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Herramientas genéticas y control de la oferta de forraje para mejorar la eficiencia de uso de
la energía por la cría vacuna en pastoreo
Mariana Carriquiry y Ana Espasandin
Departamento de Producción Animal y PasturasFacultad de Agronomía, UdelaR
Avances recientes para mejorar los resultados productivos y económicos de la cría vacuna del Uruguay
INIA Las Brujas, Junio 2014
GRUPO DE INVESTIGACION:CRIA VACUNA SOBRE CAMPO NATURAL:A.L AstessianoM. CarriquiryA. CasalM. Claramunt M. Do Carmo A.C. Espasandin S. ScarlatoP. SocaA.I TrujilloC. Viñoles
Funcionarios de la Estaciones Experimentales de Facultad de Agronomía - EEBR y EEFAS, particularmente D. Bentancor, O. Cáceres, J. Cáceres, M. Cáceres, V. Cal (EEBR) Estudiantes de grados y posgrados y otros colegas de las Facultades de Agronomía y Veterinaria
GRUPOSHI-CR HI-PU LO-CR LO-PU
Ternero destetado por vaca expuesta (kg) 120 106 108 98
Tasa destete 0.83 0.77 0.77 0.73EM (Mcal/ciclo prod. de la vaca) 8535 8651 8562 8067Eficiencia biológica (g ternero/Mcal) 22.7 19.8 20.3 19.6
EFICIENCIA BIOLOGICA DE PRODUCCION:OFERTA DE FORRAJE Y GRUPO GENETICO
La cría vacuna es un proceso largo e ineficiente en el uso de la energía ( Dickerson, 1978)
Ciclo de cría vacuna, más del 70% de los costos energéticos sondebidos al mantenimiento de los vientres (Jenkins y Ferrell, 1985)
Costos de mantenimiento significa más del 50% del total deenergía ingerida por el animal desde concepción a faena(Montano-Bermudez et al. 1990)
En feedlot, 1% de mejora en la eficiencia ~ 3% tasa de ganancia
ESTRATEGIA DE INVESTIGACION
PARTICION DE NUTRIENTES Y METABOLISMO INTERMEDIARIO
COMPOSICION CORPORAL EN EL CICLO PRODUCTIVO DE LA VACA
TAMAÑO Y “ACTIVIDAD” DE LAS VISCERAS TGI E HIGADO
ESTIMACION COSTOS PRODUCCION Y MANTENIMENTO. USO DE LA TASA CARDIACA
OF P < 0.05
OF P < 0.05
OF P < 0.05
Hígador = 0.39
r = 0.73
Laporta et al.,201 4
r = 0.56
CCr > 0.47
PARTICION DE NUTRIENTES Y METABOLISMO INTERMEDIARIO
HIGADO: ROL CENTRAL EN EL METABOLISMO INTERMEDIARIO
HIGADO: ADAPTACION METABOLICA
4663 genes diferencialmente
expresados (FDR =0.10)
272 cambios > 2.5
HIGADO: ADAPTACION METABOLICA
Acción coordinada a tres niveles (mitocondria, peroxisomal y microsomal) en la oxidación de ácidos graos y cetogénesis para que los hepatocitos
puedan lidiar con el flujo de AGNE durante la gestación-invernal
Acción coordinada en el metabolismo para aumentar
la formación de glucosa, favoreciendo la conservación
de esqueletos carbonados (lactato, piruvato, alanina)
para esta función
HIGADO: ADAPTACION METABOLICA
HIGADO: ADAPTACION METABOLICA: EFECTO OFERTA DE FORRAJE
vías metabólicas enriquecidas:-Gluconeogénesis-Metabolismo del piruvato
