Genetiikka avuksi - eläinjalostuksella ympäristöystävällisempiä lehmiä – Martin Lidauer, erikoistutkija, Luke

1. © Luonnonvarakeskus
Martin Lidauer
Luonnonvarakeskus, Jokioinen
Jukka Pösö
Faba osk, Vantaa
Helsingin keskuskirjasto Oodi, 21. 1. 2020
Genetiikka avuksi –
eläinjalostuksella ympäristö-
ystävällisempiä lehmiä
Paula Lidauer

2. Helsingin keskuskirjasto Oodi, 21. 1. 2020 2
Esityksen runko
• Jalostus on tiedettä
• Suomen lypsylehmien perinnöllinen edistyminen
• Entistä ympäristöystävällisempien lehmien jalostaminen
Esityksen fokus: Suomen lypsylehmät
Lidauer & Pösö Naudat, ilmasto ja ympäristö

3. Helsingin keskuskirjasto Oodi, 21. 1. 2020 3
Jalostuksen tavoite
VALITA SEURAAVAN ELÄINSUKUPOLVEN VANHEMMIKSI LEHMIÄ JA SONNEJA,
JOTKA PERIYTTÄVÄT TUOTANTOA, TERVEYTTÄ, HEDELMÄLLISYYTTÄ,
KESTÄVYYTTÄ JA YMPÄRISTÖYSTÄVÄLLISYYTTÄ EDISTÄVÄÄ GENETIIKKAA
Lidauer & Pösö Naudat, ilmasto ja ympäristö

4. Helsingin keskuskirjasto Oodi, 21. 1. 2020 4
Järjestäytynyt naudanjalostus alkoi Suomessa 1898
• 1898 Itä-Suomen Karjanjalostusyhdistys alkoi pitää kantakirjaa
Lidauer & Pösö Naudat, ilmasto ja ympäristö
Kuopion karjanäyttely vuonna 1898Kuva 1

5. Helsingin keskuskirjasto Oodi, 21. 1. 2020
JALOSTUS ON TIEDETTÄ
Lidauer & Pösö Naudat, ilmasto ja ympäristö 5

6. Helsingin keskuskirjasto Oodi, 21. 1. 2020
Naudanjalostukselle tärkeät tieteelliset virstanpylväät
• Perinnöllisyystiede
• Tilastotiede
• Keinosiemennys
• Laskentatiede
• Genomitiede
Lidauer & Pösö Naudat, ilmasto ja ympäristö 6
Gregor Mendel (1822-1884)
”Perinnöllisyystieteen isä” ”Versuche über Pflanzenhybriden” (1865)
Sir Ronald A. Fisher (1890-1962)
Nykyajan tilastotieteen perustaja ”The Correlation Between
Relatives and the Supposition of Mendelian Inheritance” (1918)
Biotekninen läpimurto E. Iwanoff, ”De la fecondation artificielle
chez les mammiferes” (1907)
Keinosiemennysyhdistysten Liitto perustettiin 1948
Tietokonetekniikka
Keinosiemennysyhdistysten Liiton ensimmäinen tietokone 1967,
IBM370/135, 32Kt RAM
Biotekninen läpimurto Affymetrix ”23k SNP siru” (2006)
Larry R. Schaeffer, ”Strategy for applying genome-wide selection in
dairy cattle” (2006)
Jalostus on tiedettä

7. Helsingin keskuskirjasto Oodi, 21. 1. 2020
Lypsylehmien jalostusarvostelut
Lidauer & Pösö Naudat, ilmasto ja ympäristö 7
Kalle Saastamoinen
50 - 440 miljoonaa
havaintoa jalostettavista
ominaisuuksista
Polveutumistiedot
2 - 10 miljoonasta eläimestä
Eläinten DNA-määritykset
50 000 - 70 000 eläimestä
Tilastolliset mallit
Teholaskenta klusteri Århus
+15
+13
-2
-5
+6
+16
+15
+13
+27
+18
+17
+5 +2
Jalostusarvostelu-
tietokoneohjelmisto
Perinnöllisyystiede
Tilastotiede
Jalostusarvot
0 2 2 0 1 1 1 1 1 1 2 2 0 1 1 1 0 0 0 1 0 2 0 1 2 2 0 2 1 2 2 0 0 2 0 0
2 2 2 1 0 1 2 0 1 1 1 0 2 1 0 1 0 1 2 2 1 1 2 2 1 1 0 0 0 2 1 2 0 2 1 2
2 0 0 1 0 2 0 2 1 1 2 1 0 0 2 1 1 2 1 0 2 2 0 2 2 2 1 0 2 1 0 2 1 1 0 1
X′R
−1
X X′R
−1
H X′R
−1
W
H′R
−1
X H′R
−1
H+α H′R
−1
W
W′R
−1
X W′R
−1
H W
′
R
−1
W+H
−1
b
h
a
=
X′R
−1
y
H′R
−1
y
W′R
−1
y
Jalostus on tiedettä Ennusteet lasketaan Suomen, Ruotsin ja Tanskan aineistoista

