DAFNAE. Aspetti Genetici. M. Cassandro e M. Mele. UniverSity OF PADOVA. martino.cassandro@unipd.it

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1 1 Aspetti Genetici M. Cassandro e M. Mele martino.cassandro@unipd.it Fiera di Verona, Febbraio 3, 2012 ASPA Commissione Animal Footprint UniverSity OF PADOVA DAFNAE

2 2 Premessa - Opinioni e considerazioni nel mondo - Contributo del settore zootecnico ai GHG emessi - Il Pacchetto Clima Misure individuali del CH 4 emesso - Misure dirette - Misure indirette - h 2 della predizione di CH 4 emesso (pch4e) - Indicatori genetici individuali e di razza del pch 4 e Conclusioni

3 3 Over the next 50 years, the world s farmers and ranchers will be called upon to produce more food than has been produced in the past 10,000 years combined, and to do so in environmentally sustainable ways. Jacques Diouf, FAO Director General, 2007

4 4 GHG reductions should be treated as a public good, like infrastructure investments in public health and safety and, indeed, national defence. US Congress, is prospecting to define a price on GHG emissions. Limiting the concentration of Carbon Dioxide and other GHG in Earth s atmosphere requires a technological and economic revolution

5 5 Il settore agricolo, le produzioni animali e le emissioni GHG Agricoltura Produzioni Animali Fonte USA, % totale del paese EPA, 2007 Canada, % totale del paese Kebreab e coll., 2006 UK, % totale del paese Gill e coll., 2010 Italy, % totale del paese ISPRA 2010

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8 8 Molti settori produttivi stanno ponendo attenzione sulle strategie di riduzione dei GHG emessi La mitigazione del Metano emesso nelle specie animali sembra possibile Metano prodotto dalle fermentazioni ruminali: - manipolando la dieta - modificazioni/additivi ruminali - genomica popolazione microbica ruminale - selezione animale Alford et al. 2006, calcolato una riduzione del 16% di riduzione di CH 4 in 25 anni, se il residual feed intake verrà selezionato in bovini da carne

9 9 Emissioni di CH 4 da una singola vacca in 2d in camera metabolica

10 10 CH 4 in-situ da SF 6 (esafluoruro di zolfo) metodo con tracciante Grainger et al., 2007 Grainger et al., 2007 Lassey et al.,1997 CH 4 ex-situ camere respiratorie a circuito aperto CH 4 in-situ campionamento aria sopra il naso Hegarty et al., 2007 Grainger Grainger et al., 2007 et al., 2007

11 Quali caratteri considerare per il miglioramento genetico? Misurazione diretta emissione CH4 (SF6, camere metaboliche ) Misurazione indiretta emissione CH4 (caratterizzazione batteri ruminali, marker fecali) Tecnicamente complesso, costoso, difficilmente applicabile su larga scala

12 Quali caratteri considerare per il miglioramento genetico? Capacità di ingestione degli alimenti mediante la valutazione dell ingestione volontaria residua o Residual Feed Intake (RFI): (reale ingestione di ss dell animale ingestione attesa in funzione del soddisfacimento dei fabbisogni di mantenimento e di produzione) Tecnicamente fattibile, buona associazione con emissione di CH4, carattere con moderata ereditabilità

13 ingestion ss (kg/d) emissione CH4 (g/d) RFI ed emissione di CH4, in vitelloni da carne con accrescimenti medi giornalieri pari a 1.2 kg (da Hegarty et al., 2007) low RFI high RFI ingestione ss (kg/d)) Metano (g/d)

14 14 APPROCCIO GENOMICO La regolazione dell Ingestione Volontaria di Alimenti è basata su meccanismi endocrino-metabolici complessi che coinvolgono diversi geni espressi quali (Nieman et al, 2011): - neuropeptide Y (NPY) - pro-opiomelanocortina (POMC) - cocaina-anfetamina (CART) - leptina - grelina

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17 17 Bovini da LATTE h 2 Fonte predizione di Metano enterico emesso, MJ/d 0,12 Cassandro et al., 2010 predizione di Metano enterico emesso, g/d (PME) 0,35 De Haas et al., 2011 predizione di Metano enterico emesso, PME/Kg LcGP 0,58 De Haas et al., 2011 Bovini da Carne h 2 Fonte predizione di Metano enterico emesso, MJ/d 0,18 Albera e Cassandro, 2011 predizione di Metano enterico emesso, kg/d Accrescimento 0,25 Albera e Cassandro, 2011

18 18 Animale meno efficiente e a maggior impatto ambientale Animale più efficienti e a minor impatto ambientale

19 19 Area di buon livello di efficienza di mitigazione più difficile da ottimizzare

20 20 Distribuzione degli IGT di tori Frisoni italiani in termini di predizione di CH 4 emesso per kg di latte Tori Rank 99 per PFT evidenziano una variabilità di CH 4 emesso per kg di latte +/ %

21 Relazione tra produttività a capo e emissione di metano nella vacca da latte in funzione del livello di fertilità della mandria, A: livello attuale, B: livello relativo al 1995, C: livello ottimale (Garnsworthy, 2004). Scenario fertilità A (oggi) B (1995) C (ideale) Giorni alla prima FA Tasso rilevamento calore Tasso concepimento alla prima FA Tasso concepimento successive FA

22 22 Razze Cosmopolite vs Razze Locale : 0.82 vs 1.03 MJ/ Latte, kg (-20 %) MJ/Kg CH 4, MJ/Latte kg

