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Zeitschriftenbeitrag (peer-reviewed)

2021

Meier, S.; Arends, D.; Korkuć, P.; Kipp, S.; Segelke, D.; Filler, G.; Brockmann, G. (2021): Implementation of an Economic Lifetime Net Merit for the Dual-Purpose German Black Pied Cattle Breed. agriculture 11(1) (41), S.1-15.
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Recently, a Total Merit Index (RZ€) has been developed for German Holstein dairy cattle on the basis of margin in Euro. Our aim was to adjust this lifetime net merit for the dual-purpose German Black Pied cattle breed (DSN) accounting for beef production in addition to milk performance and fitness traits. We used the estimated breeding values of DSN sires and developed a breeding value for carcass weight and quality. Furthermore, we adjusted the German Holstein marginal profits per standard deviation, which are used to calculate the estimated breeding values, to DSN-specific values. The DSN Net Merit is the sum of the three sub-indices DSN Net Milk, DSN Net Fitness, and DSN Net Beef, which contribute to the DSN Net Merit with 52.84%, 43.43%, and 3.73%, respectively. The DSN Net Merit that was calculated for 33 DSN sires ranged between EUR −1114 and +709. The DSN Net Merit strongly correlates with the Total Merit Index. The implementation of the DSN Net Merit is useful for selection and mating decisions. Especially, the sub-index DSN Net Beef, which does not correlate with existing breeding values, can be used to maintain the dual-purpose character of DSN while modestly improving milk yield. The approach can be easily adapted to other dual-purpose breeds.

2020

Meier, S.; Arends, D.; Korkuć, P.; Neumann, G.; Brockmann, G. (2020): A genome-wide association study for clinical mastitis in the dual-purpose German Black Pied cattle breed. Journal of Dairy Science 103 (11), S.10289-10298.
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The dual-purpose German Black Pied Cattle (DSN) has become an endangered breed of approximately 2,550 registered cows in Germany. The breed is genetically related to Holstein-Friesian cattle because the old DSN breed contributed to the selection of the modern Holstein dairy cow. In dairy farms, breeders aim to improve animal health and well-being by reducing the number of mastitis cases, which would also reduce milk losses and treatment costs. On the genomic level, no markers associated with clinical mastitis have been reported in DSN. Therefore, we performed a genome-wide association study on 1,062 DSN cows using a univariate linear mixed model that included a relatedness matrix to correct for population stratification. Although the statistical power was limited by the small population size, 3 markers were significantly associated, and 2 additional markers showed a suggestive association with clinical mastitis. Those markers accounted for 1 to 3% of the variance of clinical mastitis in the examined DSN population. One marker was found in the intragenic region of NEURL1 on BTA26, and the other 4 markers in intergenic regions on BTA3, BTA6, and BTA9. Further analyses identified 23 positional candidate genes. Among them is BMPR1B, which has been previously associated with clinical mastitis in other dairy cattle breeds. The markers presented here can be used for selection for mastitis-resistant animals in the endangered DSN population, and can broadly contribute to a better understanding of mastitis determinants in dairy cattle breeds.

2019

Meier, S.; Korkuć, P.; Arends, D.; Brockmann, G. (2019): DNA Sequence Variants and Protein Haplotypes of Casein Genes in German Black Pied Cattle (DSN). Frontiers in Genetics November 2019 (10), S.1-9.
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Casein proteins were repeatedly examined for protein polymorphisms and frequencies in diverse cattle breeds. The occurrence of casein variants in Holstein Friesian, the leading dairy breed worldwide, is well known. The frequencies of different casein variants in Holstein are likely affected by selection for high milk yield. Compared to Holstein, only little is known about casein variants and their frequencies in German Black Pied cattle (“Deutsches Schwarzbuntes Niederungsrind,” DSN). The DSN population was a main genetic contributor to the current high-yielding Holstein population. The goal of this study was to investigate casein (protein) variants and casein haplotypes in DSN based on the DNA sequence level and to compare these with data from Holstein and other breeds. In the investigated DSN population, we found no variation in the alpha-casein genes CSN1S1 and CSN1S2 and detected only the CSN1S1*B and CSN1S2*A protein variants. For CSN2 and CSN3 genes, non-synonymous single nucleotide polymorphisms leading to three different β and κ protein variants were found, respectively. For β-casein protein variants A1, A2, and I were detected, with CSN2*A1 (82.7%) showing the highest frequency. For κ-casein protein variants A, B, and E were detected in DSN, with the highest frequency of CSN3*A (83.3%). Accordingly, the casein protein haplotype CSN1S1*B-CSN2*A1-CSN1S2*A-CSN3*A (order of genes on BTA6) is the most frequent haplotype in DSN cattle.

