Лактационные кривые как инструмент своевременного мониторинга состояния здоровья животных и их продуктивности - мини-обзор

Автор: Солоднева Е.В., Смольников Р.В., Баженов С.А., Воробьева Д.А., Столповский Ю.А.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Обзоры, проблемы

Статья в выпуске: 2 т.57, 2022 года.

Бесплатный доступ

Мировое производство молока, по оценкам ФАО, увеличилось с 694 млн т в 2008 году до 914,3 млн т в 2020 году. В настоящее время продолжается селекция по признаку высокой молочной продуктивности, что, по мнению некоторых авторов, может быть одной из главных причин ухудшения качества молока и здоровья животных, включая фертильность. Своевременный мониторинг физиологического состояния животных и их продуктивности приобретает особое значение. Моделирование лактационных кривых считается одним из наиболее эффективных методов прогнозирования компонентного состава молока, удоя и здоровья животного. Их часто используют в качестве инструмента ранней диагностики некоторых заболеваний, что помогает снизить затраты на лечение и улучшить прогноз течения болезни. Таким образом, прогнозирование эволюции надоев молока служит важным этапом в принятии управленческих и селекционных решений при ведении стада и широко используется в диагностических целях. Нами представлен краткий обзор различных математических методов моделирования лактационных кривых (как по удою, так и по другим ключевым параметрам, таким как процент содержания жира, выход жира и белка), описанных в отечественной и зарубежной специальной литературе. Рассмотрены классическая модель Вуда (P.D.P. Wood, 1967), параметрические модели Вилминка (J.B.M. Wilmink, 1987) и Али-Шеффера (T.E. Ali and L.R. Schaeffer, 1987), модели, построенные с помощью алгоритмов машинного обучения. Стоит отметить, что универсальной модели описания лактационных кривых не существует, однако модель Вуда в большинстве случаев имеет преимущества за счет хорошего соотношения простоты и точности предсказаний параметров будущих лактаций. Исследования показали, что большая часть моделей неустойчивы к уменьшению входных данных. Это практически исключает их применение в хозяйствах, в которых отсутствует возможность на регулярной основе корректно проводить сбор данных о лактационной деятельности животных. Отклонения реальных удоев от удоев, предсказанных хорошо подобранной моделью, могут служить четким индикатором развития заболеваний у особи и использоваться для предупреждения и выявления заболеваний вымени, таких как мастит.

Еще

Лактационная кривая, модель вуда, крупный рогатый скот, молочная железа, производство молока, влияние среды

Короткий адрес: https://sciup.org/142235670

IDR: 142235670   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2022.2.257rus

Список литературы Лактационные кривые как инструмент своевременного мониторинга состояния здоровья животных и их продуктивности - мини-обзор