8. Helsingin keskuskirjasto Oodi, 21. 1. 2020 8
Pohjoismainen kokonaisjalostusarvo NTM
• Pohjautuu yli 80 ominaisuuteen
• Kaikkia ominaisuuksia painotetaan niiden taloudellisen merkityksen mukaan
Lidauer & Pösö Naudat, ilmasto ja ympäristö
Ii = w1 × I1i
+ w2 × I2i
+ w3 × I3i
+ w4 × I4i
+ w5 × I5i
+ …
Tuotos Kasvu Hedelmällisyys Poikimaominaisuudet
Utareterveys Terveys Sorkkaterveys Utarerakenne
Jalkarakenne Lypsettävyys Luonne Kestävyys
Vasikan elinvoima
Jalostus on tiedettä

9. Helsingin keskuskirjasto Oodi, 21. 1. 2020
Lehmien ja sonnien valinta
Lidauer & Pösö Naudat, ilmasto ja ympäristö 9
+1,3
+31,5
+16,4
Jalostusarvostelu marraskuu 2019
(Nordic Cattle Genetic Evaluation NAV, 2019)
Tuotosseurannassa olevat
Suomalaiset lypsylehmät ja sonnit
Odotettu keskimääräinen geneettinen edistyminen vasikoissa
Jalostus on tiedettä Lehmien ja sonnien kokonaisjalostusarvojen jakaumat
kaikki lehmät ja sonnit
valitut lehmät ja sonnit

10. Helsingin keskuskirjasto Oodi, 21. 1. 2020
SUOMEN LYPSYLEHMIEN PERINNÖLLINEN
EDISTYMINEN
Lidauer & Pösö Naudat, ilmasto ja ympäristö 10

11. Helsingin keskuskirjasto Oodi, 21. 1. 2020 11
Edistys tuotoksessa, hedelmällisyydessä ja elopainossa
• Maitotuotos kasvaa
• 2008 lähtien hedelmällisyys parantuu
• Elopaino: uusi ominaisuus (2019 lähtien)
Lidauer & Pösö Naudat, ilmasto ja ympäristö
Maidon valkuaistuotos on tärkein ominaisuusSuomen lypsylehmien perinnöllinen edistyminen

12. Helsingin keskuskirjasto Oodi, 21. 1. 2020
ENTISTÄ YMPÄRISTÖYSTÄVÄLLISEMPIEN LEHMIEN
JALOSTAMINEN
Lidauer & Pösö Naudat, ilmasto ja ympäristö 12

13. Helsingin keskuskirjasto Oodi, 21. 1. 2020 13
Rehunkäyttökyky – ympäristöystävällisyyden mittarina
• Lehmien kasvihuonekaasupäästöt tulevat kahdesta päälähteestä
– Rehuntuotanto (N2O, CO2)
– Lehmien ruuansulatuksesta ja lannankäsittelystä (CH4, N2O)
• Lehmien rehunkulutuksen ja kasvihuonekaasupäästöjen välillä on lähes
lineaarinen yhteys
•  rehuntarve energiakorjattua maitokiloa kohden on mittari, joka kuvaa
lehmän ympäristöystävällisyyttä
Lidauer & Pösö Naudat, ilmasto ja ympäristö
Entistä ympäristöystävällisempien lehmien jalostaminen