2013

Rus, M.; Wobschall, A.; Meier, S.; Kaufmann, O. (2013): DairyCheck – ein Sensorsystem zur Erfassung und Analyse der Kauaktivität von Kühen. LANDTECHNIK 68 (6), S.395–399.
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DairyCheck ist ein sich in Entwicklung befindendes Sensorsystem zur qualitativen und quantitativen Erfassung der Kaumuskelaktivität von Milchkühen. Die Messung basiert auf dem Prinzip der Elektromyographie (EMG); der EMG-Sensor misst mittels auf der Haut aufgebrachten Elektroden alle Potenzialänderungen, die bei der Kontraktion des Kaumuskels (M. masseter) entstehen. Analyse und Bewertung der aufgezeichneten EMG-Daten und Signalmuster finden mit einer Analysesoftware statt, die die Dauer des Wiederkauens und der weiteren Kauaktivitäten ausgibt. Dies lässt eine qualitative und quantitative Bewertung auf Einzeltierbasis zu, die wiederum die Basis für eine frühzeitige Krankheitserkennung bildet.


Beitrag zu wissenschaftlicher Konferenz/Tagung (peer-reviewed)

2021

Meier, S.; Abel, K.; Kremer-Rücker, P. (2021): Using Thermal Imaging to Detect Tail Tip Alterations in Dairy Cows. 72nd Annual Meeting of the European Federation of Animal Science, 30. August - 03. September, Davos 2021 (27), S.157.
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In fattening bulls tail tip alterations are described as health issues associated with (sub)acute rumen acidosis and lameness. Investigations of dairy cows’ tail tips are scarce; however, there is evidence that tail tip alterations occur as a result of intensive feeding management and metabolic imbalance. In June 2020, we investigated 68 German Holstein cows for tail tip alterations using a handheld thermal camera (FLIR® T1030). Thermal images of the shaved tail tip were taken from two different perspectives: (p1) tail in front of the udder and (p2) held tail in front of the ground. Additionally, all cows were evaluated for any kind of tail tip alterations, body condition score (BCS), and locomotion score (LMS). Milk yield data, resulting from latest performance testing were collected, too. Images were analysed using FLIR Tool+ and a generalised linear model was used to correct measured temperatures for fixed effects. The prevalence of tail tip alterations, regardless the findings, was 94%. Raw temperature data showed high correlations of r² = 0.79 for maximum and average temperature and r² = 0.70 for minimum temperature between p1 and p2 (P < 0.001). Tail tip necroses and BCS > 3 decreased the tail’s temperature, while swelling of the tail tip increased its temperature. Average, maximum and minimum temperatures for perspective 1 and 2 were 34.05 (±0.16) and 33.78 (±0.20) °C, 35.46 (±0.11) and 35.52 (±0.11) °C, and 30.30 (±0.30) and 29.22 (±0.38) °C, respectively. Temperatures of necrotic tissues (n = 4) decreased on average by 8.38 °C compared to the average temperature and were close to the minimum. We concluded thermal imaging can be used for the detection of alterations regarding the tail’s temperature, which could allow an early-warning system for swellings, probably caused by inflammation and possibly resulting in necroses. Further studies are needed to evaluate the praevalence of tail tip alterations in dairy cows on larger samples and to clarify their etiology. However, thermal imaging can be used as an early-warning system for tail alterations. Each early-warning system regarding health issues, improves animal welfare as it allows adapting management strategies early.

Meier, S.; Abel, K.; Kremer-Rücker, P. (2021): Development of a Tail Scoring as Health Indicator for Dairy Cows. ICAR Meeting Leeuwarden (Virtual meeting), Animal Welfare Workshop 2021.
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Research investigating necrotic tail tips in dairy cows resulting in necrotic tissues is scarce. However, there is evidence that in dairy cattle tail tip necroses exist with high prevalence. In piglets, the latest research described tail and ear necroses not because of tail and ear biting only, but because of swine inflammation and necrosis syndrome (SINS). Besides tails and ears, SINS includes inflammation of claws, heels, and teats. In cattle, tail tip necroses are described mainly in fattening bulls. As known so far, these findings are often discussed related to slatted flooring, intensive housing systems and management strategies. However, an association with subacute rumen acidosis and laminitis is described.