275 genes diferencialmente
expresados (FDR =0.10)
47 cambios > 2.0
MENSAJE 1
LA MEJORA EN LA OFERTA DE FORRAJE MEJORO EL ESTATUS METABOLICO (PERFIL HORMONAL, METABOLISMO HEPATICO) DE LAS VACAS
Departamento de Producción Animal y PasturasFacultad de Agronomía, UdelaR
VACAS CRUZAS VS. PURAS: NO PRESENTARON GRANDES DIFERENCIAS A NIVEL DEL METABOLISMO HEPATICO
EL INVIERNO SIGNIFICA UN DESAFIO EN TERMINOS METABOLICO PARA LA VACA DE CRIA – BEN
ESTRATEGIA DE INVESTIGACION
PARTICION DE NUTRIENTES Y METABOLISMO INTERMEDIARIO
COMPOSICION CORPORAL EN EL CICLO PRODUCTIVO DE LA VACA
TAMAÑO Y “ACTIVIDAD” DE LAS VISCERAS TGI E HIGADO
ESTIMACION COSTOS PRODUCCION Y MANTENIMENTO. USO DE LA TASA CARDIACA
COMPOSICIÓN CORPORAL
Mediciones de eficiencia de síntesis de proteína y grasa: del 10 al 40% vs.del 60 al 80%, respectivamente (Ferrell y Jenkins, 1985)
La tasa de renovación de las proteínas corporales es sensiblemente mayora la de lípidos
Recambio total de las proteínas del TGI se lleva a cabo aprox. cada 3 días Síntesis proteica in vitro (% total síntesis proteina corporal)
músculo 12 al 16%piel 14 al 20%vísceras TGI 38 al 46%
Lobley et al. 1980
NRC, CSIRO, AFRCCosto energético de mantenimiento constante en relación al PV adulto (peso metabólico; PV0.75)
Depende más de la masa proteicacorporal que del PV. (Agnew y Yan, 2000)
La energía necesaria para el mantenimiento esta correlacionada con lacantidad de proteínas y grasa presentes en el animal (Ferrell y Jenkins, 1985).
18 ± 5 kg PV materno0.5 ± 0.1 unid. CC
COMPOSICIÓN CORPORAL Y GESTACION INVERNAL
Casal et al., 2014
HI LO SE P-valueAgua
kg 236 226 10.0 n.s.g/kg EBW 632 657 3.4 <0.01
Lipidoskg 35 33 1.4 0.10g/kg EBW 95 91 1.4 0.10
Proteinaskg 68 64 3.1 n.s.g/kg EBW 191 192 0.9 n.s.
Energía brutaMJ 2995 2797 135.5 n.s.
MJ/kg EBW 8.7 8.6 0.04 <0.01
COMPOSICIÓN CORPORAL Y GESTACION INVERNAL:OFERTA DE FORRAJE
OF x DG P > 0.10
CR PUP-value
CG DG CGxDGAgua
kg 240 223 10.0 0.05 <0.01 0.03g/kg EBW 640 649 3.4 0.02 <0.01 ns
Lipidoskg 35 32 1.4 0.03 n.s. 0.07
g/kg EBW 93 93 1.4 n.s. 0.01 0.09Proteinas
kg 69 63 3.1 0.02 0.07 nsg/kg EBW 192 190 0.9 0.10 n.s. 0.07
Energía brutaMJ 3033 2759 135.5 0.03 <0.01 0.03MJ/kg EBW 8.6 8.6 0.04 n.s. 0.05 0.08
COMPOSICIÓN CORPORAL Y GESTACION INVERNAL:GRUPO GENETICO
*
CG x DG P = 0.07
CG x DG P = 0.03
COMPOSICIÓN CORPORAL Y GESTACION INVERNAL: GRUPO GENETICO
CG x DG P ≤ 0.10
CG x DG P ≤ 0.10
COMPOSICIÓN CORPORAL Y GESTACION INVERNAL: GRUPO GENETICO
*
MENSAJE 2 LA MEJORA EN LA OFERTA DE FORRAJE MEJORO EL ESTATUS
ENERGETICO MAS CC Y MASA LIPIDICA CORPORAL
Departamento de Producción Animal y PasturasFacultad de Agronomía, UdelaR
VACAS CRUZAS VS. PURAS: MAS MASA PROTEICA DIFERENTE MOVILIZACION INVERNAL: VENTAJAS
COMPARATIVAS?
