Broiler breeder paradox Prof. Decuypere Astrid Koppenol

Overzicht Inleiding Wat is broiler breeder paradox? Ethische invalshoek Genetische invalshoek Fysiologische invalshoek Suggesties

Inleiding 2005-2015: 7%/jaar consumptie van dierlijke producten Kippenvlees: nog meer??? Productie wereldwijd Vraag naar goedkoop vlees Genetische selectie Productieniveau Efficientie MAAR: fysiologische en immunologische problemen bij hoog producerende dieren

Inleiding Genetische selectie focus: Cumulatieve korte termijn genetische veranderingen in puur economisch daglicht GEVOLG: ongewenste bij-effecten conflict met duurzame dierproductie OPLOSSING: selectie termen niet alleen op productie efficientie Maar ook op gezondheid en welzijn “ROBUSTNESS” = “the maintenance of specific functionalities of the system against perturbations, and it often requires the system to change its mode of operation in a flexible way” (Kitano, 2004) Productie efficientie EN functioneren in varierende omgevingscondities Zowel fysiologisch Als immunologisch Als gedragsmatig functioneren

Inleiding Selectie op ROBUSTNESS ipv op PRODUCTIVITEIT: Minder vatbaar voor ziektestress Sneller herstel  gezonder Betere aanpassingsmogelijkheden  management sytemen Flexibeler  welzijn Integriteit van dier moet bewaard worden INTEGRITEITSPROBLEEM is bron van broiler breeder paradox

Inleiding Duurzame opfok moet 1. Rendabel zijn 2. Evenwicht zijn tussen - productieniveau en efficientie - fysiologie: welzijn, gedrag, gezondheid, reproductie,… = het “functioneren” van het dier Meer kennis nodig van basis biologie van selectielijnen en hun correlatie negatieve relatie tss BW en reproductie efficientie bij pluimvee Geuit: 2 commerciele soorten kippen die extreem verschillen, nl vleeskuikens en leghennen Growth rate broilers vs reproduction breeders Breeders: genetische potentie van snelle en efficiente groei EN reproductie ?!?

Broiler Breeder paradox Broiler breeders: voederbeperking om maximaal aantal eieren en eendagskuikens te produceren Om metabole stoornissen en mortaliteit te reduceren Restrictie tijdens opfok: carry over effect op ontwikkeling van reproductie-as. Reproductie verbetering bij breeders is altijd op management niveau geweest ipv op genetische verbetering. Doordat slechts een klein aandeel van de energiekost naar de breeder populatie gaat in de totale efficientie van voeder energie voor broiler meat productie PARADOX: Fast growth versus reproduction health Acceptable reproduction,health vs hunger-stress and impaired welfare

A double broiler breeder paradox Reproductive efficiency BBP Health and metabolic disturbances Welfare

hennen

hanen

Duurzame Oplossingen Gebaseerd op: Betere kennis van de impact (graad en duur) van restrictie op Performantie parameters: groei, voederefficientie Reproductie: reproductie capaciteit van breeders is fysiologisch bepaald door hoeveelheid voeder,… gezondheid Welzijn Fysiologisch standpunt Genetische standpunt Ethisch standpunt

Ethisch standpunt 4 fasen in domesticatie: DUURZAME dierproductie: - Winstgevendheid - Efficientie - Productiviteit - Sociale leefbaarheid - Gezondheid van omgeving 4 fasen in domesticatie: Pioneering: overlevingslandbouw Production: product maximaliseren Productivity: optimalisatie van productie Persistency: duurzame landbouw (idee vanaf 1970) 2 Filosofische aspecten om verschillende fasen te begrijpen: Ontologie: “our believe what nature is” Reductionistisch holistisch Epistemologie: “how we try to learn about nature or our ways to analyze things Subjectief Objectief resulteerd in 4 visies

