СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА МОЛОКА У МОЛОЧНОГО СКОТА И КОРМОВОЙ РАЦИОН
METHOD FOR MILK PRODUCTION EFFICIENCY ENHANCEMENT IN DAIRY CATTLE AND FODDER RATION

Притязание на приоритет
Данная заявка испрашивает приоритет даты подачи предварительной заявки на патент США, порядковый номер 62/098232, направленной на рассмотрение 30 декабря 2014 г., «Enhanced milk production efficiency in daily cows», которая включена в настоящий документ во всей своей полноте.
Область техники
Настоящее изобретение в целом относится к кормовым композициям и к способам увеличения эффективности производства молока у дойных коров. Конкретные варианты осуществления относятся к способам повышения эффективности производства молока у дойных коров путем скармливания силоса, приготовленного из растений кукурузы, проявляющих фенотип коричневой средней жилки (brown midrib).
Уровень техники
Важные сельскохозяйственные области применения кукурузы (маиса) включают силос. Силос представляет собой ферментированный грубый корм для скота с высоким содержанием влаги, которым можно кормить жвачных животных. Его ферментируют и запасают в процессе, называемом силосованием или хранением в силосе, и, как правило, его готовят из кукурузы или других травянистых культур, включая сорго или другие злаки, с использованием всего зеленого растения. Силос может быть приготовлен, например, путем помещения обрезков зеленой растительности в силосную яму, путем укладывания его в большие бурты, покрытые пластиковым листом, или путем обертывания больших тюков полимерной пленкой. Засилосованный продукт сохраняет гораздо большую долю своих питательных веществ, чем если бы урожай был высушен и сохранен в виде сена или соломы. Большим объемом силоса обычно кормят молочный скот, тогда как силос в тюках, как правило, используют для мясного крупного рогатого скота, овец и лошадей. Кукурузный силос является популярным фуражом для жвачных животных, так как он имеет высокое энергосодержание и хорошую перевариваемость, а также легко адаптируется к механизации от урожая на корню до момента кормления. Кукурузный силос, как правило, имеет цвет от слегка коричневого до темно-зеленого и обладает легким приятным запахом.
Увеличение эффективности производства молока у молочного крупного рогатого скота является постоянной задачей, стоящей перед молочной промышленностью. Даже если рацион питания дойных коров может соответствовать требованиям Национального научно-исследовательского совета (National Research Council) по рекомендуемым питательным веществам, такой рацион питания все еще может испытывать недостаток в некоторых питательных веществах при повышенных уровнях, необходимых для более высокого производства молока. Хорошие источники энергии рациона имеют решающее значение для молочного скота в периоды высокомолочного производства. Предпринимались попытки повысить эффективность употребления кормов и производства молока за счет использования различных составов и кормовых добавок.
Кормовые добавки используют фермеры, разводящие молочный скот, для повышения производства молока. Например, одобренный Управлением по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) рекомбинантный бычий гормон роста соматотропин («гормон БСТ», (bST)) вводят коровам для повышения ими выработки молока во время фазы лактации.
et al
J. Dairy Sci
J. Dairy Sci
J. Dairy Sci.,
Кормление лактирующих дойных коров силосом из кукурузы с коричневой средней жилкой (BMR), как показано, повышает потребление сухого вещества (ПСВ (DMI)) и производство молока. (Grant ., ., 1995, 78:1970-80; Oba and Allen, ., 2000, 83:1333-1). В статье M. Oba, M.S. Allen, «Effects of Brown Midrib 3 Mutation in Corn Silage on Dry Matter Intake and Productivity in High Yielding Cows»,  1999, 85:135-42 исследовано влияние кормления дойных коров фуражом, состоящим из обычного кукурузного силоса, в сравнении с фуражом, содержащим силос из BMR кукурузы, который имеет более высокий уровень перевариваемости нейтрально-расщепляемой клетчатки (ПНРК (NDFD)), и сделан вывод, что более высокая ПНРК связана с повышенным потреблением сухого вещества (ПСВ) и, следовательно, с повышенным производством молока.
Патент США 5767080 раскрывает повышенное производство молока у дойных коров за счет кормления кормовым рационом, содержащим силос из BMR кукурузы, а также путем введения эффективного количества биологически активной добавки гормона БСТ. Повышенное производство молока описано как возникающее в результате увеличения в количестве общего рациона, потребляемого в день (ПСВ), при кормлении силосом из BMR кукурузы. Силос из BMR кукурузы имеет более низкое содержание лигнина по сравнению с обычным кукурузным силосом. Следовательно, коровы, которых кормят силосом из BMR кукурузы, показывают более высокую величину ПСВ по сравнению с коровами, которых кормят обычным кукурузным силосом. Поскольку коровы, которых кормят силосом из BMR кукурузы, потребляют больше силоса в день, они вырабатывают большее количество молока в день по сравнению с коровами, которых кормят обычном кукурузным силосом.
Несмотря на постоянное улучшение в разработке кормовых рационов для молочного скота, повышенное производство молока отражают как результат повышенного количества ПСВ. Следовательно, желательно иметь кормовые рационы для молочного скота с повышенной эффективностью производства молока на единицу потребленного количества, например, что количество молока, выработанного на единицу потребления корма в течение периода в один день, увеличивается.
Описание
bm/fl2
bm/fl2
bm3/fl2
bm
bm3/fl2
Раскрыты кукурузные силосы из гибридов кукурузы brown midrib/floury-2 (коричневая средняя жилка/мучнистость-2), которые при скармливании молочному скоту обеспечивают повышенную эффективность производства молока, например, увеличенное количество молока, вырабатываемого на единицу потребления корма, в течение периода в один день. Также раскрыты финишные рационы, содержащие такие силосы из  кукурузы. Также раскрыты способы повышения эффективности производства молока у молочного скота. В вариантах осуществления изобретения рационы питания, содержащие силос из  кукурузы, являются более перевариваемыми, чем контрольные рационы питания (несмотря на то, что силос имеет такое же содержание лигнина, как и  силос), что заметно как по перевариваемости нейтрально-расщепляемой клетчатки в рационах питания, так и по производству молока от коров, которых кормят этими рационами питания. Более подробную информацию, относящуюся к  кукурузе, которая может быть использована в силосе вариантов осуществления изобретения, можно найти в заявке на патент США № 13/549256, опубликованной 17 января 2013 г. как патентная публикация США № US 2013/0019338 А1, содержание которых включено в документ посредством ссылки во всей их полноте.
