KALANVILJELYN AIHEUTTAMAN YMPÄRISTÖKUORMITUKSEN VÄHENTÄMINEN VALINTAJALOSTUKSEN AVULLA «DEVELOPMENT OF AQUACULTURE» St. Petersburg, Russia 6.-7. 11. 2007 Tapio Kiuru, Riista- ja kalatalouden tutkimuslaitos Antti Kause, MTT Juha Koskela, RKTL Cheryl Quinton, MTT Harri Vehviläinen, MTT
Kirjolohi Kaupallinen tuotanto Suomessa Viljelykierto 2 vuotta (1.5 kg) tai 3 vuotta (3.5 kg) Kaksi tuotantoymparistöä: merivesi (85%) ja makeavesi (15%) Tuotanto 10-15 milj kg Tuonti 10 milj kg (lohi, kirjolohi) Siika Viljelykierto 2-3 vuotta (> 0.8 kg) Valkolihainen lohikala Tuotanto 1 milj kg
Kirjolohen valintaohjelma Perustettu 1980-luvulla RKTL Riista ja kalatalouden tutkimuslaitos Omistaja Kalojen yllapito ja mittaus MTT Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskus Geneettinen osaaminen Eläinjalostusohjelmien kehittajä: kalat, sika, nauta, turkiselaimet, hevoset
Tervon kalantutkimus ja vesiviljely Ydin Sisä- ja ulkoaltaita Meriasemat 350 perheallasta alkukasvatukseen Vuosittain noin 10 000-15 000 yksilöllisesti merkittyä kalaa Sukupuu vuodesta 1989 alkaen valinnan pohjana 254000 yksilön sukupuutiedosto Joka vuosi kaksi sisarusryhmää testataan myös meriasemilla
Valittavat ominaisuudet 1992-2000 Paino (meri- ja makeavesi) 2001 Sukukypsyysikä (meri- ja makeavesi) 2001 Ruumiin muoto, ihonväri ja pilkutus (makeavesi) 2002 Muotovirhe (makeavesi) 2003 Diplostomum loisen aiheuttama silmäkaihi (makeavesi) 2003 Fileen vari (makeavesi) 2007 Perkaushävikki (merivesi) Siian jalostusohjelma aloitettu 2002
Valintajalostus ravinnekuormituksen vahentäjänä Kalankasvatuksen ravinnepäästöt rehevöittävät Itämerta (Fosforin osuus ihmisen aiheuttamasta kuormituksesta 0,3 %) Rehuja ja ruokintamenetelmiä kehittämällä on menestykkäästi parannettu kalojen rehutehoa ja näin saatu kalankasvatuksen ravinnepäästöjä kuriin Ravinnepäästöjä on mahdollista vähentää myös kalamateriaalin valintajalostuksella
Valintajalostus ravinnekuormituksen vähentajanä Monen tekijän yhteisvaikutuksesta kalankasvatuksen ominaiskuormitus aleni vuosina 1991-2003: Fosfori: 47% Typpi: 42% Myös valintajalostuksella on ollut merkittävä vaikutus Valinnalla saadaan pysyvä muutos kalan ominaisuudessa, pysyvä vaikutus ravinnepäästöihin Parannettua kalamateriaalia helposti monistettavissa ja levitettävissä poikastuottajille ja kasvattajille, iso vaikutus tuotannon kokonaisravinnepäästöihin
Kasvunopeuden parantaminen JALO-ohjelmassa parannettu kasvunopeutta noin 7% per sukupolvi Neljässä sukupolvessa yhteensä noin 30% kasvun parantuminen Samalla rehuteho parantunut noin 8% Rehutehoa parantamalla saadaan samalla määrällä rehua tuotettua suurempi määrä kalaa Samalla yhä suurempi määrä rehusta sitoutuu kalabiomassaksi ja veteen päätyvien ravinteiden määrä vähenee 8% parantuminen rehutehossa vaikuttanee samassa suhteessa kalankasvatuksen kokonaisravinnepaastoihin
Rehutehon parantaminen valinnalla Rehutehon parantaminen valinnalla on tehokkainta silloin kun valinta kohdistetaan suoraan rehutehoon Tämä vaatii yksilöllisen rehutehon mittaamisen tuhansista kaloista, mikä on erittäin työlästä JALO -ohjelmassa rehunkulutusta on mitattu rontgenmenetelmallä Kuinka paljon kukin yksilö syö?
