Analyses of tail length, skin lesions and active behaviour pattern of pigs in the context of genetics, feeding and genotype by feeding interactions

Aggressives Verhalten und Schwanzbeißen sind ein großes ungelöstes Tierschutzproblem in der Schweinehaltung. Dieses Verhalten kann durch die Umwelt, die Genetik, sowie durch ernährungsbedingte Faktoren ausgelöst werden. Genetische Komponenten, sowie Wechselwirkungen zwischen Genotyp und Umwelt, beeinflussen die primären und funktionellen Reaktionen auf das Beißen bei Schweinen. Ein wichtiger Auslöser für das Schwanzbeißen ist die Länge des Schwanzes. Da das Schwanzbeißen unter kommerziellen Haltungsbedingungen häufig auftritt, werden in den meisten Schweinebetrieben die Schwänze aller Ferkel als Präventivmaßnahme kupiert. Diese Vorgehensweise entspricht aber nicht den gesetzlichen Tierschutzrichtlinien. Zukünftig ist die Haltung von Schweinen mit natürlich langen Schwänzen gewünscht, was aber eine Verbesserung der Verhaltensmerkmale, auch über tierzüchterische Methoden, impliziert. Unklar ist u.a., warum einige Schweine keine Opfer von aggressiven Verhaltensweisen sind.Weiterhin müssen die genauen Ursachen des abnormen aktiven Verhaltens, insbesondere aus genetischer Sicht, ermittelt werden. Aggressives Verhalten und Schwanzbeißen bei Schweinen kann durch passende Zuchtstrategien und die Veränderung der Produktionsumgebung reduziert werden. Die hier durchgeführte Untersuchung betrachtet die Merkmale Schwanzlänge, Hautläsionen und Verhalten von Schweinen im Zusammenhang mit Genetik, Fütterung und Wechselwirkungen zwischen Genotyp und Fütterung bei Schweinen. Aufgrund fehlender Publikationen zu genetischen Parametern von „Schwanzmerkmalen“ und deren Auswirkungen auf Wachstumsmerkmale ist Kapitel 2 eine erste umfassende Untersuchung in Bezug zu genetischen (Ko)Varianzkomponenten für das Merkmal Schwanzlänge (T-LEN). In diesem Kapitel wird der Zusammenhang zwischen T-LEN und Wachstumsmerkmalen, wie b Geburtsgewicht (BW), Absetzgewicht (WW), Gewicht nach dem Absetzen (PWW) und durchschnittliche Tageszunahmen (ADG) an 9.348 Ferkeln der universitären Forschungsstation der Justus-Liebig-Universität Gießen phänotypisch und genetisch analysiert. Zusätzlich wurden 4.943 binäre Beobachtungen an 1.648 Schweinen hinsichtlich Schwanzläsionen (T-LES) einbezogen. Die Schwanzläsionen gelten als Indikator für Schwanznekrosen, Schwanzanomalien und Schwanzbeißen. Die Erfassung von T-LES erfolgte 30 ± 7 Tage (T-LES-1), 50 ± 7 Tage (Ende der Aufzuchtperiode, T-LES-2) und 130 ± 20 Tage nach Einstallung in die Aufzucht (Ende der Mastperiode, T-LES-3). Die geschätzte moderate Heritabilität für T-LEN von 0,42 (± 0,03) eröffnet die Möglichkeit auf kurze Schwänze zu züchten. Die maternale genetische Heritabilität für T-LEN (0,05 ± 0,04) deutet auf den Einfluss von Uterusmerkmalen auf morphologische Merkmale der Nachkommen hin. Die negative Korrelation zwischen direkten und mütterlichen Effekten für T-LEN von -0,35 (± 0,13) sowie die antagonistischen Beziehungen zwischen T-LEN und den Wachstumsmerkmalen BW, WW, PWW und ADG erschweren aber mögliche Selektionsstrategien und Zuchtzieldefinitionen unter Berücksichtigung der Schwanzlänge. Die Heritabilität für T-LES unter Berücksichtigung von drei wiederholten Messungen innerhalb Tier betrug 0,23 (± 0,04) im linearen Modell (Wiederholbarkeit von 0,30) und 0,21 (± 0,06; Wiederholbarkeit von 0,29) im Schwellenwertmodell. Die Korrelationen zwischen dem Zuchtwert T-LES-3 und den Zuchtwerten aus den Wiederholbarkeitsmodellen waren recht hoch sowohl in linearen als auch in Schwellenwertmodellen (0,74 bis 0,90). Daher scheint ein einmaliger der Erfassungszeitpunkt von Läsionen am Ende der Mast als ausreichend.