Ethisch standpunt Animal WELFARE: Moeilijk te definieren Veranderlijk concept: Vb nu wordt er aangenomen dat welzijn objectief kan gemeten worden obv fysiologische immunologische en gedragsparameters, maar vaak niet adequaat valideerbaar ipv puur emotionele of anthropomorphologische beschrijven van welzijn Specifieke indicatoren nodig om elke specifieke uitdaging te kwantificeren: Huisvesting opfok Nutrititionele Veehouder gerelateerde uitdagingen Geen gouden maatstaf om welzijn objectief in z’n geheel te meten

Ethisch standpunt INTEGRITY: Welzijn kan beinvloed worden door de mens maar ook door natuurlijke omstandigheden Integriteit: menselijke acties nodig, vraagt menselijk respect = Intrinsieke waarde van dieren Meer een filosofisch dan een empirisch probleem Broiler breeders: niet natuurlijk ontplooid Door selectie vertonen ze abnormaliteiten Vb hoge sterfte bij ad lib, zelfs voordat ze sexueel matuur zijn Gereduceerd tot instrumenten voor humane belangen: productie van eieren en DOC met een hoog genetisch groei potentieel Om dit te kunnen bereiken moet hun eigen groei extreem gereduceerd worden door restrictie Restrictie wordt steeds groter Schending van hun integriteit

Genetisch standpunt Negatieve correlatie tussen GROEI en REPRODUCTIE 2 commerciele type kippen: layers vs broilers Negatieve correlatie duidelijk in data ratio Daily production of normal eggs/ daily ovulation Chromosomale afwijkingen  uitkipping van bevrucht eieren daalt

Genetisch standpunt Reproductie effectiviteit: Gekarakteriseerd door combinatie van fenotypes: Ei productie Libido Sperma en oocyten kwaliteit Sperma opslag bij de hen Gameet-gameet interactie Genetische compatibiliteit Uitkipping Interacties tussen fenotypes

Genetisch standpunt Biologische verklaring van deze negatieve correlatie Theorie van genetische homeostase Heterozygositeit, stabiliserende selectie en negatieve correlatie resulteren in: Tussenliggende optima om homeostasis te onderhouden Bijkomende variantie onderhouden die als buffer dient voor een wijde waaier aan omgevingseffecten op populatie niveau. Resource Allocation Theorie: Broiler breeders: ongewenste bij-effecten zullen blijven toenemen bij blijvende selectie voor groei en voederefficientie. Door selectie wordt de optimale situatie verschoven naar hoge productie zodat minder voeder overblijft om adequaat te reageren op andere eisen. Breeding goal moet dus geherdefinieerd worden naar een breder perspectief of de voedersituatie moet verbeteren.

Resource allocation

Genetisch standpunt Hoe komt het dat er in broiler productie steeds een unidirectionele selectie is gebeurd? efficiente nakomelingen produceren door genetische toename te maximaliseren = efficiente multiplicatie van commercieel product Maar ook afh van de correcte breeding goals te definieren. Definitie van juiste breeding goals is een essentieel startpunt voor succesvol breeding programme. maatstaf voor pluimvee performantie = meat output per chick Sinds 1990: meat output per breeder = belangrijkste indicator, dus zowel groei als reproductie belangrijk Meat output per breeder: Groei van broiler Voederconversie van broiler Breeder effectiviteit

Chicken Turkey Rabbit Pork Lamb Beef Gestation/ lactation Protein Fat replacement maintenance maintenance Beef Breeding female Market animals

Genetisch standpunt Efficientie van voedergebruik voor groei in vleesproducerende dieren: Niet alleen voeder conversie van slachtgeneratie Maar ook de kost voor het onderhouden van effectieve oudergeneratie Kippen: prolific Meerderheid van het voeder wordt geconsumeerd door de slachtgeneratie (95 %) Gevolg: selectie goals voornamelijk op lijnen die groei, voederconversie en karkas kwaliteit van slachtgeneratie verbeteren Minder aandacht voor goede reproductie lijnen: In traag reproducerende dieren, vb koe, ME opname is gelijk verdeeld tussen ouder en slacht generatie, daardoor even winstgevend om lijnen die goed produceren te manipuleren dan groei in nakomelingen. Impact van selectie naar reproductie efficiente ouderdieren is te klein