Некоторые варианты осуществления включают неожиданное открытие, что количество вырабатываемого молочного белка увеличивается для коров, которых кормят или BMR, или bm/fl2 силосом, по сравнению с обычным силосом. Также в данном документе раскрыт неожиданный результат, что производство молока и энергетическая эффективность повышаются для коров, которых кормят bm/fl2 силосом, даже при сравнении с коровами, которых кормят BMR рационами питания. Варианты осуществления изобретения также включают дополнительный неожиданный результат, что мочевинный азот (N) в молоке уменьшается в случае коров, которых кормят зерном BMR или bm/fl2 генетических групп, по сравнению с обычным силосом.
Вышеупомянутые и другие признаки будут более очевидны из приведенного ниже подробного описания некоторых вариантов осуществления.
Вариант(ы) осуществления изобретения
I. Сокращения
BMR - brown midrib, коричневая средняя жилка
МТ (BW) -масса тела
СП (СР) - сырой протеин
ПЛ (DIM) -период лактации
СВ (DM) -сухое вещество
ПСВ (DMI) - Потребление сухого вещества
СВ% (DM%) - процент композиции в пересчете на сухое вещество
in vitro
IVNDFD -  перевариваемость нейтрально-расщепляемой клетчатки
in vitro
IVStarchD -  перевариваемость крахмала
ОВ (ОМ) - органического вещества
MUN - азот мочевины в молоке
ЧЭЛ (NEL) - чистая энергия для лактации
НРК (NDF) -нейтрально-расщепляемая клетчатка
th
NRC (2001) -«The nutrient requirements of dairy cattle», 7 Edition (Потребности молочных коров в питательных веществах)
СО (SD) -стандартное отклонение
СПС (SEM) - Стандартная погрешность среднего
ОСР (TMR) -общий смешанный рацион.
II. Определения
Zea mays
Растение кукурузы: в данном документе определение «растение кукурузы» относится к растению вида  (маис).
BMR кукуруза: в данном документе определение «BMR кукуруза» относится к сортам кукурузы, которые содержат мутацию коричневой средней жилки (brown midrib). Сорта BMR кукурузы обычно проявляют красновато-коричневую пигментацию средней жилки листьев. BMR кукуруза, как правило, также характеризуется более низким содержанием лигнина и более высокой перевариваемостью клетчатки.
Сухое вещество: в данном документе определение «сухое вещество» относится к любому кормовому продукту, включая фураж.
Нейтрально-расщепляемая клетчатка: в данном документе определение «нейтрально-расщепляемая клетчатка» или «НРК» («NDF») относится к нерастворимому осадку, остающемуся после кипячения образца корма в нейтральном моющем средстве. Основными компонентами являются лигнин, целлюлоза и гемицеллюлоза, но НРК также содержит белок, связанный азот, минеральные вещества и кутикулу. НРК является мерой медленно перевариваемого материала для широкого спектра кормов. Уровни НРК в фураже растут по мере созревания растения. Средние уровни НРК в силосе из злаковых культур могут составлять приблизительно 55% СВ (550 г/кг СВ). Содержание НРК в общем рационе может составлять 35-50% СВ. Рационы питания с меньше чем 32% НРК могут вызывать проблемы ацидоза. Рационы питания, которые содержат более 50% НРК, могут быть ограничены возможностью их потребления. В конкретных вариантах осуществления содержание НРК в общем рационе может составлять 29-35% СВ.
Перевариваемость: в данном документе определение «перевариваемость» относится к проценту всего силоса (засилосованные солома и зерно) или компонентам кормового рациона, который переваривается животными. Большая перевариваемость связана с более высоким потреблением калорий.
Перевариваемость нейтрально-расщепляемой клетчатки: в данном документе определение «перевариваемость нейтрально-расщепляемой клетчатки» или «ПНРК» («NDFD») относится к проценту нейтрально-расщепляемой клетчатки, которая является перевариваемой. ПНРК определяют в лабораторных условиях путем выдерживания образца измельченного корма в живом соке рубца и измерения ее исчезновения, моделируя количество и скорость переваривания, которое может происходить в рубце.
Lactobacillus spec
Силос: в данном документе определение «силос» относится к определенному типу запасенного фуража. Как правило, силос готовят из растений (например, растений кукурузы) в процессе, называемом силосованием. Во время этого процесса растения или части растений претерпевают анаэробную ферментацию, вызываемую природными микроорганизмами (например, одним или несколькими штаммами молочнокислых бактерий, например, .), преобразующую сахара в кислоты и истощающую весь кислород, присутствующий в сельскохозяйственном материале, и такое истощение кислорода консервирует фураж в сочетании с продуцируемыми бактериями летучими жирными кислотами, такими как ацетат, пропионат, лактат и бутират. Силос широко используют для кормления молочных и убойных животных, таких как молочный скот и мясной скот.
Источник клетчатки: в данном документе определение «источник клетчатки» означает материал, полученный из растительных или микробных источников, и этот материал содержит съедобные волокна. Практичные, но не ограничивающие, примеры источников волокна включают шелуху сельскохозяйственных семенных продуктов, например, от соевых бобов или зерновых, таких как рис, пшеница, кукуруза, ячмень; стебли таких зерновых (солому); сырье для производства мыла растительного происхождения/на основе растительного сырья; кукурузную солому, которая обычно включает стебли, обвертки початков и листья собранных растений кукурузы; фракции переработанных компонентов сельскохозяйственных продуктов, которые обогащены клетчаткой, например, кукурузный глютеновый корм; листовой материал от любого растительного источника; и высушенную барду с растворимыми веществами или без них, высушенных на ней. Таким образом, в конкретных примерах источник волокна может включать, например, смеси следующих компонентов: люцерну, продукты ячменя (например, солому), свекловичный жом, оболочки соевых бобов, просо, кукурузные волокна, соевые волокна, скорлупу какао-бобов, стержни кукурузных початков, обвертки кукурузных початков, кукурузную солому, пшеничную солому, пшеничную сечку, рисовую солому, шелуху льна, соевую муку, кукурузную муку, ростки пшеницы, ростки кукурузы, кустарники и травы. В целях ясности настоящего описания, высушенная барда (с растворимыми веществами или без них) и влажная барда (с растворимыми веществами или без них) содержат волокна, но не считаются «источники клетчатки». Высушенную барду (с растворимыми веществами или без них) и влажную барду (с растворимыми веществами или без них) считают «побочными кукурузными продуктами», которые представлены ниже.