ESTRATEGIA DE INVESTIGACION
PARTICION DE NUTRIENTES Y METABOLISMO INTERMEDIARIO
COMPOSICION CORPORAL EN EL CICLO PRODUCTIVO DE LA VACA
TAMAÑO Y “ACTIVIDAD” DE LAS VISCERAS TGI E HIGADO
ESTIMACION COSTOS PRODUCCION Y MANTENIMENTO. USO DE LA TASA CARDIACA
LAS VISCERAS DEL TGI E HIGADO REPRESENTAN SOLO EL 10 AL 13% DE LA MASA CORPORAL PERO CONSTITUYEN DEL 45 AL 50% DEL CALOR TOTAL PRODUCIDO
Tasa metabólica muy alta (intercambio de iones y recambioproteico)Alta irrigación sanguínea, 40% del consumo de 02 del cuerpoTasa muy alta de recambio celular
Seals and Reynolds 1993; Baldwin et al., 2004
Han mostrado una relación positiva con consumo de alimento(Ortigues and Doreau, 1995)
Son fuente de variación del requerimiento de mantenimientodentro de un rodeo de cría (DiCostanzo et al., 1991) así como entrerazas y cruzamientos (Jenkins et al., 1991)
VISCERAS DEL TGI E HIGADO
OF G OFxGRR 0,02 0,02 …
O… … …
AB … … …
Peso (g/kg PCV) AOF-PU BOF-PU AOF-CR BOF-CR OF G OFxG
Retículo-rumen 27.6 26.8 28.5 27.3 0.7 … … …Omaso 22.1x 22.4x 19.5y 19.1y 1.7 … 0.09 …Abomaso 11.3 13.4 11.5 10.5 1.0 … … …
0
2
4
6
8
10
HI-PU LO-PU HI-CR LO-CR
Reticulum-rumen Omasum Abomasum
AOF-PU BOF-PUAOF-CRBOF-PU
Pes
o (k
g)abx
by
a abx
BOF-CR
VISCERAS DEL TGI E HIGADO
Casal et al., 2014
0
1
2
3
4
5
HI-PU LO-PU HI-CR LO-CR
Small intestine Large intestine Liver
AOF-PU BOF-PUAOF-CRBOF-PU
Intestino Delgado Intestino Grueso Hígado
Peso (g/kg PCV) AOF-PU BOF-PU AOF-CR BOF-CR OF G OFxG
Int. delgado 8.7 8.1 9.4 7.7 0.7 … … …Int. grueso 13.6 13.4 13.8 12.8 0.6 … … …Hígado 12.5y 12.3y 12.9x 13.4x 0.4 … 0.07 …
OF G OFxGID 0,10 … …IG 0,06 … …H 0,09 <0.01 …
Pes
o (k
g)VISCERAS DEL TGI E HIGADO
TratamientoSE
P-valueAOF-PU AOF-CR BOF-PU BOF-CR HA CG HAxCG
Proteina:ADNReticulum - rumen 284.6 337.6 329.3 312.5 42.4 … … …Omaso 322.9 267.3 297.0 303.5 49.4 … … …Abomaso 155.1 136.9 133.5 224.1 39.3 … … …
Int. delgado 243.2 209.3 209.2 238.7 38.5 … … …Int. grueso 204.7abx 237.6a 206.7abx 133.6by 21.4 0.03 … 0.02
ARN:proteínaInt. delgado 0.007b 0.008b 0.008b 0.016a 0.001 <0.01 <0.01 <0.01
CELULARIDAD ORGANOS TRACTO-GASTROINTESTINAL
CELULARIDAD ORGANOS TRACTO-GASTROINTESTINAL
GrupoSE
P-value
AOF-PU BOF-PU AOF-CR BOF-CR OF G OFxG
Proteina:ADN
Hígado 138.3ab 154.0ab 104.2b 185.9a 37.0 0.01 … 0.04
ARN:Proteína
Hígado 0.003y 0.004xy 0.005x 0.004xy 0.0005 … … 0.10
Peso (g/kg PCV) AOF-PU BOF-PU AOF-CR BOF-CR OF G OFxGGrasa
oment/mesent 8.1 7.8 7.1 7.9 0.6 … … …
OF G OFxG… … 0.05
Peso
(kg
)Grasa visceral (omental + mesentérica)
xxyxy y T
TT
T
VISCERAS DEL TGI E HIGADO
GrupoSE
Valor P
AOF-PU BOF-PU AOF-CR BOF-CR OF G OFxGLípidos, g/kg
Retículo – rumen 9.3y 18.5x 10.0y 12.0xy 0.3 0.09 … …
Omaso 6.6 12.1 10.6 11.8 0.2 … … …
Abomaso 40.7y 63.8x 56.1xy 59.4x 0.7 0.08 … …
Int. delgado 14.1 19.6 18.8 13.8 0.5 … … …
Int. grueso 20.5 15.1 13.9 15.6 0.4 … … …
Hígado 66.2 59.1 69.7 58.1 0.8 … … …
No hubo mayores diferencias de composición en las vísceras en términos de agua (MS), proteína y cenizas (minerales).