Genetisch standpunt 1 % verbetering in … geeft …% meer winst Eiproductie (breeder) = 0,23 Hatchability (hatchery) = 0,46 Broiler weight (broiler) = 0,32 Mortality (broiler) = 0,42 Voederconversie (broiler) = 1,31 Breast meat percentage = 3,10 Kost van DOC = 20% slachtrijp vleeskuiken (1,8 kg) = 12,5 % slachtrijp vleeskuiken (3 kg) Focus van breeding goals op groei, karkas kwaliteit en FCR veel minder op reproductie efficientie Verbetering van reproductie efficientie ligt daardoor veel meer op management niveau ipv op genetisch niveau  Voederbeperking om maximale ei en kuikenproductie te bekomen

Genetisch standpunt Welzijn van broiler breeder wordt in vraag gesteld doordat voederbeperking jaarlijks toeneemt Physiologische stress door honger bij beperking Overgewicht, ziekte, sterfte bij ad libitum  productie-welfare paradox Minder ziekte en sterfte door minder overgewicht bij beperking Welfare-welfare paradox Selection goals moeten aangepast worden Nieuwe strategieën in management moeten gezocht worden Fundamentele vraag blijft: Functionele link tussen snelle groei, aanzet van mager vlees en reproductie?  fysiologische standpunt

Fysiologisch standpunt Reproductie wordt geregeld door: Voederbeperking (groei beperking) Licht stimulatie Management tools 3 essentiele punten: Groei voorspellen om vereiste lichaamsgewicht te bekomen enkele weken voor start van leg  70% beperking op bep leeftijden Groei en sexuele maturiteit synchroniseren: gewicht – vet – fotoperiode – leeftijd zijn beinvloedende factoren Ad lib breeders: vanaf bepaalde leeftijd sexueel matuur Beperkte breeders: vanaf bepaald lichaamsgewicht en vethoeveelheid sexueel matuur Voeder obv productie tijdens leg

Fysiologisch standpunt Niveau, duur en moment van beperking tijdens opfok heeft effect of productiviteit op later leeftijd Critische perioden tijdens opfok: Beperking tussen week 2 en 6: om eigewicht te verlagen Beperking tussen week 7 en 15: om totaal aantal eieren verhogen Beperking tussen week 16 en 24: meervoudige follicels verlagen Hanen met hoog groei potentieel moeten ook beperkt worden: Obv lichaamsgewicht van hennen voor optimale paring Om aggressiviteit naar hennen te beperken Appart gevoederd Tussen 2 en 26 weken: lager eiwit (12% ipv 17%) om vruchtbaarheid te verhogen

Fysiologisch standpunt Reproductie process: Resultaat van Interactie tussen hypothalamus-hypofyse en ovarium Beinvloed door omgeving, selectie en voeding effect van voederbeperking op: Lager gewicht van eierstok Minder gele follicels Misplaatste oviposities Meervoudige ovulaties Effect van overvoeding (ad lib) op: Lagere eiproductie Minder broedeieren Wijst er op dat ontregeling reproductie toegekend kan worden aan wijzigingen in steroidproductie en de gevoeligheid van follikels op lokaal geproduceerde groeifactoren en gonadotrofines

Hypothalamus Pituitary Ovary +/- - GnRH (I, II, III) GnIH LH FSH Yolk Perivitelline layer Granulosa cells Theca interna Theca externa inhibin P4 /LH receptor A4 E2 /FSH receptor F6 F1 When fed ad lib (rearing+ lay) Ad lib : lower sensitivity to GnRH-I and to steroids Decrease of α subunit mRNA with age Rearing : faster GnRH-I in ad lib Rearing : faster LH, FSH pituitary in ad lib Ad lib : lower responsiveness to LH, IGF-I, BMP +/-

Fysiologisch standpunt Veranderingen in LH (= luteinizing hormone) en FSH (= follicle-stimulating hormone) kunnen de follikel ontwikkeling en ovulatie verschillen verklaren tussen beperkte en ad lib gevoederde hennen Plasma LH/FSHA stijgt bij beperkte dieren Gevoeligheid van hypofyse voor LHRH (luteinising hormone releasing hormone) en ovarian feedback factors wordt beinvloed door voederniveau