Побочный кукурузный продукт: в данном документе определение «побочный кукурузный продукт» относится к продуктам, которые остаются после мокрого помола или сухого помола кукурузы. Неограничивающие примеры побочных кукурузных продуктов включают кукурузный глютен, влажную барду, влажную барду с растворимыми веществами, сухую барду, сухую барду с растворимыми веществами, концентрированный фильтрат барды, брикетированные отруби, модифицированную влажную барду, модифицированную влажную барду с растворимыми веществами.
Добавка: в данном документе определение «добавка» относится к любому ингредиенту, включаемому в кормовую смесь для повышения питательной ценности кормовой смеси. Обычно используемые добавки включают протеин (например, соевую муку или мочевину), минеральные вещества (например, костную муку), энергосодержащие вещества (например, животный жир) и витамины.
Период лактации (ПЛ (DIM)): в данном документе определение «период лактации» относится к числу дней во время лактации, когда корову доят, начиная с последней даты отела до текущей даты тестирования.
Общий смешанный рацион (ОСР (TMR)): в данном документе определение «общий смешанный рацион» относится к отдельно взятой кормовой смеси, которая состоит из фуража, зерна, протеиновых кормов, минеральных веществ, витаминов и кормовых добавок и составлена до конкретной концентрации питательных веществ.
Потребление сухого вещества: в данном документе определение «потребление сухого вещества» или «ПСВ» («DMI») относится к количеству корма (в пересчете на сухое вещество), которое молочный скот потребляет за период в один день. ПСВ рассчитывают в виде предложенного корма за минусом отвергнутого корма (все в пересчете на сухое вещество).
Производство молока: в данном документе определение «производство молока» относится к количеству молока, вырабатываемого лактирующим молочным скотом за период в один день.
Эффективность производства молока: в данном документе определение «эффективность производства молока» относится к количеству молока, вырабатываемого на единицу потребления корма в течение периода в один день.
III. Использование различных силосов из кукурузы с коричневой средней жилкой в рационе питания молочного скота
А. Обзор
bm3/fl2
Описанное в настоящем документе представляет собой общую стратегию повышения эффективности производства молока, получаемого от молочного скота, который кормят силосом, а также рационами питания, подходящими для кормления молочного скота. В конкретных примерах используют неожиданное открытие, что кормовой рацион определенного состава и содержащий определенный силос из BMR/floury-2 кукурузы, может объективно повышать эффективность производства молока (то есть увеличивать количество молока, вырабатываемого на единицу потребления корма в течение периода в один день). Например, кормовой рацион, состоящий из силоса из BMR/floury-2 кукурузы, приготовленного из гибрида кукурузы FBDAS1 (), увеличивает производство молока по сравнению с кормовым рационом, состоящим из обычного кукурузного силоса, приготовленного из гибрида кукурузы Mycogen 2A499, или BMR кукурузного силоса, приготовленного из гибрида кукурузы F2F488.
В. Силосы, приготовленные из BMR гибридов кукурузы
in vitro
Ни до, ни после силосования BMR гибриды кукурузы (гибрид F2F488 и гибрид FBDAS1) не показывают более высокое содержание нейтрально-расщепляемой клетчатки (НРК) и более высокую  перевариваемость нейтрально-расщепляемой клетчатки за 30 часов (IVNDFD-30 час) по сравнению с обычным гибридом кукурузы (Mycogen 2A499).
bm3/fl2
Таблица 1 ниже показывает значения НРК и IVNDFD-30 час до силосования BMR гибридов кукурузы (гибрид F2F488 и гибрид FBDAS1) по сравнению со этими значениями для обычного гибрида кукурузы Mycogen 2A499. Как и ожидалось, гибрид кукурузы F2F488 (далее «BMR гибрид») и гибрид кукурузы FBDAS1 ( гибрид, в дальнейшем называемый «BMR-плюс гибридом») каждый имеет более высокое содержание НРК (38,8 и 43,9% соответственно) в пересчете на сухое вещество по сравнению с содержанием НРК 37,7% для обычного кукурузного гибрида (далее «контрольный гибрид»). Значения IVNDFD-30 час BMR гибрида и BMR-плюс гибрида составляют 72,3 и 71,9% соответственно, что существенно выше, чем значение IVNDFD-30 час для контрольного гибрида (59,9%).
bm3/fl2
Таблица 2 ниже показывает композицию питательных веществ для силосов, приготовленных из различных гибридов кукурузы. Кукурузный силос, приготовленный из контрольного гибрида (далее «контрольный силос»), имеет значительно более высокое содержание крахмала и более низкое содержание НРК, чем кукурузный силос, полученный из BMR гибрида (далее «BMR силос») или кукурузный силос, приготовленный из  гибрида BMR-плюс (далее «BMR-плюс силос»). Кроме того, BMR силос и BMR-плюс силос каждый содержит только половину количества содержания лигнина (1,05% в случае BMR силоса и 0,94% в случае BRM-плюс силоса) по сравнению с содержанием лигнина 2% в пересчете на сухое вещество в контрольном силосе.
bm3/fl2
Значение IVNDFD-30 час выше в случае BMR гибрида и BMR-плюс гибрида по сравнению с контрольным гибридом как в образцах до силосования (таблица 1), так и в образцах после силосования (таблица 2). Образцы после силосования BMR гибрида и  гибрида BMR-плюс дают одинаковое значение IVNDFD. Однако после силосования BMR-плюс гибрид имеет значение IVNDFD приблизительно на 3 процентных единицы выше по сравнению с BMR гибридом.
bm3/fl2
in vitro
До силосования  гибрид BMR-плюс имеет существенно более высокое значение  перевариваемости крахмала (IVStarchD), чем BMR гибрид до силосования. После силосования BMR-плюс гибрид и после силосования BMR гибрид показывают аналогичные значения IVstarchD, и оба значения существенно ниже, чем в контрольном гибриде.
bm3/fl2
Контрольный гибрид (до и после силосования) содержит значительно больше крахмала, чем BMR гибрид и  гибрид BMR-плюс. Содержание НРК ниже в контрольном силосе, но только приблизительно на 1,6-2,4 процентных единицы, по сравнению с разницей по крахмалу приблизительно 7 процентных единиц.
