Genomik und Präzisionstechnologie werden die gesündere, längerlebige Milchkuh von morgen schaffen

Während des größten Teils des 20. Jahrhunderts wurde die Milchviehzucht von einem einzigen Imperativ dominiert: die Milchleistung zu maximieren. Diese Strategie war außerordentlich erfolgreich – die Milchproduktion je Laktation bei US-amerikanischen Holstein-Kühen hat sich zwischen 1957 und 2022 mehr als verdoppelt – brachte jedoch erhebliche biologische Zielkonflikte mit sich. Die intensive Selektion auf hohe Leistung senkte die Fruchtbarkeit, verkürzte die produktive Lebenserwartung und erhöhte die Anfälligkeit für Stoffwechselerkrankungen wie Ketose sowie Infektionskrankheiten wie Mastitis. Diese Übersichtsarbeit aus dem Department of Animal Sciences der Purdue University stellt eine zukunftsgerichtete Frage: Wie werden die Milchkühe der Zukunft aussehen, und welche Technologien und Strategien werden zu ihrer Entwicklung beitragen?

Die Autoren zeichnen nach, wie das Fachgebiet Ende der 1990er-Jahre begann, gegenzusteuern, als computertechnische Fortschritte es möglich machten, Multi-Merkmal-Selektionsindizes zu entwickeln, die die Milchproduktion mit Fruchtbarkeit, Gesundheit und Langlebigkeit in Einklang brachten. Der entscheidende Beschleuniger war die genomische Selektion, die vor etwa 15–20 Jahren eingeführt wurde. Durch den Einsatz dichter SNP-Markerpanels über Hunderttausende bis Millionen von Referenztieren verbesserte die genomische Selektion die Vorhersagegenauigkeit für Merkmale, die schwierig, kostspielig oder zeitaufwendig zu erfassen sind, erheblich – darunter Gesundheitsmerkmale mit geringer Heritabilität und geschlechtslimitierte Merkmale. Allein in den USA wurden mehr als 10 Millionen Milchviehherden genotypisiert, davon etwa 93 % weibliche Tiere, was eine beispiellose Dateninfrastruktur für die Multi-Merkmal-Zuchtwertschätzung geschaffen hat.

Resilienz hat sich als zentrales Zuchtziel etabliert. Die Autoren definieren Resilienz als die Fähigkeit von Tieren, durch Umweltstörungen möglichst wenig beeinträchtigt zu werden oder sich rasch von ihnen zu erholen. Neuartige Resilienzindikatoren, die aus longitudinalen Schwankungen in Milchleistung, Aktivitätsniveau und Milchaufnahme bei Kälbern abgeleitet werden, werden derzeit validiert; eine aktuelle Metaanalyse von Maskal et al. (2024) bestätigte, dass die meisten dieser Indikatoren heritabel sind und dass eine gleichzeitige genetische Verbesserung von Resilienz und Produktivität erreichbar ist, wenn beide in Selektionsindizes einbezogen werden. Hitzetoleranz ist ein verwandtes Prioritätsthema: Die intensive Selektion auf Milchleistung hat paradoxerweise die Wärmebelastungsempfindlichkeit erhöht, und neue Ansätze – darunter die Genedierung der Prolaktinrezeptor (PRLR)-„SLICK hair"-Mutation aus dem Senepol-Rind in Holstein-Rassen – bieten einen Weg zur Korrektur dieses Problems.

Präzisionsphänotypisierungstechnologien erschließen völlig neue Zuchtziele. Automatische Melksysteme (AMS, sogenannte Melkroboter) erzeugen XYZ-kartesische Koordinatendaten zur Euterkonformation, die eine moderate bis hohe Heritabilität aufweisen. Verhaltensmerkmale, die für die AMS-Effizienz relevant sind – Zeitabstand zwischen Melkvorgängen, Anzahl versuchter gegenüber erfolgreicher Eintritte sowie Präferenzkonsistenzwerte – sind ebenfalls heritabel und werden zunehmend in Zuchtwertschätzungen einbezogen. Die Futtereffizienz, gemessen vorrangig als residuale Futteraufnahme (RFI), weist Heritabilitätsschätzungen zwischen 0,1 und 0,4 auf und ist in mehreren Ländern bereits in nationale Selektionsindizes aufgenommen. Methanemissionen, Temperament (moderate bis hohe Heritabilität) sowie Gesundheitsmerkmale bei Kälbern ergänzen die erweiterte Zuchtprogrammatik.

Die Autoren gehen auch auf die strukturellen Risiken dieses Fortschritts ein. Die Dominanz der Holstein-Rasse schafft durch genetische Flaschenhälse Verwundbarkeit, und das Management der innerrasslichen sowie rassenübergreifenden Diversität wird als wesentlich für die langfristige Nachhaltigkeit beschrieben. Die Kreuzung von Fleischrindern mit Milchkühen (Beef-on-Dairy) verändert die Kälberwirtschaft und beeinflusst, welche Kühe für den Milchviehnachwuchs gegenüber der Fleischproduktion selektiert werden – was dem Zuchtprogrammdesign eine weitere Komplexitätsebene hinzufügt. Die Genedierung, im kommerziellen Milchviehbereich noch weitgehend unrealisiert, wird als Technologie hervorgehoben, die günstige Allele rasch einführen könnte – doch regulatorische und gesellschaftliche Akzeptanzbarrieren bleiben bestehen. Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass die Milchkuh der Zukunft ein Produkt integrierter Genomik, hochdurchsatzfähiger automatisierter Phänotypisierung und sorgfältig kalibrierter Multi-Merkmal-Selektionsindizes sein wird, die Produktivität gemeinsam mit Resilienz, Wohlbefinden und Umwelteffizienz liefert.