Fysiologisch standpunt Effect van selectie op reproductie Magere en vette lijnen hebben verschillende appetijt  moeilijk om 2 lijnen met elkaar te vergelijken onder beperkte en ad lib omstandigheden Bovendien is beperking verschillend voor beide lijnen (niet procentueel) Onagbesan et al. Growth selected line (GL= fat line) vergeleken met feed conversion selected line (FC= magere lijn) zowel beperkt (75% van ad lib) en ad lib gevoederd. Beperking: aantal gele follikels/ovarium daalde Eiproductie steeg Atresie van gele follikels verminderde Effect van voederbeperking: meer uitgesproken voor FC dan GL lijn

Fysiologisch standpunt P4(=progesterone) productie van granulosa cellen (respons op LH) - geen verschil tussen F1 en F2 follikels voor ad lib GL hennen - beperkte GL hennen zoals FC line Selectie beinvloed endocrine/paracrine mechanisme  Basis van correlaties tussen responses

Suggesties Kan groei gecombineerd worden met reproductie, gezondheid en welzijn? Door restrictie-programma’s die honger beperken? OF door innovatieve genetische selectie? Niet enkel selecteren voor productiviteit, maar gecorreleerde bijeffecten in rekening brengen door selection goals aan te passen. Door extra criteria toe te voegen? Door in te binden op productiviteit? Afhankelijk van antwoord op gestelde vragen: Zijn dilemmas een toevallig gevolg van selectie tot op vandaag Of echt gelinkt en daardoor een onvermijdelijk gevolg van selectie goals (causale negatieve biologische relatie) Veranderingen in groei gerelateerde hormonen ten gevolge van selectie voor snelle groei, zijn gelinkt met veranderingen in dezelfde groeifactoren in ovarium

Suggesties Opties in management en breeding goals Verdere intense selectie, met strengere restrictie Moeilijk te verdedigen (welzijnsprobleem) Aangepast management: duur en intensiteit van restrictie verlagen door aangepast dieet ( vb energie –arme voeders) Zoektocht naar optimale balans tussen welfare/growth en reproductie nog onder investigation Lijkt onmogelijk om enkel met management tools op te vangen Selectie goals veranderen - nood voor beperking verkleinen - zonder de broiler kwaliteit te verminderen  introductie van dwerg breeder (relatief goede reproductie bij ad libitum voeder)  sex linked + recessief dwarf gene (dw) (toch snelle groei in nakomelingen populatie)  natuurlijke paring wordt moeilijk (lichaamsgewicht verschilt extreem tussen hanen en hennen)  inseminatie  integriteitsprobleem?!? discussie

Effect of feed restriction (RRR, ARA, AAA) on body weight of S- and Dwarf genotype Effect of genotype (S vs Dwarf) on laying percentage, according to feed regimen (Decuypere et al., 2007) S-genotype Dwarf-genotype Body weight (g) Dw Dw Laying % (%) S AAA S ARA S Dw RRR

Suggesties - introductie van nieuwe genetische lijnen 3. Door onoverkomelijke fysiologische link tussen selectie voor snel groeiende lijnen en reproductie en welzijnsproblemen van moederdieren: toenemende druk voor lager producerende broilers - introductie van nieuwe genetische lijnen vb ad lib tollerante breeders traag groeiende kippen (label frankrijk):  gewone haan x traag groeiende hen  broilers slachtrijp 10-12d later

Conclusie vleeskuiken sector een competitieve sector en beslissingen zijn economisch geïnspireerd Toch moet balans gezocht worden tussen voedselveiligheid, kwaliteit, biodiversiteit, efficientie, gezondheid en welzijn Nieuwe aanpak komen voor duurzame oplossing Hiervoor moeten er eerst de problemen gedefinieerd worden door alle betrokken partijen  pluridisciplinair Door ethische aspect van paradox, moeten zowel onderzoekers (nauwe blik) als ethici (brede blik) samenwerken