Broiler breeder paradox

1. Broiler breeder paradox Prof. Decuypere Astrid Koppenol

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

3. 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

4. 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 specificfunctionalities of the system againstperturbations, anditoftenrequires 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

5. 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 broilerbreeder paradox

6. Inleiding • Duurzame opfok moet 1. Rendabel zijn 2. Evenwicht zijn tussen - productieniveauen 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 • Growthratebroilersvsreproductionbreeders • Breeders: genetische potentie van snelle en efficiente groei EN reproductie ?!?

7. 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

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

9. hennen

10. hanen

11. 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

12. Ethisch standpunt • 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: “ourbelievewhatnature is” • Reductionistisch • holistisch • Epistemologie: “how we trytolearnaboutnature or ourwaystoanalyzethings • Subjectief • Objectief • resulteerd in 4 visies

13. 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 valideerbaaripv 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

14. 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

15. 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

16. 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

17. 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.

18. Resource allocation

19. 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

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

21. 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

22. Genetisch standpunt • 1 % verbetering in … geeft …% meer winst • Eiproductie (breeder) = 0,23 • Hatchability (hatchery) = 0,46 • Broilerweight (broiler) = 0,32 • Mortality (broiler) = 0,42 • Voederconversie (broiler) = 1,31 • Breastmeat 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

23. Genetisch standpunt • Welzijn van broilerbreeder 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 • Overgewicht, ziekte, sterfte bij ad libitum • 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

24. 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 libbreeders: vanaf bepaalde leeftijd sexueelmatuur • Beperkte breeders: vanaf bepaald lichaamsgewicht en vethoeveelheid sexueelmatuur • Voeder obv productie tijdens leg

25. 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

26. 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

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

29. 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

30. 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

31. 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

32. 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

33. 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

34. 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 S AAA ARA S Dw RRR

35. Suggesties 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

36. 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