SusAn 35 SusPig Sustainability of pig production through improved feed efficiency

SusPig - Bærekraftig utvikling av griseproduksjon gjennom forbedret fôreffektivitet Den norske svineproduksjonen er sterkt avhengig av importerte proteinrike fôringredienser, spesielt gjelder dette soyamel (SBM). Økt og mer effektiv bruk av lokale proteinressurser, som rapsmel (RSM), vil føre til en mer bærekraftig griseproduksjon. Økt bruk av lokale proteinrike råvarer som RSM i fôr til gris kan føre til et lavere fôropptak, redusert tilvekst og høyere fôrforbruk på grunn av et høyere fiber-innhold og et høyere innhold av enkelte antinæringsstoffer som glukosinolater. For å sikre en bærekraftig griseproduksjon er det derfor behov for å utvikle nye avlsstrategier for å kunne tilpasse det norske grisematerialet til de nye lokale fiberrike kraftfôrblandingene. For å evaluere forskjeller mellom grisenes evne til å utnytte fiberrike fôrblandinger ble det utført et forsøk med 84 Norske landsvingriser som fikk et SBM-basert fôr eller et RSM-basert fôr. Grisene som fikk RSM hadde et høyere fôrforbruk (FCR) sammenlignet med griser som fikk SBM (2,34 vs. 2,29). Det var imidlertid stor individuell forskjell mellom grisene i FCR, som varierte fra 1,99 til 2,60. Resultatene viste også store individuelle forskjeller i egenskaper som påvirker fôreffektivitet (FE), som fordøyelighet av næringsstoffer. Den store variasjonen i FE og fordøyelighet av næringsstoffene tyder på at enkelte griser har bedre evne til å utnytte RSM-basert fôr, og de kan dermed opprettholde høy produksjonsytelse på fiber-rike fôrblandinger. For å få en dypere forståelse av forskjeller i metabolisme ved bruk av SBM vs. RSM i fôr til gris, har vi utført genuttrykksanalyser av prøver fra tarm, muskel og lever, og analyser av hormoner i blod som regulerer appetitt (peptid YY (PYY), glukagon, og kolecystokinin (CCK)) og skjoldbruskfunksjon og metabolisme (trijodtyronin (T3) og tyroksin (T4)). Vi har identifisert en rekke forskjellige uttrykte gener (DEG) i tynntarm, tykktarm, lever og muskler fra griser med høy og lav FE som ble fôret med SBM- eller RSM-baserte fôr. Høyeste antall DEG ble observert i tynntarmen, mens bare 5 gener ble uttrykt forskjellig i leveren til griser med høy FCR vs. griser med lav FCR. I tynntarmen observerte vi 1838 nedregulerte gener og 1573 oppregulerte gener hos griser med lav FE sammenlignet med de som hadde høy FE. I tykktarmen observerte vi 485 nedregulerte gener og 377 oppregulerte gener hos griser med lav FE sammenlignet med de mer effektive grisene. De metabolske veiene og funksjonen til disse DEG-ene blir nå evaluert. I muskel, selv om forskjellene var små, ga forskjellene i genuttrykk mellom griser som fikk SBM eller RSM verdifull molekylær forklaring på forskjellene i produksjonsytelse. RNA-sekvenseringsdata avslørte differensiell regulering av nøkkelgener involvert i karbohydrat-, lipid- og energimetabolisme, utvikling av muskelvev, mitokondriefunksjon og oksidativt stress mellom diettene. Resultatene tyder på en aktivering av veksthemmende signalering og atrofi i skjelettmuskelen til griser som fikk RSM sammenlignet med SBM. Redusert vekst hos grisene som fikk RSM ble assosiert med aktivering av en rekke gener som styrer/koordinerer uttrykk av regulatoriske gener involvert i energimetabolisme og ombygging av muskelvev. Noen av disse forskjellene i genuttrykk mellom grisene som fikk RSM og SBM kan være sentrale for å forklare variasjonen i egenskaper knyttet til FE, og kan dermed ha et potensial til å fungere som biomarkører. Resultatene fra hormonanalysen viste at konsentrasjonen av PYY, CCK og glukagon var høyere i kontrollgrisene enn de som fikk det lokale fôret, noe som tyder på forskjeller i regulering av appetitt og fôropptak mellom gruppene. Fôropptaket og tilveksten var imidlertid også høyere hos disse grisene. Dette kan være knyttet til et høyere fiber- og glukosinolatnivå i RSM-fôret, noe som har en negativ effekt på fôropptaket. Konsentrasjonen av skjoldbruskhormonene T3 og T4 var også høyere for kontrollgrisene. Disse hormonene spiller sentrale roller i reguleringen av spiseadferd og appetitt hos dyrene. For å kartlegge hvor godt grisene kan utnytte lokalt fiberrikt fôr basert på RSM og åkerbønner, og hvordan dette fôret påvirket kjøttkvaliteten, ble det gjennomført et nytt forsøk med norske krysningsgriser. Griser som fikk det lokale fôret hadde samme fôropptak, tilvekst og fôrutnyttelse, og slaktekvalitet som de som fikk et SBM-basert fôr. Bruk av lokalt fôr ga også positiv effekt på kjøttkvaliteten. Kjøttet var saftigere med friskere farge og smak og med bedre holdbarhet. Den positive effekten på kjøttkvaliteten er knyttet til redusert nivå av pyroglutaminsyre, og økt nivå av frie aminosyrer og ulike metabolitter med søt smak i kjøttet. Resultatene ble publisert i Meat Science i 2020.