Röntgenmenetelmä 1. Kaloille syötetään rehua, jossa on pieniä röntgenissä näkyviä lasikuulia 2. Ruokinnan jälkeen kalat nukutetaan, röntgenkuvataan ja mahassa olevat lasikuulat lasketaan 3. Mahassa olevat lasikuulat kertovat syödyn rehun määrän 4. Toistetaan esim 2 viikon valein. Saadaan yksilon keskimaarainen rehunkulutus kasvun aikana
Rehunkulutuksen mittaus röntgenmenetelmällä Lasikuulia
Rehutehon parantaminen valinnalla Lohikalojen rehutehossa on geneettistä (perheiden välistä) vaihtelua vähemmän kuin muilla kotieläimillä Vain noin 6% siian rehutehon vaihtelusta selittyy geneettisillä tekijöillä (h 2 ) Kasvun ja rehunkulutuksen vaihtelusta yli 23% selittyy geneettisillä tekijöillä Ominaisuus Keskiarvo h 2 ±SE Päiväkasvu (g/päivä) 1.145 0.26±0.18* Rehunkulutus (g/päivä) 0.948 0.23±0.15* Rehuteho 1.208 0.06±0.10 Rehutehoa on mahdollista parantaa valinnalla, mutta edistyminen on hitaampaa kuin kasvussa
Rehutehon parantaminen ruhon koostumuksen kautta Kotieläimillä lihaskudoksen kasvattaminen on tehokkaampaa kuin rasvan kasvattamisen. Näin vähemmän rasvaa ja enemmän lihasta kasvavien eläinten rehuteho on korkeampi Noin 100g painavan siian ruhonkoostumus ei yhteydessä rehutehoon Jalostettavuuden kannalta hyvä uutinen: Korkea rehunkulutus on geneettisesti yhteydessä korkeaan ruhon rasvapitoisuuteen Rasvapitoisuutta voidaan käyttää rehunkulutuksen hallintaan. Ruhon rasvapitoisuuden ja nopean kasvun samanaikaisella valinnalla voidaan parantaa rehutehoa
Geneettinen muutos, % Päiväkasvu Rehunkulutus Rehuteho Rasva% 1. Kasvu 2. Rehuteho 3. Kasvu - rasva% Kolme eri valintastrategiaa rehutehon parantamiseksi 1. Pelkkä kasvun valinta nostaa rehutehoa, mutta nostaa rajusti myös ruhon rasvapitoisuutta 2. Suora rehutehon valinta nostaa rehutehoa eniten, ja hillitsee rasvoittumista 3. Kasvun ja rasva% samanaikainen valinta nostaa rehutehoa. Rasva% valinta hillitsee rehunkulutusta.