С. Приготовление кормовых рационов
Кормовой рацион содержит приблизительно от 40 до 60% в пересчете на сухое вещество кукурузного силоса. В одном конкретном варианте осуществления кормовой рацион содержит в пересчете на сухое вещество приблизительно от 40 до 60% кукурузного силоса, приблизительно от 5 до 15% люцернового силоса, приблизительно от 5 до 15% молотого кукурузного зерна и приблизительно от 10 до 50% других ингредиентов. Неограничивающими примерами других ингредиентов могут быть соевая мука, соевая шелуха, высушенная барда с растворимыми веществами, животный или растительный жир, минеральная соль, бикарбонат натрия, известняк, динамит, дикальцийфосфат, премикс микроэлементов.
bm3/fl2
В одном более конкретном варианте осуществления кормовой рацион может содержать в пересчете на сухое вещество приблизительно 46% кукурузного силоса, приблизительно 10% люцернового силоса, приблизительно от 7,5 до 12% молотого кукурузного зерна и другие ингредиенты из расчета на остальное количество. В качестве неограничивающего примера кормовой рацион может содержать компоненты ингредиентов, показанные ниже в таблице 3. Контрольный рацион питания представляет собой кормовой рацион, содержащий контрольный силос. BMR рацион питания представляет собой кормовой рацион, содержащий BMR силос, и BMR-плюс рацион питания представляет собой кормовой рацион, содержащий BMR-плюс силос (силос, приготовленный из  гибрида).
Таблица 4 ниже показывает состав питательных веществ для трех кормовых рационов. Так как контрольный силос имеет существенно более высокие концентрации крахмала и более низкие концентрации НРК, чем BMR силос и BMR-плюс силос, и так как рационы питания с более высоким содержанием фуражной НРК обычно рекомендуют при кормлении BMR силосом, составляют кормовые рационы с такой же концентрацией кукурузного силоса, которая показана в таблице 3, но концентрации кукурузных зерен, соевой шелухи и соевой муки корректируют так, чтобы уравновесить количества всей НРК и всего крахмала по всем трем кормовым рационам.
D. Влияние различных кормовых рационов на эффективность производства молока
На потребление сухого вещества (ПСВ (DMI)) и эффективность производства молока дойными коровами влияют типы кукурузного силоса в кормовом рационе.
bm3/fl2
ПСВ выше в случае BMR рациона питания и рациона питания, содержащего силос, приготовленный из гибрида кукурузы (то есть BMR-плюс рациона питания) по сравнению с контрольным рационом питания. Например, как показано ниже в таблице 5, ПСВ в случае BMR рациона питания и BMR-плюс рациона питания составляет приблизительно 26,1 кг/день и приблизительно 25,8 кг/день соответственно; тогда как ПСВ в случае контрольного рациона питания составляет приблизительно 25,3 кг/сутки. Это соответствует ожиданиям, так как BMR рацион питания и BMR-плюс рацион питания каждый содержит более высокие уровни НРК, чем на контрольный рацион питания.
Производство молока также выше в случае коров, которых кормят BMR рационом питания или BMR-плюс рационом питания в сравнении с коровами, которых кормят контрольным рационом питания. Как показано в таблице 5, производство молока составляет приблизительно 42,02 кг/день в случае коров, которых кормят BMR рационом питания, приблизительно 43,86 кг/день в случае коров, которых кормят BMR-плюс рационом питания, и приблизительно 41,49 кг/день в случае коров, которых кормят контрольным рационом питания.
Увеличение производства молока в случае BMR рациона питания и BMR-плюс рациона питания, ассоциирующееся с повышенным ПСВ для BMR рациона питания и BMR-плюс рациона питания, по сравнению с контрольным рационом питания, подтверждает, что повышенное производство молока обусловлено более высоким потребления корма.
bm3/fl2
Неожиданно при рассмотрении эффективности производства молока (то есть количества молока, вырабатываемого на единицу ПСВ) кормовой рацион, составленный из BMR кукурузного силоса, может не показывать превосходящую эффективность производства молока по сравнению с кормовым рационом, составленным из обычного кукурузного силоса. Как показано в таблице 5, BMR рацион питания обеспечивает более высокое производство молока, чем контрольный рацион питания (42,02 кг/день и 41,49 кг/день), но BMR рацион питания показывает более низкую эффективность производства молока (1,61 кг выработанного молока/кг ПСВ) по сравнению с контрольным рационом питания (1,64 кг выработанного молока/кг ПСВ). С другой стороны, рацион питания, содержащий силос, приготовленный из гибрида кукурузы (то есть BMR-плюс рацион питания), обеспечивает более высокое производство молока, чем контрольный рацион питания (43,86 кг/день относительно 41,49 кг/день), а также более высокую эффективность производства молока (1,70 кг выработанного молока/кг ПСВ) по сравнению с контрольным рационом питания (1,64 кг выработанного молока/кг ПСВ). Таким образом, BMR-плюс рацион питания показывает приблизительно на 4% более высокую эффективность производства молока по сравнению с контрольным рационом питания, и приблизительно на 6% выше по сравнению с BMR рационом питания. Кроме того, энергия, вырабатываемая на единицу потребления, является наиболее высокой при BMR-плюс рационе питания и наиболее низкой при BMR рационе питания.
bm3/fl2
bm3/fl2
Без привязки к какой-либо теории полагают, что неожиданно повышенная эффективность производства молока коровами, которых кормят BMR-плюс рационом питания, который содержит силос из  гибрида кукурузы, может быть обусловлена повышенной перевариваемостью крахмала и/или измененным сайтом пищеварения (смещение из кишечника в рубец), а также вследствие измененной рубцовой ферментации, которая повышает уровень пропионата и снижает уровень ацетата. Более высокая перевариваемость крахмала будет повышать продуцирование пропионата, что является энергетически более эффективным, чем продуцирование ацетата. Генотип  гибрида BMR-плюс может обеспечивать повышенную перевариваемость крахмала в рубце, что приведет к повышению рубцового пропионата и возможно к синтезу микробного протеина. Это также увеличивает синтез глюкозы печенью, приводя к увеличению производства молока и повышенной эффективности производства молока.