In order to investigate what kind of and how often tail tip alterations appear in dairy cattle, data of 87 German Holstein dairy cows were collected over a period of 12 months. All cows were evaluated for tail tip alterations, body condition score (BCS), and locomotion score (LMS) every two weeks. In addition, milk yield data resulting from performance testing were included. Thermographic images of the tails were taken once. Firstly, all kind of tail tip alterations were described and collected. After 6 months, we categorized the observed alterations and developed a tail scoring system. The scoring for each specified trait (tail tip, tail ring) ranged from 0 to 4.

The overall prevalence for tail alterations was 94%. Especially tail tip alterations had a constantly high prevalence of 56%. Cows affected by an increased average tail tip score, showed higher locomotion scores compared to others (P = 0.02). The prevalence of ring-like tail alterations increased from first to second lactation cows from 9 to 46%. Regarding the BCS, lighter cows showed higher scores due to ring-like alterations than heavier cows (P = 0.054). The most often occurring anomalies of the tail were sports or scurf (21.6%), followed by verruca-like mass (10.2%), swelling (8.4%), and thinning (4.3%).

The results and especially the scoring system can serve as a template for further studies considering larger samples sizes, to investigate prevalence for tail necroses and other tail anomalies in different herds and management systems. It was hypothesized, that an inflammatory condition in dairy cows showing up in altered/necrotic tail tips or rings exists, which is in relationship with claw disorders indicated by lameness. If so, the tail score of a cow could be used as health indicator to evaluate the health status in dairy production systems.

2019

Meier, S.; Arends, D.; Korkuć, P.; Brockmann, G. (2019): Marker zur Verbesserung der Eutergesundheit in der Genreserve-Population „Deutsches Schwarzbuntes Niederungsrind“ (DSN). Vortragstagung der DGfZ und GfT am 11./12. September, Gießen 2019.


Zeitschriftenbeiträge

2020

Meier, S. (2020): Deutsches Schwarzbuntes Niederungsrind: Eine alte Rasse wird Gegenstand moderner Forschung. Blickpunkt Rind 2020 (2), S.38-39.

Das Deutsche Schwarzbunte Niederungsrind (DSN) gilt als Ausgangsrasse der heute in der Milchviehhaltung vorherrschenden Rasse Deutsche Holstein. Nur noch knapp 1.400 Herdbuchkühe dieser vom Aussterben bedrohten Doppelnutzungsrasse werden in Brandenburg in acht Betrieben gehalten, deutschlandweit sind es ca. 2.700 Kühe. Demgegenüber steht eine Deutsche Holstein Population von 1,86 Millionen Herdbuchkühen.

Erste Untersuchungen nach Einführung der genomisch unterstützten Zuchtwerte haben ergeben, dass die DSN-Population genetisch zu weit von den heutigen Holsteins entfernt ist, um deren Lernstichprobe auf die DSN-Population zu übertragen. Aus diesem Grund wird im DSN-Zuchtprogramm noch immer eine klassische Nachkommenprüfung durchgeführt und Zuchtwerte für Bullen erst mit ausreichend Töchterinformationen geschätzt. Ziel des Projekts "Verbesserung der Züchtung in der Rasse DSN" ist der Aufbau einer DNA-Datenbank mit rund 3.000 Kühen und Bullen sowie die anschließende Typisierung (50k oder 700k SNP Chip) oder komplette Sequenzierung des Genoms einzelner Tiere. In Kombination mit Phänotyp-Daten aus den Betrieben und der MLP konnten die genetischen Eigenschaften und Besonderheiten der Rasse untersucht werden.

Von einer genomischen Zuchtwertschätzung, wie sie in der Rasse Deutsche Holstein realisiert wurde, sind die DSN-Züchter noch ein Stück weit entfernt. Daran wird jedoch zielstrebig gearbeitet. Mit den vorliegenden Forschungsergebnissen ist ein erster großer Schritt gemacht, um die Züchtung in der Rasse an moderne Techniken wie der Typisierung weiblicher und männlicher Tiere heranzuführen. Für die Zukunft sind die genetische Untersuchung weiterer Merkmale (z.B. Exterieur, Fleischleistung, Kalbewerte) geplant.

