Minder methaanuitstoot bij koeien door sturen op pensbacterie

In de pens van koeien zitten naast schimmels, gisten en protozoën bacteriën. Samen vormen ze het microbioom dat een belangrijke rol speelt bij het omzetten van biomassa in de pens. Daarbij ook de archaea, oerbacteriën of methanogenen die methaan produceren. Het microbioom is bij iedere koe anders en daarmee ook de hoeveelheid methanogenen.

'Bij ons onderzoek naar de methaanvorming richten we ons op die methanogenen. Ze zijn medebepalend voor de methaanvorming in de pens', zegt projectleider Leon Sebek van Wageningen Livestock Research.

DNA

Om die samenstelling te ontdekken, zijn monsters van de pensvloeistof genomen, waarbij het DNA van deze organismen is onderzocht. Bij DNA-sequencing wordt de volgorde van de bouwstenen van dit DNA van organismen vergeleken. Die combinatie geeft aan dat het hier om een uniek organisme gaat.

Dit is volgens Sebek behoorlijk succesvol. 'Ongeveer 80 tot 85 procent van het unieke DNA in de pens kunnen we koppelen aan een organisme, 15 tot 20 procent nog niet. Onderzoekers willen niet alleen weten welke beestjes het zijn. De volgende stap is om te kijken wat ze doen: hoe reageren ze op voermaatregelen, zodat we via natuurlijke processen de methaanemissie omlaag kunnen krijgen.'

De projectleider ziet hier zeker kansen. 'In een stal zie je dieren met een verschillend microbioom en een verschillende methaanemissie bij eenzelfde rantsoen en genetisch gezien eenzelfde lijn. Tussen de laagste en de hoogste emissie zit 15 procent. Het is de uitdaging om te zien bij welk microbioom de emissie laag is en bij welke hoog.'

Weinig veranderen

Opvallend is dat het microbioom bij een volwassen koe in de basis bijna niet verandert. 'Wanneer je een ander rantsoen voert, bijvoorbeeld van een rantsoen met veel snijmais naar een rantsoen met veel graskuil of bij de overgang naar weiden, verandert dit microbioom van samenstelling. Wanneer je weer teruggaat naar het oorspronkelijke rantsoen, verandert ook het microbioom weer naar dezelfde samenstelling die bij dit rantsoen hoort. Er ontstaat een nieuwe balans in de pens', zegt Sebek.

Het dierspecifieke microbioom wordt in de eerste twee tot drie weken van het kalf gevormd. 'De organismen in de pens komen uit de omgeving. Ze komen deels via de moeder, bijvoorbeeld wanneer de koe het kalf likt of via de geboorteweg. Het kalf kan ook 'besmet' raken in bijvoorbeeld de afkalfstal', zegt de projectleider.
'Het is interessant wanneer een kalf welk organisme binnenkrijgt en welke organismen zich in de pens ontwikkelen. Mogelijk is dit ook een samenspel tussen deze organismen en de fysieke omstandigheden in de pens', vervolgt Sebek.

Twee sporen

Het is aan onderzoekers om dit te achterhalen. Hiervoor zijn twee onderzoekslijnen ingesteld. Via het laboratorium om de techniek van analyse, verwerking en interpretatie van microbioommonsters te ontwikkelen en via experimenteel onderzoek om werkingsmechanismen en het effect van maatregelen in het dier te onderzoeken.

Op de Dairy Campus in Leeuwarden is vorig jaar een proef gedaan waarbij werd onderzocht of de moeder het microbioom, bijvoorbeeld door het kalf te likken, over kon brengen op haar nakomeling. 'Hieruit kwam naar voren dat dit microbioom niet uitsluitend door de moeder werd bepaald', zegt de projectleider.

Donorkoeien

Nu loopt er een proef op de Dairy Campus waarbij wordt onderzocht of kalveren een gewenst microbioom ontwikkelen na toediening van pensvloeistof van een donorkoe. De donorkoeien zijn uit de gehele veestapel op de Dairy Campus geselecteerd. Het gaat om de dieren die de 5 procent laagste methaanuitstoot hebben en dieren met de 5 procent hoogste methaanuitstoot. Ook is er een controlegroep.

Van de donordieren met een extreme methaanuitstoot wordt microbioom overgebracht naar de pens van de jonge kalveren. In totaal gaat het om twintig kalveren per groep, zestig kalveren in totaal.

Deze kalveren worden vervolgens gehouden. Vanaf een leeftijd van drie maanden is dit microbioom stabiel. Op een leeftijd van zes maanden wordt de methaanemissie gemeten en het microbioom bemonsterd. Sebek verwacht volgend jaar de resultaten van deze proef. Hij denkt dat als het microbioom kan worden gestuurd, bijvoorbeeld via een toevoeging aan de melk, dit op termijn in potentie een reductie van 10 tot 15 procent mogelijk maakt.

Link met fokkerij

Verder ziet de projectleider een link met fokkerij. 'Op termijn worden beide paden samengevoegd. In Nederland wordt een fokwaarde voor methaanemissie ontwikkeld, in Canada is die onlangs geïntroduceerd', weet hij.

'Stel dat de lengte van de fysieke eigenschappen van de koe invloed heeft op hoe het pensmicrobioom zich ontwikkelt en dat dit genetisch wordt bepaald, dan zijn beide wetenschappen te combineren voor een versterkend effect, eventueel ook met bijvoorbeeld een methaanremmer.'