heritabilitätswert: Erblichkeitsgrad Hilfsmerkmal: Merkmal, das die Leistung nicht direkt beeinflusst, aber das dazu dient, die Qualität des erwünschten Merkmals besser einzuschätzen. Mastitis: Euterentzündung Nutzungsdauer: Lebenserwartung des Tieres Phänotyp: Erscheinungsbild, Ergebnis aller durch Umwelt und Erbgut sichtbar gewordenen Merkmale phänotypisch: betrifft das Erscheinungsbild qualitativ: die Beschaffenheit, die Güte, die Qualität betreffend quantitativ: die Menge betreffend, mengenmäßig Striche: Zitzen der Kuh

10 Zellzahl: Gehalt an Körperzellen in der Milch, wie Makrophagen [Fresszellen, die körpereigene und -fremde Zellen aufnehmen, und unschädlich machen können], Lymphozyten [eine Form der weißen Blutkörperchen], Epithelzellen [aus der obersten Hautschicht], verschiedene Arten der Leukozyten [weiße Blutkörperchen], Plasmazellen Zuchtwertschätzung: Ergebnisse, für Bullen und Kühe, die aus den Leistungsprüfungen resultieren. Sie sind die Hauptgrundlage der herkömmlichen Zuchtprogramme. 13. Literaturverzeichnis Dr. Jan Detterer, VOST, Besamungsstation Georgsheil Kräußlich, Prof. Dr. Horst [Hrsg.] - Rinderzucht, 6. Auflage, Stuttgart 1981 Arbeitsggemeinschaft deutscher Rinderzüchter - Rinderproduktion in der Bundesrepuplik Deutschland 2001: Tab. 6b - Entwicklung der Milchleistung aller Kühe Rasche, Hans - Otto [Hrsg.] - Einführung in die Züchtung, Fütterung und Haltung landwirtschaftlicher Nutztiere, Berlin 1979 Dr. Gustav Comberg [Hrsg.] - Tierzüchtungslehre, Stuttgart 1971 Schmidt, Dr. arg. Hans - Gerd, u. a. - Grundwissen Tierproduktion, Berlin 1985 SuB Heft 8/90, Seite IV - 7 bis 8: Dr Rinser - Die Käsereitauglichkeit der Milch und ihre Bestimmungsfaktoren RPN 10, Seite 10 bis 11: Cappa - Casein und unsere Schwarzbunten Granz, Ernst - Tierproduktion, 10. Auflage, Berlin1985

11 Milchrind Nr. 2 / 2002, 11. Jahrgang, S : Gen für Milchleistungsmerkmale entdeckt Milchrind Nr. 2/2002, 11. Jahrgang, S. 8-13: Was bringt der neue Gesamtzuchtwert? Töpel, Alfred - Chemie der Milch: Eine Einführung in die milchwirtschaftliche Chemie und die milchwirtschaftlich - chemische Laborpraxis, 3. Auflage, Leipzig 1991 Kielwein, Gerhard - Leifaden der Milchkunde und Milchhygiene, 3. neubearbeitete Auflage, Berlin 1994 Landwirtschaftskammer Schleswig - Holstein: Betriebswirtschaftliche Mitteilungen - Abteilung Betriebsführung und Beratung, Nr. 517, April 1998 <http://vetline.de/nachrichten/landwirtschaft/genmilch_käse_klon-kuehe.htmlf> Suchmaschine: <http://www.google.de/>, <http://presse.dlg.org/workspace/de/page23002.html>suchmaschine:www.google.de, <http://www.aet-d.de/de/genomanalyse/index.html> Suchmaschine: <http://www.vetmed.unibe.ch/studtvet/download/year23/noz/noz/%20wso203/ Rindviehzucht_2002.pdf>, Suchmaschine: <http://topagrar.com/content/service/archiv/2003_4.jsp>, Dudenredaktion [Hrsg.]: Duden - Das Fremdwörterbuch, 7. Auflage, Mannheim 2000

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