14. Helsingin keskuskirjasto Oodi, 21. 1. 2020 14
Lypsylehmien energian tarve
• Eläinravitsemustutkijat Lukessa ylläpitävät rehutaulukkoja ja
ruokintasuosituksia (Luke, 2015), jotka kuvaavat Suomen lypsylehmien
energiatarvetta ja eri rehujen energiasisältöä
• Suomen lypsylehmien rehu sisältää noin 10-12 MJ ME / kg kuiva-ainetta
(esim. Mäntysaari ym., 2012)
• Niiden avulla voidaan laskea jokaisen lehmän rehuntarve
Lidauer & Pösö Naudat, ilmasto ja ympäristö
tuottaa 1 kg energiakorjattua maitoa 5.15
ylläpitää 1 kg metabolista elopainoa 0.515
kasvattaa 1 kg elopainoa 34.0
Muuntokelpoisen energian tarve [MJ]
Eläinravitsemustiede avuksiEntistä ympäristöystävällisempien lehmien jalostaminen

15. Helsingin keskuskirjasto Oodi, 21. 1. 2020 15
Suomen lehmien rehunkäyttökyky
TAVOITE: laskea lehmien rehuntarve energiakorjattua maitokiloa kohden
• Tarkastelun aineisto
– 2,8 miljoonaa suomalaista lypsylehmää vuodesta 1985 lähtien
– 137,3 miljoonaa havaintoa maito-, valkuais- ja rasvatuotoksesta
– 1,3 miljoonaa elopainohavaintoa
• Aineiston tunnusluvut*
• Koko elinikäinen rehuntarve on otettu huomioon laskelmissa
Lidauer & Pösö Naudat, ilmasto ja ympäristö
Hiehojen poikimaikä 2.1 vuotta
Lehmien elinikä 5.1 vuotta
Poikimaväli 407 pv
Ummessaolokausi 66 pv (*ProAgria, 2018, Tuotosseuranta)
Entistä ympäristöystävällisempien lehmien jalostaminen

16. Helsingin keskuskirjasto Oodi, 21. 1. 2020
Suomen lehmien rehunkäyttökyvyn kehitys 1990 – 2020
Lidauer & Pösö Naudat, ilmasto ja ympäristö 16
-15%
Entistä ympäristöystävällisempien lehmien jalostaminen
Rehunkäyttökyky paranee

17. Helsingin keskuskirjasto Oodi, 21. 1. 2020 17
Maidontuotannon kehityksen ennuste vuoteen 2035 asti
• Ennusteen tunnusluvut
• Rehunsäästöindeksi on vielä osittain kehitteillä
– Yksittäisten lehmien syöntimäärien mittaaminen
tuo suurimman edistymisen rehunsäästössä
Lidauer & Pösö Naudat, ilmasto ja ympäristö
Vuosittainen edistys
Maidontuotanto +0.57 kg energiakorjattua maitoa päivässä
Metabolinen elopaino +0.25 kg0.75
Rehunkulutus -0.20 kg kuiva-ainetta päivässä
✔
✔
⚒
CFIT, VikingGenetics
rehunsäästö II
rehunsäästö I, v. 2020
Entistä ympäristöystävällisempien lehmien jalostaminen

18. Helsingin keskuskirjasto Oodi, 21. 1. 2020
Maidontuotannon kehityksen ennuste vuoteen 2035 asti
Lidauer & Pösö Naudat, ilmasto ja ympäristö 18
Entistä ympäristöystävällisempien lehmien jalostaminen

19. Helsingin keskuskirjasto Oodi, 21. 1. 2020
Rehunkäyttökyvyn ennustettu kehitys 2020 – 2035
Lidauer & Pösö Naudat, ilmasto ja ympäristö 19
-21%, rehunsäästö I
-27%, rehunsäästö II
Rehunsäästöindeksin käyttöönotto nopeuttaa kehitystä
-15%
-20%
Entistä ympäristöystävällisempien lehmien jalostaminen