Rehutehon parantaminen elossasäilyvyyttä parantamalla Elossasäilyvyyden parantaminen nostaa tuotantotehoa ja alentaa kalankasvatuksen ravinnekuormitusta kahta kautta: 1) Kalojen kuollessa kasvatusaltaisiin levitetään liikaa rehua, josta osa jää syömättä ja päätyy suoraan ravinnekuormitukseksi 2) Osa kasvatuksen aikana kuolevien kalojen ruhoista päätyy mereen lisäten edelleen ravinnekuormitusta Tutkitaan parhaillaan: 120.000 havaintoa elossasäilyvyydestä 10:sta vuosiluokasta Noin 26% jatkokasvatuksen aikaisesta kuolleisuudesta selittyy geneettisillä tekijöillä Valinta tulee olemaan tehokasta (vaikuttaa myos eläinterveyteen)
Soijarehun käytön rehuraaka-aineena Vesiviljelyrehuissa käytettävän kalajauhon ja - öljyn tarve kasvaa jatkuvasti, mutta tuotantoa ei voida merkittävästi lisätä Hinta nousee Kalajauho sisältää fosforia yli kalojen ravitsemuksellisen tarpeen Vaihtoehtoisten rehuraaka-aineiden, erityisesti soijan käyttö lisääntyy jatkuvasti
Soijarehut ja valintajalostus Ovatko kalajauhorehuilla parhaiten menestyvät perheet parhaita myös soijarehulla (genotyypin ja ympäristön yhdysvaikutus)? Parantaako nykyisillä rehuilla tehtavä valinta myös kalojen kykyä käyttää soijapohjaisia rehuja?
Soijarehun käytön lisääminen 70 siika-perheen paremmuusjärjestys kala- ja soijarehulla: Korrelaatio perheen menestymiselle 2 eri rehulla -Kasvu: 0.97 -Rehuteho: 1.00 -Rasva%: 0.93 Samat perheet parhaita kummallakin rehulla Kalarehulla tehty valinta parantaa kalojen kykyä käyttää soijarehua Valintajalostus auttaa elinkeinoa lisäämään soijarehun käyttöä ja parantamaan tuotannon ympäristöystävällisyyttä myös tätä kautta
Yhteenveto Kalanviljelyn ravinnepäästöjä voidaan vahentää jalostuksen avulla monella tavalla: 1) Kasvun valinta 2) Rehutehon suora tai epäsuora (kasvu, rasva%) valinta 3) Elossasäilyvyyden valinta
Yhteenveto Parannettua kalamateriaalia voidaan levittää laajasti pienelläkin edistymisellä rehutehossa ja kuolleisuuden alentamisessa suuri kokonaisvaikutus tuotannon ravinnepäästöihin Jalostuksella saadaan aikaan pysyvä muutos kalan ominaisuuksiin ravinnekuormituksen pysyvä aleneminen Nykyinen valinta parantaa myös kalojen kykyä hyödyntää soijarehua Jalostus tukee myös muita ravinnekuormituksen alentamiskeinoja Rehutehon paraneminen ja kuolleisuuden aleneminen parantaa merkittävästi myös tuotannon taloudellista kannattavuutta!
Kansainvälinen yhteistutkimus Quinton C, Kause A, Ruohonen K & Koskela J. 2007. Genetic relationships of body composition and feed utilization traits in European whitefish (Coregonus lavaretus L.) and implications for selective breeding in fishmeal- and soybean mealbased diet environments. Journal of Animal Science in press. Quinton C, Kause A & Koskela J. 2007. Breeding salmonids for feed efficiency in current fishmeal and future plant-based diet environments. Genetics Selection Evolution 39: 431-446. Kause A, Tobin D, Dobly A, Houlihan DF, Martin SAM, Mäntysaari EA, Ritola O & Ruohonen K 2006. Recording strategies and selection potential of feed intake measured using the X-ray method in rainbow trout. Genetics Selection Evolution 38: 389-410. Kause A, Tobin D, Houlihan DF, Martin SAM, Mäntysaari EA, Ritola O & Ruohonen K. 2006. Feed efficiency of rainbow trout can be improved through selection: Different genetic potential on alternative diets. Journal of Animal Science 84: 807-817. Kause A, Ritola O, Paananen T, Wahlroos H & Mäntysaari EA. 2005. Genetic trends in growth, sexual maturity and skeletal deformations, and rate of inbreeding in a breeding programme for rainbow trout. Aquaculture 247: 177-187.
Suomalainen JALO -kirjolohi ja -siika www.rktl.fi/english/aquaculture/expertise/ www.mtt.fi/fishgenetics www.mtt.fi/jalo