ПРИМЕРЫ
Материалы и методы
Гибриды кукурузы и анализ растений кукурузы и зерна
Обычный гибрид кукурузы (Mycogen 2A499 от Mycogen Seed, Indianapolis, Indiana, США), гибрид кукурузы с коричневой средней жилкой F2F488 («BMR гибрид») и гибрид кукурузы с коричневой средней жилкой FBDAS1 («BMR-плюс гибрид») высаживают в один и тот же день на одинаковых полях, расположенных недалеко от молочного завода в городе Wooster, Ohio, США. Засеянные поля для каждого гибрида кукурузы находятся в непосредственной близости, но не примыкают друг к другу или к другим кукурузным полям. Для трех полей все агрономические приемы одинаковые. Примерно через четыре месяца гибриды кукурузы убирают на силос одним и тем же кормоуборочным комбайном с использованием обычной силосорезки без переработки зерна.
in vitro
in vitro
В течение дня, когда силос нарезают, шесть растений кукурузы от каждого гибрида кукурузы выбирают случайным образом. Кукурузный початок удаляют от каждого отобранного растения и замораживают при температуре приблизительно -20°F (6,7°С). Зерна из кукурузного початка удаляют вручную и хранят в замороженном виде до проведения анализа. Кукурузные растения и зерна от каждого из трех гибридов кукурузы анализируют на содержание сухого вещества (СВ), содержание нейтрально-расщепляемой клетчатки (НРК),  перевариваемость НРК через 30 часов («IVNDFD-30 час»), содержание крахмала,  перевариваемость крахмала через 3 часа («IVStarchD-3 час»), содержание сырого протеина (СП) и плотность, как показано в таблице 1. Содержание НРК, значение IVNDFD-30 час, содержание крахмала и значение IVStarchD-3 час измеряют в лаборатории Dairyland Labs Inc., Arcadia, Wisconsin, США.
Таблица 1
Анализ кукурузных растений и зерна от трех различных гибридов кукурузы до силосования
Контрольный гибрид(Mycogen 2A499)
BMR гибрид
<i>(bm3)</i>F2F488
BMR-плюс гибрид
<i>(bm3/fl2)</i>(FBDAS1)
<i>Кукурузные растения</i>
СВ, %
37,8
32,5
30,4
НРК, %
37,7
38,8
43,9
IVNDFD-30 час, % НРК
59,9
72,3
71,9
Крахмал, %
37,8
32,5
30,4
IVStarchD-3 час, % крахмала
37,5
24,7
45,1
<i>Кукурузное зерно</i>
СВ, %
65,1
67,1
58,1
Крахмал, %
70,0
71,0
69,4
IVStarchD-3 час, % крахмала
20,3
22,0
22,8
СП, %
8,55
9,47
9,59
Плотность, г/100 зерен
43,1
43,0
40,4
Как показано в таблице 1, BMR гибриды кукурузы, как BMR гибрид, так и BMR-плюс гибрид имеют более высокие значения содержания НРК и IVNDFD-30 час по сравнению с контрольным гибридом кукурузы.
Приготовление и анализ образцов силоса
Измельченные кукурузные растения каждого гибрида кукурузы помещают в отдельный мешок силосной ямы (диаметром 9 футов (2,74 м) длиной приблизительно 150 футов (45,72 м)). Мешки герметично закрывают и оставляют в покое в течение приблизительно семи месяцев. На протяжении всего процесса заполнения силосной ямы отбирают образцы и объединяют, чтобы представить приблизительно треть участков каждой силосной ямы.
Силосы, приготовленные из каждого из трех гибридов кукурузы, анализируют по составу питательных веществ, как показано в таблице 2. Количества каждого макроэлемента, приведенные в таблице 2, представляют собой среднее значение шести составных образцов (образцы трех периодов и три образца, отобранные во время испытаний пищеварения). Количества минералов представляют собой средние значения составных образцов трех периодов. Содержание НРК и содержание крахмала в каждом образце силоса определены с помощью Ohio Agricultural Research and Development Center (OARDC).
Таблица 2
Состав питательных веществ для силосов, приготовленных из трех различных гибридов кукурузы (в пересчете на СВ)
Питательное вещество
Контрольный гибрид(Mycogen 2A499)
BMR силос(<i>bm3</i>)F2F488
BMR-плюс силос(<i>bm3</i>/<i>fl2</i>)FBDAS1
СВ, %
36,5
34,6
32,4
Сырой протеин (СП), %
7,6
7,9
7,3
НРК (OARDC), %
38,6
40,2
41,0
НРК для IVNDFD, %
39,5
40,8
42,7
IVNDFD-30 час, % НРК
52,4
63,5
66,5
Крахмал (OARDC), %
36,9
29,9
29,8
Крахмал для IVStarchD, %
34,1
31,9
30,4
IVStarchD-3 час, % крахмала
80,5
66,8
66,9
Лигнин, %
2,01
1,05
0,94
Зола, %
3,46
4,04
3,37
Длинноцепочечные жирные кислоты, %
2,73
2,38
2,68
ЧЭЛ-3X, МКал/кг
1,63
1,64
1,67
Кальций (Ca), %
0,12
0,15
0,15
Фосфор (P), %
0,25
0,24
0,19
Калий (K), %
0,98
1,12
0,83
Магний (Mg), %
0,12
0,15
0,15
Распределение частиц по размерам (Пенсильванский зерновой сепаратор)
Верхняя часть, %
5,4
2,2
4,4
Середина, %
71,0
79,7
77,5
Поддон, %
23,6
18,1
18,0
bm3/fl2
Как показано в таблице 2, силос, приготовленный из обычного кукурузного гибрида Mycogen 2A499 («контрольный силос»), имеет значительно более высокие концентрации крахмала и более низкие концентрации НРК, чем силосы, полученные из гибрида кукурузы F2F488 («BMR силос»), или силосы, приготовленные из  гибрида кукурузы FBDAS1 («BMR-плюс силос»). Содержание лигнина в BMR силосе или BMR-плюс силосе составляет лишь приблизительно половину количества содержания лигнина в контрольном силосе.
