Uitblinken in gelijkheid: Een nieuwe methode om de uniformiteit en robuustheid bij landbouwhuisdieren te verbeteren via precisieveredeling

De Piétrain is het laatste inheemse varkensras van België met een levensvatbare populatiegrootte. Het ras is ontstaan in de buurt van het dorp Piétrain in de eerste helft van de 20e eeuw en wordt gekenmerkt door zijn zwarte vlekken met een grijze rand en zijn uitzonderlijke gespierdheid. Na het ontstaan van het ras werden Piétrains vanaf de jaren 1960 wereldwijd geëxporteerd, wat leidde tot het ontstaan van verschillende Piétrain-subpopulaties. Piétrain varkens worden gebruikt als vaderdieren in de zogenaamde driewegskruising in de commerciële varkenshouderij: Piétrain-beren worden gepaard met hybride zeugen om vleesvarkens te produceren. Ter illustratie: amper 800 Piétrain-beren werden in 2021 op deze manier vader van meer dan vijf miljoen vleesvarkens in Vlaanderen. Dit enorme vermenigvuldigingseffect toont ook aan hoe belangrijk het is om in te zetten op genetica binnen de Piétrain fokkerij. Hierbij is het cruciaal om enerzijds de genetische diversiteit op peil te houden, en anderzijds genetische vooruitgang te blijven boeken. In dit doctoraat werd daarom in eerste instantie de genetische diversiteit van verschillende Piétrain populaties onderzocht. Ten tweede onderzochten werd ook onderzocht of nieuwe fenotypes gebruikt kunnen worden om meer veerkrachtige en robuuste Piétrain varkens te fokken.

Onze genetische diversiteitsstudie analyseerde gegevens van vijf Piétrain subpopulaties uit België, Nederland, Frankrijk, Duitsland en de Verenigde Staten. Deze studie toonde aan dat de genetische diversiteit binnen de verschillende Piétrain-subpopulaties nog steeds acceptabel is, met schattingen van de effectieve populatiegrootte (NE) tussen de 85 en 92 dieren voor verschillende Piétrain-subpopulaties, en 105 dieren voor alle populaties samen. Bovendien was de schatting van de inteeltgraad (FROH) matig tot hoog (18-23%), maar in dezelfde grootteorde als andere commerciële rassen zoals Landras, Large White en Duroc (19-26%). Een opmerkelijke vondst van deze studie was een grote regio op chromosoom 8 (34-126 Mb), dat ingeteeld bleek in bijna alle Piétrain-varkens over alle subpopulaties heen. Bovendien had ongeveer 80% van alle Piétrains identieke homozygote haplotypes op chromosoom 8 in de regio’s tussen 50-70 Mb en 90-105 Mb. Deze resultaten impliceren dat deze grote ingeteelde regio's moeten zijn ontstaan vóór de vorming van subpopulaties in de jaren 1960. Onze hypothese is dat sterke selectie en inteelt tijdens de vorming van het ras deze genomische regio’s zo goed als gefixeerd hebben in het Piétrain ras. Verder toonden onze analyses van genetische diversiteit ook aan dat er drie subgroepen zijn binnen het Piétrain-ras die genetisch van elkaar verschillen. Hierbij lijkt het bovendien dat de verschillende Piétrain subpopulaties genetisch uit elkaar aan het groeien zijn. Uit deze analyse bleek de Belgische Piétrain populatie genetisch uniek te zijn, en het is cruciaal om deze genetische diversiteit te koesteren. Niettegenstaande is de Belgische Piétrain steeds meer bedreigd met uitsterven: de afgelopen decennia was er steevast een afname in het aantal fokdieren en het aantal fokkers. Om deze negatieve trend te stoppen, is het cruciaal dat er maatregelen genomen worden genomen om de Belgische Piétrain op een levensvatbaar niveau te houden. Zonder actie zal de authentieke Belgische Piétrain verdwijnen, en zal België zijn laatst overgebleven inheemse varkensras verliezen.

Het verhogen van de veerkracht en robuustheid van varkens is zeer belangrijk geworden. De drijvende factoren hiervoor zijn de toenemende intensivering in de varkenshouderij, toenemende maatschappelijke druk voor meer dierenwelzijn en verminderd antibioticagebruik, en de toenemende onvoorspelbaarheid van het klimaat. Als gevolg hiervan willen varkenshouders varkens die genetisch geprogrammeerd zijn om veerkrachtiger te zijn en minder arbeidsintensief. Daarom werd in dit doctoraat de genetica van nieuwe fenotypes onderzocht die de veerkracht van varkens zouden kunnen verhogen.

In een eerste studie onderzochten we of we varkens kunnen fokken die minder antibioticabehandelingen nodig hebben. Nieuwe fenotypes werden afgeleid uit gegevens van antibioticabehandelingen van vleesvarkens met een Piétrain-vader. Onze studie vond matig hoge erfelijkheidsgraden (18-44%) voor deze nieuwe fenotypes van antibioticagebruik. Bovendien was er een lage tot matige genetische correlatie met sterfte (rg=0.08-0.60). Deze resultaten suggereren dat onze nieuwe kenmerken om antibioticagebruik te meten veelbelovend zijn om te gebruiken in fokprogramma's. Op die manier is het mogelijk om varkens te fokken die minder antibiotica nodig hebben en een algemeen betere gezondheid.