  • ФАО, 2010 год. Продовольственный прогноз. Режим доступа: http://www.fao.org/3/a-ak349e.pdf. Дата обращения 20.11.2021.
  • FAO, 2021. Food Outlook — Biannual Report on Global Food Markets. Food Outlook, November 2021. Rome, 2021 (doi: 10.4060/cb7491en).
  • Baumgard L.H., Collier R.J., Bauman D.E. A 100-Year Review: regulation of nutrient partitioning to support lactation. Journal of Dairy Science, 2017, 100(12): 10353-10366 (doi: 10.3168/jds.2017-13242).
  • Gross J.J., Bruckmaier R.M. Invited review: Metabolic challenges and adaptation during different functional stages of the mammary gland in dairy cows: perspectives for sustainable milk production. Journal of Dairy Science, 2019, 102(4): 2828-2843 (doi: 10.3168/jds.2018-15713).
  • Stanton T.L., Jones L.R., Everett R.W., Kachman S.D. Estimating milk, fat, and protein lactation curves with a test day model. Journal of Dairy Science, 1992, 75(6): 1691-1700 (doi: 10.3168/jds.S0022-0302(92)77926-0).
  • Loeffler S.H., de Vries M.J., Schukken Y.H. The effects of time of disease occurrence, milk yield, and body condition on fertility of dairy cows. Journal of Dairy Science, 1999, 82(12): 2589-2604 (doi: 10.3168/jds.S0022-0302(99)75514-1).
  • Eicher R. Evaluation of the metabolic and nutritional situation in dairy herds: diagnostic use of milk components. Proc. 23 World Buiatrics Congress — Canada, 2004. Québec, QC, Canada, 2004: 34-37.
  • Bouallegue M., M’Hamdi N. Mathematical modeling of lactation curves: a review of parametric models. In: Lactation in farm animals — biology, physiological basis, nutritional requirements, and modelization /N. M’Hamdi (ed.). IntechOpen, London, 2020: 1-20 (doi: 10.5772/intechopen.90253).
  • Langer P. The phases of maternal investment in eutherian mammals. Zoology, 2008, 111(2): 148-162 (doi: 10.1016/j.zool.2007.06.007).
  • Мурусидзе Д.Н., Легеза В.Н., Филонов Р.Ф. Технологии производства продукции животноводства. M., 2019.
  • Svennersten-Sjaunja K., Olsson K. Endocrinology of milk production. Domestic Animal Endocrinology, 2005, 29(2): 241-258 (doi: 10.1016/j.domaniend.2005.03.006).
  • Capuco A.V., Ellis S.E., Hale S.A., Long E., Erdman R.A., Zhao X., Paape M.J. Lactation persistency: insights from mammary cell proliferation studies. Journal of Animal Science, 2003, 81(15_suppl_3): 18-31 (doi: 10.2527/2003.81suppl_318x).
  • Stefanon B., Colitti M., Gabai G., Knight C.H., Wilde C.J. Mammary apoptosis and lactation persistency in dairy animals. Journal of Dairy Research, 2002, 69(1): 37-52 (doi: 10.1017/S0022029901005246).
  • Capuco A.V., Wood D.L., Baldwin R., Mcleod K., Paape M.J. Mammary cell number, proliferation, and apoptosis during a bovine lactation: relation to milk production and effect of bST. Journal of Dairy Science, 2001, 84(10): 2177-2187 (doi: 10.3168/jds.S0022-0302(01)74664-4).
  • Ivanova E., Le Guillou S., Hue-Beauvais C., Le Provost F. Epigenetics: new insights into mammary gland biology. Genes, 2021, 12(2): 231 (doi: 10.3390/genes12020231).
  • Самусенко Л.Д., Химичева С.Н. Влияние генетических факторов на воспроизводительную способность и молочную продуктивность коров. Главный зоотехник, 2016, 6: 22-29.
  • Лоретц О.Г. Влияние технологии содержания и кратности доения на продуктивность коров и качество молока. Аграрный вестник Урала, 2013, 8(114): 72-74.
  • Silvestre A.M., Martins A.M., Santos V.A., Ginja M.M., Colaço J.A. Lactation curves for milk, fat and protein in dairy cows: a full approach. Livestock Science, 2009, 122(2-3): 308-313 (doi: 10.1016/j.livsci.2008.09.017).
  • Емельянов А.С. Лактационная деятельность коров и управление ею. Вологда, 1953.