Приготовление и анализ кормовых рационов
Три кормовых рациона, состоящие из кукурузного силоса, люцернового силоса, кукурузного зерна и концентрата, составляют так, чтобы они были одинаковыми по составу питательных веществ, как показано в таблицах 3 и 4. Контрольный рацион питания представляет собой кормовой рацион, содержащий контрольный силос, который представляет собой силос, приготовленный из обычного гибрида Mycogen 2A499. BMR рацион питания представляет собой кормовой рацион, содержащий силос, приготовленный из brown midrib гибрида F2F488 (BMR силос). BMR-плюс рацион питания представляет собой кормовой рацион, содержащий силос, приготовленный из brown midrib/floury-2 гибрида FBDAS1 (BMR-плюс силос).
Таблица 3 показывает состав ингредиентов в трех кормовых рационах. Как показано в таблице 3, каждый из кормовых рационов состоит из приблизительно 45,90% кукурузного силоса, приблизительно 10,10% люцернового силоса, приблизительно от 7,45 до 11,10% кукурузного зерна и концентрата, составляющего остальную часть, в пересчете на сухое вещество.
Таблица 3
.
Состав ингредиентов для трех кормовых рационов (по СВ, %)
Контрольный рацион питания
BMR рацион питания
BMR-плюс рацион питания
Контрольный силос(Гибрид Mycogen 2A499)
45,90
-
-
BMR силос(<i>bm3</i> гибрид) F2F488
-
45,90
-
BMR-плюс силос(<i>bm3</i>/<i>fl2</i> гибрид) FBDAS1
-
-
45,90
Люцерновый силос
10,10
10,10
10,10
Кукурузное зерно, молотое
7,45
10,66
11,10
Соевая мука, 48% СП
15,53
16,37
16,50
Соевая шелуха
12,72
8,67
8,10
Высушенная барда с растворимыми веществами
5,00
0,50
0,50
Животный-растительный жир
0,44
0,44
0,44
Соль с добавкой микроэлементов
0,50
0,50
0,50
Бикарбонат натрия
0,35
0,35
0,35
Известняк
1,00
1,00
1,00
Динамит
0,18
0,18
0,18
Дикальцийфосфат
0,29
0,29
0,29
Премикс микроэлементов
0,54
0,54
0,54
Таблица 4 показывает данные по составу питательных веществ трех кормовых рационов. Состав питательных веществ для каждого кормового рациона рассчитывают из средних проанализированных значений для силосов и смесей концентрата (шесть составных образцов на каждый ингредиент за исключением трех составных образцов для минеральных ингредиентов). НРК для значений IVNDFD представляет собой среднее значение трех образцов общих смешанных рационов (ОСР (ТМР)) для каждого из кормовых рационов. Три ОСР готовят для каждого кормового рациона с использованием высушенных измельченных составных образцов за период. Образцы ОСР анализируют дважды в случае НРК и IVNDFD в лаборатории Dairyland Laboratories, Inc. Значения ЧЭЛ (NEL) рассчитывают с использованием NRC(2001) с помощью проанализированных НРК, лигнина, сырого протеина (СП), золы, жирных кислот и среднего по условиям испытания (ПСВ (DMI)).
Таблица 4
Состав питательных веществ трех кормовых рационов (по СВ в %, за исключением отмеченных случаев)
Контрольный рацион питания
BMR рацион питания
BMR-плюс рацион питания
Сырой протеин (СП)
16,8
17,1
17,1
Нейтрально-расщепляемая клетчатка (НРК)
35,1
34,3
33,5
Фуражная НРК
22,3
23,0
23,4
НРК кукурузного силоса
17,7
18,4
18,8
НРК для IVNDFD
33,7
32,7
32,2
IVNDFD-30 час, % НРК
61,3
65,3
65,8
Крахмал
23,4
23,4
22,7
Крахмал кукурузного силоса
16,9
13,7
13,7
Зола
6,6
6,8
6,5
Длинноцепочечные жирные кислоты
3,5
3,6
3,6
ЧЭЛ, МКал/кг
1,56
1,56
1,57
Кальций (Ca)
0,88
0,9,7,
0,89
Фосфор (P)
0,37
0,39
0,36
Калий (K)
1,2,6
1,30
1,18
Магний (Mg)
0,21
0,22
0,22
Так как контрольный силос имеет существенно более высокую концентрацию крахмала и более низкие концентрации НРК, чем BMR силос и BMR-плюс силос, любой из трех кормовых рационов не имеет одну и ту же концентрацию кукурузного силоса или одну и ту же концентрацию НРК и крахмала, получаемых из кукурузного силоса. Рацион питания с более высоким содержанием фуражной НРК обычно рекомендуют при кормлении BMR силосом; следовательно, три кормовых рациона составляют с одинаковой концентрацией кукурузного силоса, тогда как концентрации кукурузного зерна, соевой муки и соевой шелухи корректируют, чтобы уровнять общие количества НРК и крахмала по трем кормовым рационам. Три кормовых рациона (контрольный рацион питания, BMR рацион питания, BMR-плюс рацион питания) по существу содержат одинаковые количества СП, крахмала, жира, минеральных веществ и витаминов, но разные количества фуражной НРК, НРК кукурузного силоса и крахмала кукурузного силоса. Неожиданно все количество НРК в трех кормовых рационах также отличается (интервал составляет 1,6%), поскольку концентрацию НРК соевой шелухи меняют после начала эксперимента.
