I den första vetenskapliga rapporten i sitt slag har forskare i Arkansas visat att kycklingar som fötts upp för vattenbesparingar fortsatte att gå upp i vikt trots värmestress som normalt skulle bromsa tillväxten.
Forskning vid Arkansas Agricultural Experiment Station visar att den specialuppfödda kycklinglinjen som utvecklats av Sara Orlowski skulle kunna rädda odlare tusentals liter vatten och tusentals kilo mat varje månad utan att offra fjäderfähälsan. Orlowski är docent i fjäderfävetenskap vid University of Arkansas System Division of Agriculture.
När den globala befolkningen ökar och det användbara vattnet minskar på grund av klimatförändringsmönster, letar forskare vid Division of Agriculture efter sätt att odla världens mest populära köttprotein med färre resurser.
Studien visade att en slaktkycklings fysiologi kan förbättras avsevärt för att omvandla mat och vatten till kroppsvikt även med tre veckors värmestress.
Resultaten från studien publicerades i Physiological Reports . Artikeln har rubriken "Effekt av värmestress på den hypotalamiska uttrycksprofilen av vattenhomeostas-associerade gener i låg- och högvatteneffektiva kycklinglinjer."
Sami Dridi, professor i fjäderfävetenskap med inriktning på fågelendokrinologi och molekylär genetik, var ansvarig för att genomföra experimentet och drivkraften i att skriva uppsatsen, och Walter Bottje var professor i fjäderfävetenskap för experimentstationen.
Nu i sin femte generation av urval har den högvatteneffektiva linjen uppmätts för att förbruka betydligt mindre vatten än vanliga broilerlinjer som används idag. Från det att de kläcktes till en månad gamla drack den högvatteneffektiva linjen 1,3 pund mindre vatten och cirka 5,7 uns mindre foder, vilket beräknas till en 32-punkts förbättring av vattenomvandlingen och sex-punkters förbättring av foderomvandlingen när jämfört med en slumpmässigt uppfödd kontrolllinje.
Även om det kanske inte verkar vara en stor skillnad, rymmer moderna kycklinghus i genomsnitt 20 000 till så många som 50 000 fåglar. Även om kycklingar konsumerar mer när de växer, motsvarar skillnaden för den växtmånaden 7 800 färre liter vatten och 17 800 pund mindre foder för att odla 50 000 vatteneffektiva kycklingar.
Under vissa förhållanden hade den högvatteneffektiva kycklingen matomvandlingsförhållanden som var lika bra eller bättre, och deras vattenomvandlingsförhållande var cirka 55 till 65 % bättre, enligt Dridi.
Bottje sa att dessa senaste resultat från den pågående forskningen är lovande, men gruppen syftar till att undersöka andra fysiologiska egenskaper hos den högvatteneffektiva linjen, såsom köttkvalitet och tarmintegritet.
Hypotalamus är den del av hjärnan som kontrollerar törst. En av studiens fynd var att hypotalamus hos vatteneffektiva kycklingar skilde sig från de andra kycklingarna när de utsattes för värmestress. Undersökningen avslöjade potentiella molekylära signaturer för vatteneffektivitet och värmetolerans hos kycklingar.
Forskarna utarbetade en studie som inducerade värmestress för grupper av kycklingar genom att öka den omgivande temperaturen för att efterlikna en sommarsäsong i Arkansas. Värmestresscykeln började när fåglarna var 29 dagar gamla. Miljön hölls också mellan 30 och 40 % relativ luftfuktighet.
Dridi körde en parallell studie som jämförde data om de divergerande linjerna hos kycklingar.
Det de hittade var överraskande.
"Det mest intressanta från den studien, när det kommer till liveframträdande, är att de värmestressade fåglarna från den högvatteneffektiva linjen förbrukade mindre vatten än de icke värmestressade fåglarna från den lågvatteneffektiva linjen." sa Orlowski.
Vatten är avgörande för att föda upp kycklingar. De kan gå flera dagar utan mat, men bara några timmar utan vatten vid höga temperaturer, sa Dridi.
Dridi sa att hög luftfuktighet, som skulle vara över 70 % för kycklingar, också inducerar liknande värmestress eftersom kycklingarna kyler sig själva genom att andas. Dridis studier av sprinklersystem för fjäderfähus höll luftfuktigheten lägre än industristandardmetoden och använde betydligt mindre vatten än förångande kylceller.
"Med vattenbesprutningssystem som kan spara upp till 66 % vattenanvändning i ett fjäderfähus, kan vattenbesparingen för fjäderfä förbättras med en storleksordning på tre till fyra gånger genom att ha kycklingar som förbrukar mindre vatten och fortfarande behåller tillväxten." sa Dridi.
Dridi sa att idén till vatteneffektiva kycklingar kom från att titta på skillnaderna i kycklinglinjer som fötts upp så långt tillbaka som på 1950-talet. Dridi och andra forskare ville se hur stora genetiska skillnader det fanns mellan djungelhöns och moderna raser.
Innan de kunde föda upp vatteneffektiva kycklingar var de dock tvungna att på ett tillförlitligt sätt mäta mängden vatten som kycklingar drack.
Orlowski var en Ph.D. student när hennes forskarteam utvecklade ett nytt lågflödesvattenövervakningssystem i samarbete med Siloam Springs-baserade företag Alternative Design och Cobb-Vantress Inc., ett primärt uppfödarföretag för slaktkycklingar. Verktyget var viktigt för att exakt mäta vattenintaget för enskilda fåglar i realtid.
"När vi först startade det här projektet 2018, utvärderade vi en av våra broilerlinjer, en icke-utvald kontrollpopulation, och vi karakteriserade dem för vattenintag," sa Orlowski. "Och inom den populationen fanns det en variation för vattenintaget. Därifrån kunde vi ta våra mest vatteneffektiva familjer och våra minst vatteneffektiva familjer, etablera våra forskningspopulationer och fortsätta att välja därifrån."
En baspopulation av kycklingar som inte valdes ut för hög eller låg vatteneffektivitet hölls som en kontrollgrupp för att jämföra förändringar i varje generation, noterade Orlowski.
Bottje och Dridi sa att Orlowskis arbete med att välja de divergerande kycklinglinjerna var den viktigaste faktorn i detta experiment. Orlowski sa att vatteneffektiviteten i den högvatteneffektiva linjen fortsätter att förbättras för varje efterföljande generation. Hon rankar egenskapen vatteneffektivitet som "måttligt ärftlig."
"Det finns ingen anledning att det inte kommer att fungera för alla fjäderfäverksamheter, inklusive kalkoner, vaktel och ankor," sa Dridi.
Mer information: Loujain Aloui et al, Effekt av värmestress på den hypotalamiska uttrycksprofilen av vattenhomeostasassocierade gener i låg- och högvatteneffektiva kycklinglinjer, Physiological Reports (2024). DOI:10.14814/phy2.15972
Tillhandahålls av University of Arkansas System Division of Agriculture