In een tweede studie hebben we de routine van het wegen van varkens uitgebreid met een camera om de lichaamsafmetingen en activiteit van varkens te schatten met behulp van een geautomatiseerd computersysteem. We konden deze gegevens bovendien koppelen aan stamboomgegevens om genetische parameters te schatten. Via dit systeem toonden we aan dat lichaamsafmetingen nauwkeurig konden worden geschat met een gemiddelde schattingsfout van 3,3 cm. Bovendien bleken deze lichaamsafmetingen zeer erfelijk (61-74%), terwijl de activiteit van varkens tijdens weging laag tot matig erfelijk was (22-35%). Via dit automatische camerasysteem is het dus mogelijk varkens te fokken op lichaamsafmetingen en activiteit, kenmerken die zeer interessant zijn voor de fokkerij.

In een derde studie kwantificeerden we veerkracht op basis van longitudinale gegevens van lichaamsgewicht, voeropname en voergedrag bij varkens die verzameld werden via geautomatiseerde voerstations. De veerkrachthypothese stelt dat een uitwendige stressor zal leiden tot een afwijking van het optimale productieniveau van een varken, waarbij veerkrachtige varkens minder worden beïnvloed. Als gevolg hiervan kunnen afwijkingen in longitudinale gegevens gebruikt worden als een voorspeller voor de veerkracht van varkens. In deze studie analyseerden we 324.207 observaties tussen de leeftijd van 95 en 155 dagen van 5.939 Piétrain-varkens met stamboom- en genomische informatie. We toonden aan dat onze nieuwe kenmerken voor veerkracht laag tot matig erfelijk waren voor afwijkingen in lichaamsgewicht (h2=2,9-20,2%), voeropname (h2=9,4-23,3%) en voergedrag (h2=16,2-28,3%). Bovendien waren afwijkingen in lichaamsgewicht en voeropname sterk gecorreleerd (rg=0,78) met een lage tot matig gunstige genetische correlaties met de voederconversie (rg=0,39-0,49). Deze resultaten zijn waardevol voor fokorganisaties omdat ze bewijs leveren dat de algehele veerkracht van varkens kan worden verhoogd via selectie. Bovendien kan deze methodologie worden vertaald naar andere soorten om veerkracht te kwantificeren op basis van longitudinale gegevens.

In een vierde studie onderzochten we in hoeverre onze nieuwe kenmerken van veerkracht geassocieerd zijn met eigenschappen die gerelateerd zijn aan veerkracht, gezondheid en het welzijn van varkens, zoals sterfte, bijtletsels en kreupelheid. In ons experiment werden 1919 vleesvarkens met stamboominformatie elke twee weken gewogen en beoordeeld op fysieke afwijkingen, zoals kreupelheid en bijtletsels. Veerkracht werd beoordeeld aan de hand van afwijkingen in lichaamsgewicht, en deze afwijkingen hadden matige erfelijkheidsschattingen (h2 = 25,2 tot 36,3%), in lijn met onze eerdere studie. Bovendien waren afwijkingen in lichaamsgewicht positief geassocieerd en genetisch gecorreleerd met staarbijtwondes (rg = 0,22 tot 0,30), kreupelheid (rg = 0,15 tot 0,31) en sterfte (rg = 0,19 tot 0,33). Deze resultaten geven aan dat bijtgedrag, kreupelheid en mortaliteit geassocieerd zijn met afwijkingen in de evolutie van het lichaamsgewicht van varkens. Deze resultaten tonen aan dat onze nieuwe kenmerken voor veerkrachtig een goede indicatie zijn van de algehele gezondheid, welzijn en de veerkracht van dieren. Fokken op deze nieuwe kenmerken van veerkracht zou dus ook leiden tot meer veerkrachtige en robuuste varkens.

Dit doctoraat heeft de genetische diversiteit van verschillende Piétrain populaties onderzocht. Dringende actie is nodig om de genetisch waardevolle Belgische Piétrain te redden. Bovendien heeft dit doctoraat aangetoond dat het mogelijk is om varkens te fokken voor een verminderd antibioticagebruik, veranderde activiteitsniveaus en een verhoogde algemene veerkracht. Wij adviseren varkensfokkers om onze nieuwe kenmerken voor veerkracht op basis van longitudinale afwijkingen in lichaamsgewicht en/of voeropname in hun fokprogramma's te implementeren. Deze kenmerken zijn voldoende erfelijk en gunstig geassocieerd met de algemene gezondheid, welzijn en veerkracht van varkens. Een gerichte selectie op deze kenmerken zou dus leiden tot meer veerkrachtige varkens die broodnodig zijn voor de varkenshouderij van de toekomst.