Die Ernährung mit den dazu verwendeten Futterkomponenten hat einen wichtigen Einfluss auf das Verhalten von Schweinen. Beispielsweise kann der Zusatz von Kräutern im Futter die Aggressivität verringern und verbessert gleichzeitig die Wachstumsleistung. Aus diesem Grund war das Ziel in Kapitel 3, den Fütterungseffekt von Kräutern (Zugabe von Chicorée) auf die Produktionsmerkmale und Läsionen zu bestimmen und mögliche Wechselwirkungen zwischen Eber (Vater) und Futter sowie Genotyp und Futter bei Absatzferkeln zu untersuchen. Dazu wurde ein kreuzklassifiziertes Forschungsdesign mit gleichmäßiger Verteilung von genetischen Gruppen auf beide Fütterungssysteme (Chicoréezugabe versus Kontrollgruppe) implementiert. implementiert. Die Ergebnisse in Kapitel 3 zeigen, dass die Fütterung keinen signifikanten Einfluss (P > 0,05) auf die Wachstumsmerkmale (PWW und ADG) hatte. Die Fütterung hatte jedoch einen signifikanten Einfluss (P < 0,05) auf das Verhalten der Schweine. Hierbei konnte für die Schweine mit Kräuterzusatz im Futter (Grundfutter plus Zusatz von Chicorée) eine niedrigere und somit günstigere Verletzungsrate beobachtet werden. Die Ergebnisse der Studie zeigen die Bedeutung der Wechselwirkungen zwischen Genotyp und Fütterung in der Schweinezucht. Für verschiedene Fütterungsumwelten werden bestimmte Väter (Eber) favorisiert, die sich aber in der Rangierung in den jeweiligen Umwelten nach geschätzten Zuchtwerten unterscheiden.
Kapitel 4 adressiert die Beziehungen zwischen frühen Verhaltensmerkmalen von Ferkeln mit späteren Verhaltensmerkmalen in der Mast in den zwei verschiedenen Fütterungsumwelten (Chicoréezugabe versus Kontrollgruppe). Mittels Backtest (BT) wurden die Ferkel als sehr widerstandsfähig (HR), wenig widerstandsfähig (LR) oder mittelstark widerstandsfähig (IR) eingestuft. Die Ferkel wurden basierend auf dem BT-Ergebnis sowie des für die Väter geschätzten relativen Zuchtwerts für Hautverletzungen (RBV-LS) in Gruppen eingeteilt. Am ersten Tag und 5 Wochen nach dem Absetzen wurde das Verhalten einzelner Ferkel per Video aufgezeichnet und ausgewertet. Zu jedem Tier standen Videoaufnahmen über eine Dauer von 300 Minuten zur Verfügung. Bei der Auswertung wurden 8 verschiedene Verhaltensmerkmale einbezogen. Die aggressiven Verhaltensweisen wie Beißverhalten und die allgemeinen Aktivitäten nahmen generell fünf Wochen nach dem Absetzen im Vergleich zum ersten Tag des Absetzens ab. Schweine, die als HR-Ferkel eingestuft wurden, waren aggressiver als ihre LR- und IR-Zeitgenossen. Diese Schweine hatten signifikant höhere LS-Mittelwerte (lsmeans) für Kämpfen, Beißen von Ohren und Schwanz sowie für das Erkundungsverhalten. Das in den beiden Fütterungsumwelten verglichene Aggressionsniveau deutet darauf hin, dass die pflanzliche Ernährung mit Chicoréezugabe zu einem ruhigen Verhalten der Schweine führt. Weiter zeigte sich, dass die Backtest-Einstufung sowie die Zuchtwerte aus der Opferperspektive (Läsionswerte) als Indikatormerkmale für die Selektion gegen Aggressivität verwendet werden können.