The project has evaluated feed efficiency (FE) of pigs fed fiber-rich local diets based on rapeseed meal and field beans. Phenotypic biomarkers based on gene expression analysis, activity of digestive enzymes and hormones regulating appetite have been identified. Pigs fed fiber-rich diets had high performance, a healthier gut microbiota profile and pork with improved quality. Outcomes: Several peer reviewed publications, presentations to stakeholders both on a national and international level, and training of young scientists. We hope to identify phenotypic biomarkers based on gene expression, digestive enzymes and hormone analyses of samples from pigs fed the conventional and local fiber-rich diets. These can help us identify novel phenotypes and biomarkers associated with FE traits that can help explain differences in FE in pigs and that can be used in future breeding programs. Whether this variation is heritable should be estimated in field trials with larger numbers of pigs.

Sustainable pig production is characterized by economic profitability through improved productive output, while maintaining animal health and welfare, and without compromising environmental resources. This study aims to enhance sustainability of European pig production through improved feed efficiency (FE) at different scales. The supporting objectives are to 1) Evaluate the consequence of improved FE for fitness, to improve animal robustness; 2) Evaluate if improved FE can be sustained with more reliance on local feed resources and feedstuff co-products; 3) Evaluate the environmental, social and economic impact of improved FE on local feed resources and feedstuff co-products; and 4) To develop future sustainable pig production systems. We approach this by: 1) Evaluation of robustness traits in experimental and commercial pigs; 2) Evaluation of FE and robustness in response to feedstuff co-products and local pig diets; 3) Assessment of the environmental and social impact of pig production as enhanced by transforming low quality feed, through Life Cycle Assessment (LCA) analysis; and 4) Modelling of future sustainable production systems. This project combines the expertise of European research groups in cooperation with those from the USA and Australia through a multidisciplinary approach. The work is relevant to Research Area 1: FE affects profitability of animal production through reduced feed costs, but economic benefits are also directly influenced by animal robustness. Efficient use of local resources may improve the productivity, resilience and competitiveness of European pig production; Research Area 2: Improving FE of pigs in transforming low quality feed may improve local resource use and enhance the environmental sustainability of European pig production; Research Area 3: Understanding the implications of improving FE on animal robustness may improve animal welfare, breeding strategies and consumer acceptance of pig production and breeding practices.