Коровы и план исследования
Изучение лактации
Для изучения используют двадцать одну корову голштинской породы со средним периодом лактации (ПЛ) 105 дней со стандартным отклонением приблизительно 24. В начале эксперимента коров делят на две паритетные группы: 1-я группа состоит из шести коров с первой лактацией и 2-я группа состоит из пятнадцати коров со второй и выше лактациями. Коров в пределах каждой паритетной группы случайным образом приписывают к 1 из 7 латинских квадратов 3×3 с повторением и к последовательности варианта рациона питания в пределах каждого квадрата.
ad libitum
Коров переводят в стойла с привязью и кормят предварительным рационом питания (33,3% от каждого варианта рациона питания в таблице 3) в течение семи дней для акклиматизации в стойле. После предварительного периода коров резко переключают на один из трех вариантов рационов кормления в таблицах 3 и 4 и кормят их соответствующим рационом питания в течение 28 дней. Затем, коров резко переключают на следующий рацион питания в течение периода 2 и повторяют снова в течение периода 3. Коров кормят один раз в день при неограниченном потреблении () (отказ от корма в среднем составляет 6% от съеденного количества) и доят два раза в день. Предложенный и отвергнутый корм взвешивают ежедневно. Коров взвешивают на второй последующий день в начале каждого периода и в последние два дня периода 3.
Изучение перевариваемости
et al.
Шесть из 21 коровы, используемой в исследовании, также включают в опыты по изучению перевариваемости. Два квадрата многотельных коров выбирают произвольно, и используют всех коров в одном квадрате и две коровы в пределах другого квадрата. В понедельник во время последней недели каждого периода шесть отобранных коров переводят в стойла для моделирования перевариваемости и содержат там в течение 4 дней. За это время потребление корма, а также фекалии, мочу и надои молока замеряют каждый день (Weiss , 2009). Кормовой рацион, отказ от корма, фекалии, мочу и молоко отбирают ежедневно и объединяют в форме одного образца для каждого показателя для каждой коровы. После четвертого дня коров возвращают в их обычные стойла с привязью.
Отбор образцов и анализ
Образцы кормовых рационов отбирают еженедельно и усредняют по периоду. Еженедельные пробы силоса исследуют на СВ (100°C в течение ночи) и ОСР корректируют с учетом изменений в СВ силоса, если это необходимо. Усредненные образцы измельчают (образцы силоса вначале лиофилизируют) через сито 1 мм (дробилка Wiley Mill, Arthur A. Thomas, Philadelphia, PA). Измельченные образцы анализируют на СВ (печь 100°С, 24 час), НРК (анализатор клетчатки Ankom200 Fiber Analyzer, ANKOM Technology, Fairport, New York, USA) с помощью сульфита натрия и амилазы (Sigma A3306, Sigma Diagnostics, St. Louis, Missouri, USA), сырой протеин (Kjeldahl N x 6.25), золу (AOAC, 2000), крахмал (Weiss and Wyatt, 2000) и длинноцепочечные жирные кислоты (Weiss and Wyatt, 2003).
Кроме того, образцы кукурузных растений, кукурузных зерен, ферментированного силоса и ОСР (приготовленного в лаборатории из образцов сухих измельченных ингредиентов) направляют в лабораторию Dairy and Laboratories Inc. (Arcadia, Wisconsin, USA) для анализа IVNDFD-30 час и IVStarchD-3.
in vitro
Образцы ОСР не анализируют на перевариваемость крахмала, так как они были измельчены через сито 1 мм. Анализ  крахмала проводят на образцах, которые высушены при температуре 60°C в течение ночи и затем измельчены через сито 4 мм.
Пока коровы находятся в стойлах с привязью, отбирают образцы отвергнутого корма от каждой коровы в дважды в течение каждого периода и анализируют на СВ для расчета потребления сухого вещества (ПСВ).
Образец молока отбирают после полудня на 26 день и анализируют на содержание жирных молочных кислот. Образцы молока также отбирают от всех коров, как до полудня, так и после полудня, каждую неделю (четыре усредненных образца на период). Эти образцы молока анализируют на молочный жир, протеин, лактозу (инфракрасный анализатор молока B2000, Bentley Instruments, Chaska, Minnesota, USA) и мочевинный азот в молоке (MUN) (анализатор сегментированного потока Skalar SAN Plus, Skalar Inc., Norcross, Georgia, USA) в компании DHI Cooperative Inc., Columbus, Ohio, USA.
Для измерения перевариваемости корма, отказы и фекалии обрабатывают и анализируют, как описано выше. Образцы мочи и молока анализируют на азот для расчета баланса азота.
Данные по производству молока усредняют в пределах одной коровы для каждого периода и анализируют с использованием Proc MIXED (SAS Institute, 2011). Модель включает случайный эффект квадрата (6 сс (степень свободы, df)), коров в пределах квадрата (произвольно, 14 сс), период (произвольно, 2 сс), вариант (фиксированный, 2 сс) и ошибку (38 сс). В случае измерения перевариваемости модель включает корову (произвольно, 5 сс), период (произвольно, 2 сс), вариант (фиксированный, 2 сс) и ошибку (8 сс).
Таблица 5
Ответные реакции на производство молока коровами, которых кормят различными кормовыми рационами
Контрольный рацион питания
BMR рацион питания
BMR-плюс рацион питания
Величина СПС
P-значение
МТ, кг
662
664
665
15,0
НЗ (NS)
Изменение МТ кг/день
0,27
0,06
0,27
0,32
НЗ
ПСВ, кг/день
25,3
26,1
25,8
0,36
0,09
Производство молока, кг/день
41,49
42,02
43,86
0,054
0,01
Компоненты молока
Жир, %
3,04
2,91
3,06
0,13
0,04
Жир, кг/день
1,28
1,24
1,35
0,089
0,02
Протеин, %
2,92
2,92
2,91
0,042
НЗ
Протеин, кг/день
1,23
1,24
1,29
0,051
0,14
Лактоза, %
4,83
4,80
4,86
0,06
0,10
Лактоза, кг/день
2,03
2,06
2,16
0,10
0,10
Энергосодержание, МКал/кг
0,65
0,63
0,65
0,016
0,10
Энергосодержание, МКал/день
26,8
26,7
28,3
1,43
0,04
MUN, г/дл
16,1
14,6
15,4
0,70
0,01
Молоко/ПСВ, кг/кг
1,64
1,61
1,70
0,054
0,01
Энергосодержание/ПСВ, МКал/кг
1,06
1,01
1,10
0,044
0,01
НЗ (NS)- незначимо
Таблица 5 показывает ответные реакции на производство молока коровами, которых кормят тремя различными кормовыми рационами (то есть контрольным рационом питания, BMR рационом питания и BMR-плюс рационом питания).