20. Helsingin keskuskirjasto Oodi, 21. 1. 2020 20
• Lehmien metaanituotantoon vaikuttavat kuiva-aineen syönti ja rehun
koostumus
– Lukessa on tutkittu lehmien metaanipäästöjä vuodesta 2010 lähtien
– Suomen ayrshirelehmien CH4-tuotanto: 22,3 g / rehun kuiva-aine syönti kg
(Negussie et al., 2017)
– Metaanin GWP kerroin: 25.0 (Solomon et al., 2007)
• Ennustettu kuiva-aineen syönti energiakorjattua maitokiloa kohden
Lidauer & Pösö Naudat, ilmasto ja ympäristö
Edistyksen vaikutus Suomen lypsylehmien metaanipäästöihin
Vuosi Rehutarve (kg kuiva-ainetta) / kg maito*
1990 0.94
2020 0.80
2035 0.71 (0.68 – 0.74) *koko elinikäinen rehuntarve
on otettu huomioon laskelmissa
Entistä ympäristöystävällisempien lehmien jalostaminen

21. Helsingin keskuskirjasto Oodi, 21. 1. 2020
0
0,5
1
1,5
2
2,5
1990 2020 2035
miljoonatonnia
Ennustettu Suomen lypsylehmien metaanipäästövähennys vuodelle 2035
Maidontuotanto Suomessa Rehutarve lypsylehmille Metaani (CO2-ekv.)
Edistyksen vaikutus Suomen lypsylehmien metaanipäästöihin
Lidauer & Pösö Naudat, ilmasto ja ympäristö 21
1.43
1.03
0.92
-28%
-36% ±4%
Oletus: maidon kokonaistuotanto ei vähene v2020 jälkeen
2.73
2.56
2.31
1.85
1.65
2.31
Entistä ympäristöystävällisempien lehmien jalostaminen

22. Helsingin keskuskirjasto Oodi, 21. 1. 2020
Yhteenveto
Kasvihuonekaasupäästöjen
vähentämisen kannalta
• Lypsylehmien jalostus on
esimerkki toiminnasta, jossa on:
– työkaluja
– tavoitteita
– ja tekoja
Kiitos!
Lidauer & Pösö Naudat, ilmasto ja ympäristö 22
Paula Lidauer

23. Helsingin keskuskirjasto Oodi, 21. 1. 2020 23
Lähteet
• Kuva 1: Ayrshiresonni poseeraa Kuopion karjanäyttelyissä vuonna 1898. ProJasu. http://www.faba.fi/palvelut/lypsykarja/projasu/ (luettu
17.9.2009).
• Kuva 2: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gregor_Mendel_2.jpg; 12.6.2014, Author unknown.
• Kuva 3: https://en.wikipedia.org/wiki/Ronald_Fisher#/media/File:Youngronaldfisher2.JPG; 31.1.1913, Author unknown.
• Kuva 4: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gefriersperma.JPG; Author: Uwemuell.
• Kuva 5: Faban kuva-arkisto. Syväjärvi, 2016. Reikäkorteista digiaikaan. Suomen Maatalouden Laskentakeskus Oy. ISBN 978-952-93-
7315-7.
• Kuva 6: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:DNA_chemical_structure.svg; Author: Madeleine Price Ball.
• Nordic Cattle Genetic Evaluation NAV, 2019, https://www.nordicebv.info/fi/.
• Luke, 2015. Rehutaulukot.
https://portal.mtt.fi/portal/page/portal/Rehutaulukot/Ruokintasuositukset/Marehtijat/Lypsylehmien_energian_tarve.
• Mäntysaari ym., 2012. Energy efficiency and its relationship with milk, body, and intake traits and energy status among primiparous
Nordic Red dairy cattle. J. Dairy Sci. 95: 3200-3211.
• ProAgria Keskusten Liitto, 2018. Tuotosseuranta (henkilökohtainen viestintä).
• CFIT VikingGenetics. Lassen ym., 2018. Individual measure of feed intake on in-house commercial dairy cattle using 3D camera system.
WCGALP, Auckland, New Zealand.
• Negussie ym., 2017. Non-invasive individual methane measurement in dairy cows. Animal 11 5: 890-899.
• Solomon ym., 2007. Technical Summary. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the
Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University Press, Cambridge. s. 19-91.
• Luke, 2020. Tilastotietokanta. Maidon kokonaistuotanto.
https://statdb.luke.fi/PXWeb/pxweb/fi/LUKE/LUKE__02%20Maatalous__04%20Tuotanto__02%20Maito-
%20ja%20maitotuotetilasto/03_Maidon_kokonaistuotanto.px/table/tableViewLayout1/?rxid=9fe6de71-5e1a-423c-9913-e3e59e156831.
Lidauer & Pösö Naudat, ilmasto ja ympäristö