VISCERAS DEL TGI E HIGADO
Mayor depósito de grasa visceral
Mayor resistencia a la insulina (Sinclair, 2010)
MENSAJE 3 LA MEJORA EN LA OFERTA DE FORRAJE
SIN CAMBIOS EN PESO RELATIVO DE LA VISCERAS TGI E HIGADO COSTO MANTENIMIENTO SIMILAR?
DISMINUCION ACUMULACION GRASA VISCERAL RESISTENCIA INSULINA?
VACAS CRUZAS VS. PURAS: MAS PESO RELATIVO HIGADO, MENOR OMASO: SIN
DIFERENCIAS EN PESO RELATIVO TOTAL DEL TGI + HIGADO
VACAS CRUZAS EN BOF: POSIBLE AHORRO ENERGETICO ASOCIADO A MITOSIS EN EL
AUMENTO DEL TAMANO DEL HIGADO POSIBLE COMPENSANCION EN SINTESIS PROTEICA FRENTE
A REDUCCION DE TAMANO DEL I. DELGADO
complejos I y III de la cadena respiratoria ROS menos daño oxidativo, y mejor blance metabólico y eficiencia en el uso de nutrientes (Elsasser et al. 2008).
La mitocondria juega un rol central en la producción celular de energía del
organismo (90% de la síntesis de ATP, 90% del consumo de oxígeno)
“ACTIVIDAD” ORGANOS TRACTO-GASTROINTESTINAL
Incremento en la expresión de varias proteínas (o genes que la codifican) en los complejos respiratorios en varios tejidos en líneas de alta vs. baja eficiencia en pollos (Bottje et al, 2002; Ojano-
Dirain et al., 2007) o novillos (Connor et al., 2009).
EXPRESION GENICA (ARNm) PROTEINAS MITOCONDRIALES
Casal et al., 2014
MENSAJE 4
Departamento de Producción Animal y PasturasFacultad de Agronomía, UdelaR
MENOR PRODUCCION DE ROS? AUMENTO EN LA EFICIENCIA EN PRODUCCION ATP?
MEJORA OFERTA DE FORRAJE Y USO VACAS CRUZAS: MAYOR EXPRESION COMPLEJO I O III EN I. DELGADO
VACAS CRUZAS EN BOF: MAYOR EXPRESION COMPLEJO I EN HIGADO
La mayor eficiencia de vacas en AOF que BOF se podría asociar a:• Perfil mas anabólico (mas insulina, mas IGF-I, menor resistencia a la insulina• Metabolismo intermediario hepático mas favorable a gluconeogenesis• Mayor reservas corporales lipidicas (mayor CC)• Sin aumentos costo mantenimiento? (igual masa proteica, igual peso relativo visceras TGI e hígado
• Mayor eficiencia captacion ATP en TGI?
La vacas cruzas (F1) parecerían tener una mayor plasticidad frente a cambios ambientales:
•Cambios composición corporal frente a cambios en medio ambiente•Mayor peso relativo hígado pero menor de omaso, igual peso relativo •Mayor eficiencia captación ATP en TGI?•En BOF: ahorro de costo mitosis en crecimiento hígado, compensación en síntesis proteica del menor tamaño del i. delgado, mayor eficiencia captación AT en hígado
MENSAJE FINAL
Departamento de Producción Animal y PasturasFacultad de Agronomía, UdelaR