Meier, S. (2020): Beef on Dairy: Mit passenden Kennzahlen die richtige Anpaarungsentscheidung treffen. Blickpunkt Rind 2020 (2), S.24-25.

Viele Einflussfaktoren führen dazu, dass Milchkühe neben der reinrassigen Verpaarung auch mit Fleischrindbullen angepaart werden: niedrige Remontierungsraten, Einsatz von gesextem weiblichen Holstein-Sperma an die besten Färsen und Kühe aus der Herde, Kenntnisse über das genetische Potential jeder einzelnen Kuh durch Herdentypisierung oder auch höhere Preise für Kreuzungskälber, um hier nur einige Faktoren aufzuführen. Insgesamt konnten Daten von über 1,5 Mio. Abkalbungen der Jahre 2000 bis 2020 aus dem Zuchtgebiet Berlin-Brandenburg einbezogen werden. Die Daten enthalten Informationen zur Trächtigkeitsdauer, zum Geburtsverlauf und Verbleib des Kalbes (Lebend- oder Totgeburt). Zur besseren Vergleichbarkeit wurden die Geburtsgewichte (n = 232.276) aller lebenden Kälber mittels eines linearen Modells um die fixen Effekte Betrieb*Geburtsjahr sowie das Geschlecht des Kalbes und die Rasse des Vaters korrigiert.

Bei weiblichen Kälbern ist die Tragezeit durchschnittlich einen Tag kürzer als bei männlichen Kälbern und das sowohl in Reinzucht als auch in der Kreuzungsanpaarung. Holstein-Kühe sind in Reinzucht durchschnittlich 279,5 Tage tragend. In der Kreuzungsanpaarung verlängert sich die Trächtigkeitsdauer um zwei bis drei Tage. Ein Holstein-Kalb wiegt durchschnittlich 41,7 kg. Die Geburtsgewichte der Uckermärker-Kreuzungen liegen durchschnittlich 3,7 kg darüber. Bei den Anpaarungen mit Charolais- oder Weißblauen- Belgier-Bullen erhöht sich das durchschnittliche Geburtsgewicht der männlichen Kälber auf über 48,5 kg bzw. 47,8 kg. Innerhalb der Rasse Deutsche Holstein liegt der Anteil der Schwergeburten bei 1,9 %. In der Kreuzungsanpaarung ist am häufigsten bei Weißblauen-Belgier-Kreuzungskälbern Geburtshilfe erforderlich (5,5 % Schwergeburten), gefolgt von 3,6 % Schwergeburten mit Charolais-Kreuzungen. Die geringste Schwergeburtenrate der Kreuzungsrassen konnte mit 3,0 % bei den Uckermärker-Kreuzungen erfasst werden. Der Anteil der totgeborenen Kälber bei einer reinrassigen Anpaarung von Holstein-Kühen ab der zweiten Kalbung liegt über alle Betriebe im Zuchtgebiet bei 4,6 %. Die Werte der Rasse Charolais mit 7,6 % Totgeburtenrate liegen deutlich darüber, ebenso die Totgeburtenrate Weißblaue-Belgier-Kreuzungen (7,0 %). Am geringsten unter den Kreuzungsanpaarungen fällt die Totgeburtenrate bei den Uckermärkern aus mit 5,3 %.

Die Kennzahlen zu Trächtigkeitsdauer, Geburtsgewichten, Tot- und Schwergeburten von Beef on Dairy Bullenbieten einen Anhaltspunkt, um die Geburten in der Kreuzungsanpaarung einzuschätzen. Da auf jedem Betrieb eine individuelle Zuchtstrategie verfolgt wird und damit die Kühe zu unterschiedlichen Geburtsverläufen neigen sowie Umwelteinflüsse zu Beeinträchtigungen im geburtsnahen Zeitraum führen können, können auch diese Zahlen keine Garantie dafür bieten, ausnahmslos komplikationslose Kalbungen bei Kreuzungsanpaarungen zu erhalten.

Meier, S. (2020): Geht’s auch ein bisschen schneller? Aussagen der genomischen Zuchtwerte für Melkbarkeit über den Milchfluss, die Eutergesundheit und die Nutzungsdauer. Blickpunkt Rind 2020 (2), S.14-17.