Как показано в таблице 5, ПСВ выше, когда коров кормят BMR рационом питания или BMR-плюс рационом питания, по сравнению с контрольным рационом питания. На производство молока также влияют типы кормовых рационов. Коровы, которых кормят BMR рационом питания или BMR-плюс рационом питания, обеспечивают более высокое производство молока, чем коровы, которых кормят контрольным рационом питания.
bm3/fl2
Однако при рассмотрении эффективности производства молока (то есть количества молока, вырабатываемого на единицу ПСВ), BMR-плюс () рацион питания показывает приблизительно на 4% более высокую эффективность производства молока по сравнению с контрольным рационом питания, и приблизительно на 6% выше по сравнению с BMR рационом питания. Неожиданно BMR рацион питания дает более низкую эффективность производства молока, чем контрольный рацион питания, даже если BMR рацион питания обеспечивает более высокое производство молока, чем контрольный рацион питания. Кроме того, энергия, производимая на единицу потребления, является наиболее высокой при BMR-плюс рационе питания и наиболее низкой при BMR рационе питания.
Содержание жира в молоке является низким для всех трех рационов питания. Содержание протеина в молоке не зависит от типов кормовых рационов. Аналогично содержание лактозы в молоке не зависит от кормовых рационов.
Таблица 6
Перевариваемость питательных веществ и распределение азота у коров, которых кормят тремя различными кормовыми рационами
Контрольный рацион питания
BMR рацион питания
BMR-плюс рацион питания
Величина СПС
P-Значение
ПСВ, кг/день
24,9
26,2
25,4
1,32
НЗ (NS)
Влажные фекалии, кг/день
52,9
54,3
54,7
4,1
НЗ
Моча, кг/день
24,9
25,6
22,1
2,7
НЗ
Влажный навоз, кг/день
77,9
79,9
76,8
5,9
НЗ
Потребление СП, кг/день
4,31
4,21
4,24
0,28
НЗ
Потребление НРК, кг/день
8,47
8,90
8,52
0,45
НЗ
Потребление крахмала, кг/день
5,96
6,30
5,98
0,46
НЗ
Коэффициенты перевариваемости, %
Сухое вещество
67,1
65,8
66,0
1,05
НЗ
Органическое вещество
68,1
66,8
67,4
0,91
НЗ
НРК
52,1
52,0
50,3
3,58
НЗ
Жирная кислота
73,0
73,5
72,7
1,02
НЗ
Сырой протеин
66,0
64,8
64,1
1,61
НЗ
Крахмал
86,3
83,7
88,3
1,08
0,04
Распределение азота
Потребление азота (N), г/день
690
673
679
44,6
NS
Мочевинный N, % потребления N
36,3
30,4
33,1
3,04
NS
Фекальный N, % потребления N
34,0
35,2
35,9
1,6
NS
N в молоке, % потребления N
28,7
29,6
30,0
2,1
0,06
Баланс азота, г/день
7,0
32,1
11,3
21,7
NS
НЗ (NS) - незначимо
Таблица 6 показывает перевариваемость питательных веществ и распределение азота для трех различных кормовых рационов (то есть контрольного рациона питания, BMR рациона питания и BMR-плюс рациона питания).
bm3/fl2
Перевариваемость питательных веществ не зависит от типов кормовых рационов. Перевариваемость крахмала ниже, когда коров кормят BMR рационом питания, по сравнению с коровами, которых кормят контрольным рационом питания или BMR-плюс рационом питания. Сравнение BMR рациона питания и BMR-плюс рациона питания проводят напрямую, так как количество крахмала, обеспечиваемое кукурузным зерном, одинаковое. Более высокую перевариваемость крахмала наблюдают при BMR-плюс рационе питания, поскольку крахмал в силосе из кукурузы  более перевариваемый. Сравнение BMR рациона питания и BMR-плюс рациона питания с контрольным рационом питания интерпретировать труднее. Это объясняется тем, что приблизительно 72% крахмала в контрольном рационе питания предоставляется кукурузным силосом, тогда как кукурузный силос обеспечивает приблизительно 58% крахмала в BMR рационе питания и BMR-плюс рационе питания. Если крахмал из кукурузного зерна является менее перевариваемым, чем крахмал из силоса, это может объяснять разницу в перевариваемости крахмала BMR рациона питания или BMR-плюс рациона питания при сравнении с контрольным рационом питания.
bm3/fl2
Метаболизм азота не сильно зависит от типов кормовых рационов. Тем не менее, коровы, которых кормят BMR-плюс рационом питания (), имеют наиболее высокую долю потребленного азота, распределенного в молоко.
Хотя существуют некоторые небольшие различия по некоторым жирным кислотам среди трех кормовых рационов, они могут быть обусловлены различиями в профиле жирных кислот трех кормовых рационов. Транс-10 С18:1-изомер и транс-10, цис-12 сопряженная линолевая кислота (СЛК (CLA)) являются более интересными из-за их отношения к уменьшению жирности молока. Как показано в таблице 7, концентрации таких жирных кислот являются высокими, что согласуется с наблюдаемой общей низкой жирностью молока.
Таблица 7
Выбранные жирные кислоты (% от общего количества жирных кислот) в молоке коров, которых кормят тремя различными кормовыми рационами
Контрольный рацион питания
BMR рацион питания
BMR-плюс рацион питания
Величина СПС
P-значение
Короткоцепочечная жирная кислота
29,1
27,8
28,7
0,95
0,01
Жирная кислота C16:0
28,1
27,4
28,5
0,65
0,04
Жирная кислота C18:0
10,6
10,7
10,0
0,44
НЗ (NS)
Жирная кислота C18:1 транс-10
1,49
2,06
1,73
0,29
0,01
Транс-10, цис-12 СЛК
0,034
0,040
0,035
0,0034
001
НЗ - незначимо
Хотя настоящее изобретение описано в связи с некоторыми предпочтительными вариантами его осуществления, обычному специалисту в данной области техники будет понятно и будет им оценено, что изобретение не ограничено таким образом. Наоборот, большое число добавлений, удалений и модификаций предпочтительных вариантов осуществления может быть выполнено без отступления от объема изобретения, заявленного в документе. Кроме того, признаки одного варианта осуществления могут быть объединены с признаками другого варианта, при этом все еще оставаясь в пределах объема изобретения, как установлено заявителями.