  • Caccamo M., Veerkamp R.F., De Jong G., Pool M.H., Petriglieri R., Licitra, G. Variance components for test-day milk, fat, and protein yield, and somatic cell score for analyzing management information. Journal of Dairy Science, 2008, 91(8): 3268-3276 (doi: 10.3168/jds.2007-0805).
  • Macciotta N.P.P., Dimauro C., Rassu S.P.G., Steri R., Pulina G. The mathematical description of lactation curves in dairy cattle. Italian Journal of Animal Science, 2011, 10(4): e51 (doi: 10.4081/ijas.2011.e51).
  • Jakobsen J.H., Madsen P., Jensen J., Pedersen J., Christensen L.G., Sorensen D.A. Genetic parameters for milk production and persistency for Danish Holsteins estimated in random regression models using REML. Journal of Dairy Science, 2002, 85(6): 1607-1616 (doi: 10.3168/jds.S0022-0302(02)74231-8).
  • Dahl G.E. Physiology of lactation in dairy cattle — challenges to sustainable production. In: Animal agriculture /F.W. Bazer, G. Cliff Lamb, G. Wu (eds.). Academic Press, 2020: 121-129 (doi: 10.1016/B978-0-12-817052-6.00007-0).
  • Koeck A., Jamrozik J., Schenkel F.S., Moore R.K., Lefebvre D.M., Kelton D.F., Miglior F. Genetic analysis of milk β-hydroxybutyrate and its association with fat-to-protein ratio, body condition score, clinical ketosis, and displaced abomasum in early first lactation of Canadian Holsteins. Journal of Dairy Science, 2014, 97(11): 7286-7292 (doi: 10.3168/jds.2014-8405).
  • Chandler T.L., Pralle R.S., Dórea J.R.R., Poock S.E., Oetzel G.R., Fourdraine R.H., White H.M. Predicting hyperketonemia by logistic and linear regression using test-day milk and performance variables in early-lactation Holstein and Jersey cows. Journal of Dairy Science, 2018, 101(3): 2476-2491 (doi: 10.3168/jds.2017-13209).
  • Филинская О.В., Ивачкина О.В. Характеристика показателей лактации коров ярославской породы. Вестник АПК Верхневолжья, 2017, 4: 12-17.
  • Костомахин Н.М., Табаков Г.П., Табакова Л.П., Никитченко В.Е., Коротков А.С. Морфофункциональные свойства вымени, экстерьерные особенности и молочная продуктивность коров разных пород. Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии, 2020, 2: 64-84 (doi: 10.26897/0021-342X-2020-2-64-84).
  • Coulon J.B., Perochon L., Lescourret F. Modelling the effect of the stage of pregnancy on dairy cows' milk yield. Animal Science, 1995, 60(3): 401-408 (doi: 10.1017/S1357729800013278).
  • Dekkers J.C.M., Ten Hag J.H., Weersink A. Economic aspects of persistency of lactation in dairy cattle. Livestock Production Science, 1998, 53(3): 237-252 (doi: 10.1016/S0301-6226(97)00124-3).
  • Togashi K., Lin C.Y. Modifying the lactation curve to improve lactation milk and persistency. Journal of Dairy Science, 2003, 86(4): 1487-1493 (doi: 10.3168/jds.S0022-0302(03)73734-5).
  • Weller J.I., Ezra E., Leitner G. Genetic analysis of persistency in the Israeli Holstein population by the multitrait animal model. Journal of Dairy Science, 2006, 89(7): 2738-2746 (doi: 10.3168/jds.S0022-0302(06)72350-5).
  • Knight C.H., Wilde C.J. Mammary cell changes during pregnancy and lactation. Livestock Production Science, 1993, 35(1-2): 3-19 (doi: 10.1016/0301-6226(93)90178-K).
  • ФАО. Настольная книга фермера: Уход за молочной коровой в личном подсобном, малом семейном и фермерском хозяйствах. Рим, 2019: 28-29.
  • Bertilsson J., Berglund B., Ratnayake G., Svennersten-Sjaunja K., Wiktorsson H. Optimising lactation cycles for the high-yielding dairy cow. A European perspective. Livestock Production Science, 1997, 50(1-2): 5-13 (doi: 10.1016/S0301-6226(97)00068-7).