Mit der Verfügbarkeit genomischer Zuchtwerte von weiblichen Kälbern auf den Milchviehbetrieben mit Herdentypisierung oder aus dem Projekt KuhVision ist vieles möglich geworden. Kälber können direkt nach der Geburt anhand ihrer Zuchtwerte selektiert werden. Ein Selektionskriterium, das sich viele Betriebe zunutze machen, ist der Zuchtwert für die Vorhersage der Melkbarkeit gRZD. Bei 998 Kühen mit genomischen Zuchtwerten aus dem Projekt KuhVision im RBB-Zuchtgebiet lagen weiterhin Ergebnisse aus der Klassifizierung vor, bei der neben der Exterieurbeurteilung auch das tatsächliche Minutengemelk gemessen wurde. Zur Bewertung der Mastitishäufigkeit wurden die Daten aus den Kuh-Visions-Betrieben um die Daten aus den RBB-Testherden mit Gesundheits-Diagnosemeldungen für den Zeitraum April 2017 bis März 2020 erweitert. Die Diagnosemeldungen erstrecken sich über die erste bis dritte Laktation, wenn die Kuh diese erreichte. Zur Bewertung der Auswirkung der Melkbarkeit auf die Nutzungsdauer wurden alle ab dem Jahr 2000 in Brandenburg klassifizierten Kühe mit DMG-Messung, die außerdem bereits abgegangen waren, untersucht. Insgesamt befanden sich 73.419 Kühe im Datensatz. Die durchschnittliche Lebensdauer dieser Tiere beträgt 4,81 Jahre.

Die Ergebnisse aus den KuhVisions-Betrieben, in denen alle Kälber nach der Geburt genotypisiert werden, konnten zeigen, dass die Melkbarkeit mittels des genomisch unterstützten Zuchtwertes gRZD bereits als Kalb zuverlässig vorhergesagt werden kann. Durchschnittlich beträgt der erreichte gRZD bei den untersuchten weiblichen Tieren 102 zum Zeitpunkt des ersten geschätzten Zuchtwertes und damit zum möglichen Selektionszeitpunkt auf dem Betrieb. Das Minutengemelk liegt im Durchschnitt aller klassifizierten Kühe bei 2,70 kg Milch pro Minute. Vergleicht man nun Kühe mit einem unterdurchschnittlichen gRZD (76-87) mit Kühen in der höchsten gRZD-Gruppe (124-135), so ergibt sich eine tägliche Differenz in der erreichten Melkzeit bei einer angenommenen Milchmenge von 30 Mkg pro Tag von über 6 Minuten. Anhand der Daten aus den Brandenburger Testherden kann eine schlechtere Eutergesundheit bei Kühen mit besonders niedrigem oder hohem DMG nicht generell nachgewiesen werden. Der Milchfluss ist damit keine wesentliche Einflussgröße auf die Eutergesundheit, was auch in der Literatur nicht einheitlich nachgewiesen werden konnte. Die Nutzungsdauer von Kühen ist nur bei sehr langsam melkenden Kühen (DMG < 1 kg/min) verringert. Kühe mit einem derart schlechten Milchfluss werden deutlich früher gemerzt als Kühe mit einem durchschnittlichen Minutengemelk. Aus diesem Grund sollte eine Selektion dieser Tiere bereits als Kalb erfolgen, wenn der gRZD bereits ein weit unter dem Populationsmittel liegenden Wert vorhersagt (gRZD <88). Der Einsatz von Bullen mit einem hohen gRZD auf langsam melkende Kühe ist in jedem Fall zu befürworten, um den Herdendurchschnitt langfristig auf ein höheres Niveau zu bringen und in der nächsten Generation schwermelkende Kühe zu vermeiden.


Vorträge

2018

Meier, S. (2018): Untersuchung der Gesundheits-Diagnosen in der Rasse DSN. DSN-Symposium 13. Juni, Berlin 2018.

2012

Meier, S. (2012): Bewertung technischer Systeme zur Erfassung der Fress- und Wiederkäuaktivität anhand von Forschungsergebnissen und am Beispiel eines neuen EMG-Sensorsystems. WGM-Tagung am 26. September, Berlin 2012.


Sonstige Veröffentlichungen

2021

Meier, S. (2021): Investigations to develop an economic breeding value and to identify genetic variants affecting milk production in dual-purpose German Black Pied cattle. Dissertation, Humboldt-Universität zu Berlin, 2021.