23 23 Produttori, Animali, Consumatori e Società Produttori, Animali Produttori Impatto Ambientale Proprietà Tecnologiche Aspetti Nutrizionali Longevità, Fertilità e Funzionalità Quantità e Qualità del Latte

24 24 Evidenze scientifiche oggi disponibili suggeriscono che esiste variabilità genetica nella predizione di CH 4 emesso entro e tra popolazioni animali. La mitigazione ambientale può essere perseguita anche mediante selezione migliorando il RFI e la fertilità, nonché l utilizzo del territorio (prati-pascoli) e la capacità pascoliva dei nostri ruminati. E necessaria una rivoluzione tecnologica ed economica per limitare i GHG, ma anche un cambiamento culturale con approcci multidisciplinari e completi non più parziali e di singolo ambito o aspetto: Nutrizione, Microbiologia, Genetica e le Biotecnologie

25 25 È necessario trovare un equilibrio tra produttività e azioni di mitigazione, altrimenti si corre il rischio che il beneficio ottenuto venga vanificato dalla maggiore produzione effettuata da chi non si pone scrupoli ambientali (carbon leakage). Il SETTORE AGRICOLO è QUASI in PAREGGIO tra CO 2 eq Emessa e Assorbita Oggi abbiamo il compito di dover migliorare l efficienza animale anche per la tutela ambientale oltre che per la riduzione dei costi di produzione

26 26 GRAZIE per L ATTENZIONE

27 27 Attuali ricerche indirizzate su diversi approcci: - Misurazione GHG individuale (in)diretta (Lassey, 2007; Ellis et al. 2007) - Relazione tra Genomica & m.o. Ruminali (Clark, 2009) - Selezione per la riduzione di GHG emessi in differenti sistemi produttivi (NZ-AUS-UK-NLD, Hegarty, 2010) - Impatto della selezione per la produzione, salute e funzionalità sui GHG (Cassandro et al. WCGALP 2010) Studi futuri e loro applicazioni: - Interazione vegetali-rumine e animali - Riduzione di GHG a 3 livelli: Individuale/Allevamento/Catena Alimentare

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29 29 Tori HF disponibili in Italia (7672 update Dic2009) Variabile Media D.S. Minimo Massimo Latte, kg (305d) Grasso, kg (305d) PFT PV, kg PVM, kg DMI, kg/d MJ/d CH MJ/d CH4 x Kg PVM MJ/d, CH x Kg Latte Latte, kg / MJ/d, CH

30 30 Razze Cosmopolite vs Razze Locali: 0.15 vs 0.13 MJ/ kg di peso metabolico (+13 %) MJ/Kg CH 4, MJ/kg di peso metabolico

31 MJ/ [latte Kg /peso metabolico, Kg] 31 Razze Cosmopolite vs Razze Locali: vs MJ/ Peso Metabolico, kg (-9 %) CH4, MJ/ [kg di Latte / kg di peso metabolico]

32 32 Effetti del miglioramento dell efficienza riproduttiva: una riduzione di 6 giorni di Parto-1^Inseminazione incremento dal 50 al 55% di Tasso Rilevamento Calori Tasso Concepimento alla 1^ Ins. dal 38 al 47% Tasso Concepimento alle successive Ins. dal 36% al 47% Riduzione di CH 4, a parità di latte, di circa il 10% Garnsworthy, 2004

33 33 Effetti del miglioramento dell efficienza riproduttiva: Aumento di mezzo punto del N. di parti medi di una popolazione di vacche da latte (raggiungibile in circa 10 anni) Riduzione complessiva di GHG pari al 4,46% Garnsworthy, 2004

34 34 Distribuzione di frequenza della predizione di CH 4 emesso da figlie dei tori HF Distribuzione di frequenza della predizione di CH 4 emesso per kg di latte da figlie dei tori HF

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36 36 Effetto del miglioramento genetico per la produttività sulle emissioni di GHG negli allevamenti da latte evoluzione dal 1944 al 2007 negli USA (Capper et al., 2009)

37 37 Camere Respiratorie a Circuito-Aperto Uno schema in uso presso il Dept. of Primary Industries, Ellinbank (Victoria, Australia)

38 38 La filiera agroalimentare ha la specificità di detenere un rapporto biunivoco con il global warming, in quanto è nello stesso tempo un rilevante emittente di gas serra e il settore che più è danneggiato da un incremento di tali gas. Essa potrà e dovrà avere nei prossimi anni un ruolo importante nel raggiungimento degli obiettivi posti dal Pacchetto Con il Decreto sulle Rinnovabili si è definita una road map chiara per lo sviluppo delle FER nel nostro Paese nei prossimi anni, dopo i numerosi stop and go degli anni passati. I prossimi mesi saranno però cruciali per la definizione dei numerosi Decreti Attuativi ancora aperti legati al Decreto stesso. Tuttavia è fondamentale una strategia che mantenga un equilibrio tra riduzione delle emissioni e produzione alimentare complessiva. I consumatori possono avere un ruolo cruciale nell indirizzare comportamenti virtuosi della filiera. Per far ciò devono essere maggiormente informati e imparare a riconoscere sistemi di certificazione/etichettatura che sintetizzano i comportamenti attivi nella lotta al cambiamento climatico.

39 39 MJ/d 20.0 Razze Cosmopolite vs Razze Locali : vs MJ/d (+28%) CH 4, MJ/d

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