In Kapitel 5 sind die Ergebnisse aus den Kapiteln 2, 3 und 4 zusammengefasst. In diesem Kapitel wird auf Grundlage der Ergebnisse aus den vorangegangenen Kapiteln umfassend diskutiert und es werden Schlussfolgerungen und Empfehlungen auf Basis der vorliegenden Analyseergebnisse abgeleitet. Die geschätzte moderate Heritabilität für T-LEN deutet darauf hin, dass die Zucht von Schweinen mit kurzen Schwänzen auf Basis quantitativ-genetischer Modellemöglich ist. Der maternal genetische Einfluss auf T-LEN sowie die Korrelationen zwischen T-LEN und Merkmalen von wirtschaftlicher Bedeutung (Merkmale der Wachstumsleistung) müssen allerdings bei der Festlegung allgemeiner Zuchtziele berücksichtigt werden. Die Bedeutung von Wechselwirkungen zwischen Genotyp und Fütterung wurde für Verhaltensmerkamle nachgewiesen. Somit sollten gezielt Vatertiere (Eber) für bestimmte Fütterungsumwelten selektiert werden. A major unsolved welfare issue in pigs is aggressive and tail biting behaviour. This behaviour is induced by environmental, genetic, and nutritional factors. Genetic components as well as genotype by environment interactions have been identified to affect primary and functional trait responses to biting in pigs. Furthermore, one key trigger for tail biting is the length of the tail. The persistence of tail biting in commercial farm conditions has resulted in the majority of large pig enterprises considering docking of the tails of all piglets as a preventative measure, which does not correspond with legal animal welfare guidelines. Nevertheless, the future is to keep pigs with naturally long tails, implying improvements in animal breeding and behaviour. It remains unclear why some pigs are not victims of this aggressive behaviour in farm houses. Furthermore, it is imperative to identify the exact causes of abnormal behaviour, especially from a genetics perspective. Aggressive behaviour and tail biting in pigs can be mitigated by the use of breeding strategies and the modification of the production environment. This study focuses on the traits tail length, skin lesions and active behaviour pattern of pigs in the context of genetics, feeding and genotype by feeding interactions in pigs. Due to the lack of investigations in the literature addressing genetic parameters for tail characteristics and its effect on growth traits, Chapter 2 is the first comprehensive report on genetic parameters for tail length (T-LEN). The chapter reported on T-LEN and growth traits: birth weight (BW), weaning weight (WW), post-weaning weight (PWW), and average daily gain (ADG) from 9,348 piglets from the University of Gießen research station. In addition, 4,943 binary observations from 1,648 pigs for tail lesions (T-LES) as indicators for tail necrosis, tail abnormalities, or tail biting were included in this analysis. T-LES were recorded at 30 ± 7 days after entry for rearing (T-Les-1), at 50 ± 7 days after entry for rearing (end of the rearing period, T-LES-2), and 130 ± 20 days after entry for rearing (end of fattening period, T-LES-3). Heritability estimate for T-LEN was 0.42 (± 0.03), indicating the potential for genetic selection on short tails. The maternal genetic heritability for T-LEN (0.05 ± 0.04), indicating the influence of uterine characteristics on morphological traits. The negative correlation between direct and maternal effects for T-LEN of – 0.35 (± 0.13), as well as the antagonistic relationships between T-LEN with the growth traits BW, WW, PWW, and ADG, complicate selection strategies and breeding goal definitions. The heritability for T-LES when considering the three repeated measurements was 0.23 (± 0.04) from the linear (repeatability of 0.30) and 0.21 (± 0.06; repeatability of 0.29) from the threshold model. The breeding value correlations between T-LES-3 and breeding values from the repeatability models were quite large (0.74 to 0.90), suggesting tail lesion recording at the end of the rearing period.
Nutrition plays a major role in pig behaviour such as the favourable feeding effects of the chicory herbal diet to reduce aggressiveness and simultaneously improve growth performance. For this reason, the aim of Chapter 3 was to assess the feeding effect of the chicory herbal diet on production traits and lesions scores, and to study possible boar-diet and genotype by diet interactions in post weaning pigs. A cross-classified research design was implemented, focussing on an equal number of boar offspring in both feeding groups. Findings in chapter 3 indicate that the dietary treatment had no significant effect (P > 0.05) on growth traits (PWW and ADG). However, the dietary treatment significantly (P < 0.05) influenced the behaviour of the pigs, with a lower and favourable lesion score for the pigs allocated to herbal diet (HD; basal diet plus a supplement with chicory herbs). Results from the study indicate the importance of genotype by feeding interactions for pig breeding, suggesting specific boars for different feeding environments.
Chapter 4 provides an insight into the behavioural adaptation of individual piglets in the weaning stage kept in two different dietary environments. The backtest score (BT) behavioural tests was performed on piglets and classified as high-resisting (HR), low-resisting (LR) or intermediate-resisting (IR). Piglets were grouped based on the BT as well as the relative breeding value for skin lesions (RBV-LS) estimated for the sires. Video recordings of individual piglets were obtained and analysed on day one and at five weeks after weaning. Each animal was video monitored for 300 minutes for eight different behaviour traits. The aggressive behaviours traits and general activities decreased five weeks post weaning compared to the first day of weaning. Pigs classified as HR piglets were more aggressive than the LR and IR contemporaries, with significantly higher least squares means (lsmeans) for fight, ear or tail bite and exploration. The level of aggressiveness observed in the two dietary environments suggest that the herbal diet contributed to calm pig behaviour. Backtest scores as well as breeding values from a victim perspective (lesion scores) can be used as indicator traits for selection against aggressiveness.
Chapter 5 captured the results from the data and observations used for the analysis from chapters 2, 3 and 4. This chapter focussed on a general discussion based on the results from the previous chapters and presents conclusions drawn from the analyses. Recommendations were also given based on the findings, considering concerns and suggestions. In this regard, the heritability estimate for T-LEN suggested the possibility for breeding pigs with short tails. However, the maternal genetic influence on T-LEN as well as the correlations between T-LEN and traits of economic importance have to be taken into account when defining overall breeding goals. The importance of genotype by feeding interactions was detected, indicating re-rankings of sires in different feeding environments, and the favourable effect of herbal diet on pig behaviour.