  • Nørgaard J.V., Sørensen M.T., Theil P.K., Sehested J., Sejrsen K. Effect of pregnancy and feeding level on cell turnover and expression of related genes in the mammary tissue of lactating dairy cows.Animal, 2008, 2(4): 588-594 (doi: 10.1017/S1751731108001626).
  • Епимахов В.Г. Экологическая безопасность молочной продукции. построение лактационной кривой с учетом факторов, определяющих молочную продуктивность коров (обзор, имитационное моделирование, возможности). В сб.: Инновационное развитие науки: фундаментальные и прикладные проблемы. Петрозаводск, 2020: 366-381.
  • Gaines W.L. Interpretation of the lactation curve. Journal of General Physiology, 1926, 10(1): 27-31 (doi: 10.1085/jgp.10.1.27).
  • Abdelkrim A.B., Puillet L., Gomes P., Martin O. Lactation curve model with explicit representation of perturbations as a phenotyping tool for dairy livestock precision farming. Animal, 2021, 15(1): 100074 (doi: 10.1016/j.animal.2020.100074).
  • Liseune A., Salamone M., Van den Poel D., Van Ranst B., Hostens M. Predicting the milk yield curve of dairy cows in the subsequent lactation period using deep learning. Computers and Electronics in Agriculture, 2021, 180: 105904 (doi: 10.1016/j.compag.2020.105904).
  • Wood P.D.P. Algebraic model of the lactation curve in cattle. Nature, 1967, 216(5111): 164-165 (doi: 10.1038/216164a0).
  • Buttchereit N., Stamer, E., Junge, W., Thaller G. Evaluation of five lactation curve models fitted for fat: protein ratio of milk and daily energy balance. Journal of Dairy Science, 2010, 93(4): 1702-1712 (doi: 10.3168/jds.2009-2198).
  • Ali T.E., Schaeffer L.R. Accounting for covariances among test day milk yields in dairy cows. Canadian Journal of Animal Science, 1987, 67(3): 637-644 (doi: 10.4141/cjas87-067).
  • Тюлькин С.В., Загидуллин Л.Р., Рачкова Е.Н., Ахметов Т.М., Кабиров Г.Ф. Типы лактационных кривых и коэффициент постоянства лактации у коров с разными генотипами каппа-казеина. Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана, 2016, 226(2): 213-217.
  • Garcı́a S.C., Holmes C.W. Lactation curves of autumn- and spring-calved cows in pasture-based dairy systems. Livestock Production Science,2001, 68(2-3): 189-203.
  • White I.M.S., Thompson R., Brotherstone S. Genetic and environmental smoothing of lactation curves with cubic splines. Journal of Dairy Science, 1999, 82(3): 632-638 (doi: 10.3168/jds.S0022-0302(99)75277-X).
  • Brotherstone S., White I.M.S., Meyer K. Genetic modeling of daily milk yield using orthogonal polynomials and parametric curves. Animal Science, 2000, 70(3): 407-415 (doi: 10.1017/S1357729800051754).
  • Craninx M., Steen A., Van Laar H., Van Nespen T., Martin-Tereso J., De Baets B., Fievez V. Effect of lactation stage on the odd-and branched-chain milk fatty acids of dairy cattle under grazing and indoor conditions. Journal of Dairy Science, 2008, 91(7): 2662-2677 (doi: 10.3168/jds.2007-0656).
  • Schutz M.M., Hansen L.B., Steuernagel G.R., Kuck A.L. Variation of milk, fat, protein, and somatic cells for dairy cattle. Journal of Dairy Science, 1990, 73(2): 484-493 (doi: 10.3168/jds.S0022-0302(90)78696-1).
  • Adriaens I., Huybrechts T., Aernouts B., Geerinckx K., Piepers S., De Ketelaere B., Saeys W. Method for short-term prediction of milk yield at the quarter level to improve udder health monitoring. Journal of Dairy Science, 2018, 101(11): 10327-10336 (doi: 10.3168/jds.2018-14696).
  • Abdelkrim A.B., Puillet L., Gomes P., Martin O. Lactation curve model with explicit representation of perturbations as a phenotyping tool for dairy livestock precision farming. Animal, 2021, 15(1): 100074 (doi: 10.1016/j.animal.2020.100074).
Еще
Статья обзорная