Methanemissionen von Milchkühen: Evaluierung von abgeleiteten Kenngrößen und deren phänotypischen und genetischen Beziehungen zu Produktionsmerkmalen und funktionalen Merkmalen bei Milchkühen

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2026

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https://doi.org/10.22029/jlupub-21138

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Der Klimawandel betrifft die gesamte Weltbevölkerung. Die wissenschaftlichen Forschungen hierzu sind umfassend und vielschichtig, mit dem übergeordneten Ziel, die globale Erwärmung zu begrenzen. Ein Ansatz, der insbesondere in Europa verfolgt wird, ist die Reduzierung des Ausstoßes von Klimagasen in der Landwirtschaft. Da die Landwirtschaft jedoch eine zentrale Rolle in der Nahrungsmittelproduktion einnimmt, kann sie nicht einfach „abgeschafft“ werden. Vielmehr muss sie so weiterentwickelt werden, dass eine nachhaltige Ernährung der Menschheit auch in Zukunft – und damit über viele Generationen hinweg – auf dieser Erde möglich bleibt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, im Bereich der Landwirtschaft den Ausstoß von Klimagasen in der Milchviehhaltung zu untersuchen und Möglichkeiten zur Reduktion dieser Emissionen aufzuzeigen. Im Fokus stand dabei insbesondere das Treibhausgas Methan (CH4), das in erheblichem Maße von Milchkühen produziert wird. Zu diesem Zweck wurden umfangreiche Messungen (n = 2.076) der Methanproduktion von Milchkühen in zehn Praxisbetrieben durchgeführt. Ergänzend wurden sowohl genetische als auch genomische Analysen vorgenommen. Die erhobenen Methanwerte wurden hinsichtlich bedeutender exogener Einflussfaktoren, die die Messungen potenziell verfälschen könnten, korrigiert und anschließend als Methanmerkmale mit phänotypischen Produktionsmerkmalen in Beziehung gesetzt. Ferner wurden Heritabilitäten für die entwickelten Methanmerkmale geschätzt sowie genomweite Assoziationsstudien (GWAS) durchgeführt, um Gene zu identifizieren, die mit der Methanproduktion in Zusammenhang stehen. Ziel war es, mögliche züchterische Einflussmöglichkeiten auf die Methanemissionen von Milchkühen zu bewerten. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigten unter anderem eine hohe negative phänotypische Korrelation zwischen der Methanintensität (CH4/Mkg) und der Milchmenge [kg] (r = −0,75). Zudem wurde ein Einfluss der Fütterung auf die Methanproduktion festgestellt: Je höher die Energiedichte der Ration, desto geringer fiel die Methanemission aus. Weiterhin konnte eine moderat positive Zuchtwertkorrelation zwischen Methanmerkmalen und dem Erstkalbealter ermittelt werden. Die geschätzten Heritabilitäten der hier entwickelten Methanmerkmale lagen mit h² = 0,024 auf einem sehr niedrigen Niveau und damit unterhalb der Werte anderer Studien. Methan stellt ein komplexes Merkmal dar, das von zahlreichen biologischen und umweltbedingten Faktoren beeinflusst wird. Dies deutet darauf hin, dass eine direkte züchterische Beeinflussung der Methanproduktion nur eingeschränkt möglich ist. Diese Annahme wird auch durch die Ergebnisse der genomweiten Assoziationsstudien gestützt: Es konnte kein einzelnes Gen identifiziert werden, das in direktem Zusammenhang mit der Methanproduktion steht – wie dies beispielsweise bei der Milchleistung und dem DGAT-Gen der Fall ist. Stattdessen wurden überwiegend Gene detektiert, die indirekten Einfluss auf die Methanproduktion nehmen, etwa über den Energiestoffwechsel oder die Fettsynthese. Zu diesen Genen gehören unter anderem das B3GNT3-Gen, welches im Allgemeinen Stoffwechselvorgänge beeinflusst, und das NIPSNAP3A-Gen, welches bei einer Ketoseerkrankung eine Rolle spielt, oder das ZC3H14-Gen, welches an der Protein- und Fettsäurenzusammensetzung der Milch beteiligt ist. Die Ergebnisse dieser Studie zeigten, dass Methan als Merkmal in der Rinderzucht grundsätzlich von Interesse sein kann, eine gezielte Zucht auf niedrigen Methanausstoß allein jedoch aufgrund der komplexen biologischen Zusammenhänge kaum realisierbar und auch nicht erstrebenswert erscheint. Ein in dieser Arbeit nicht vertiefter, jedoch relevanter Aspekt betrifft die genetische Beziehung zwischen dem Wirtstier Rind und seinem Pansenmikrobiom, das für den Großteil der Methanproduktion verantwortlich ist. Ein zukünftiges Ziel könnte darin bestehen, über das Mikrobiom des Pansens indirekten genetischen Einfluss auf die Methanproduktion zu nehmen und damit neue Ansätze für eine nachhaltige Zuchtstrategie zu entwickeln.

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