Fysikeren som skal bidra til mindre kurap

Av Norges totale klimagassutslipp på 52,7 millioner tonn i 2017, kom 4,5 millioner tonn fra jordbruk. Klimagassutslipp fra jordbruk står dermed for 8,5 prosent av norske klimagassutslipp. Halvparten av dette kommer fra metanutslipp fra drøvtyggere som storfe og sau. Disse dyras metanutslipp utgjør altså mer enn fire prosent av de samlede utslipp av klimagasser i Norge.

Og tro det eller ei – mesteparten kommer ut i form av raping. Vi har truffet Tekna-medlem Øyvind Nordbø i avls- og genetikkselskapet Geno på Hamar. Der jobber de blant annet med å selektere kuer genetisk ut fra ønskede egenskaper. Cirka 20 prosent av variasjon i metanutslipp fra kuer er nemlig koblet til genetikk. Nå er det satt i gang et stort prosjekt for å måle metanutslipp fra Norsk Rødt Fe, og det skal lages statistiske modeller for å finne ut hvilke dyr som er genetisk disponert til å ha mindre metan i rapen.

Norske kuer «grønnest» i verden

– Vi har i overkant av to hundre tusen melkekuer i Norge. I løpet av 3-4 år bør vi ha klart å ha nok data analysert til å si hvilke dyr som har gode egenskaper for klimagassutslipp. Da kan de tas inn i avl til bøndene, sier Øyvind Nordbø. Han forteller at allerede i dag er den gjennomsnittlige norske kua «grønnere» enn gjennomsnittet i utlandet. – Vi har en intensiv drift i Norge – kuene vokser fortere, og har dermed mindre tid til å slippe ut gass enn saktevoksende dyr. Dessuten er de veldig effektive når man ser på energibruken. Melkeproduksjon er langt mer energieffektivt enn kjøttproduksjon, og i Norge bruker vi stort sett de samme dyra til å gi oss melk og kjøtt.

Øyvind Nordbø finner gener for ulike egenskaper hos kuer og griser i bioclustermiljøet Heidner på Hamar.

Under masterutdanningen i matematikk, fysikk og informatikk, tenkte Øyvind Nordbø aldri på at fagene kunne brukes så praktisk som nå i form av å jobbe med avl og genetikk. Men med påfølgende doktorgrad i biologisk fysikk, var ikke tanken så fjern lenger. Og spesielt ikke når kona, som er fra Hedmark, insisterte på å flytte til Hamar, og han selv dessuten er vokst opp på gård med melkekyr.

– På Hamar er flere selskaper og institusjoner samlet i bioclusteret Heidner. Jeg sendte en åpen søknad dit, og fikk tilbud om jobb på et prosjekt for å implementere genomisk seleksjon inn i avl på gris og melkekuer, sier han. Dette er fem og et halvt år siden, og nå jobber Nordbø som forsker halve tiden for Geno og andre halvdel for Norsvin. Han leder prosjektet som heter Nye egenskaper.

Nordbø tviler på at man klarer å nå de nasjonale klimamål bare ved avl. Det er nok minst like mye å hente på drift og fôring. Men litt klarer de, og målsettingen er å avle frem kuer som i 2030 slipper ut 20 prosent mindre metan per produktenhet.

Rapen måles i spesialutstyr

– Nå inngår vi avtaler med enkelte bønder om å opprette Hightechfjøs der vi installerer metanmåleapparater som del av fôringsautomaten. Det er kostbart amerikansk produsert utstyr – trekvart millioner kroner i innkjøp per stk. Kuene stikker hodet inn i apparatet for å komme til fôret, og metankonsentrasjonen måles mens kua spiser. Foreløpig starter vi med to enheter – en på Mæhre jordbruksskole og en på NMBU-fjøset på Ås. Alle dyrene som er med i forsøkene genotypes for å få ut presis kobling mellom genetikk og metanmåleresultat.

MÅLER KLIMAGASSER: Slik ser apparatet ut som måler hvor mye kuer raper. Det gjøres når de stikker hodet inn for å få tak i fôret. (Bildet er fra et utenlandsk fjøs)

Vi kommer til å kjøpe flere apparater etter hvert og installere i flere besetninger, men må se hva det er mulig å få til i forhold til økonomiske rammer. Ambisjonen er å foreta metanregistreringer for 3000 dyr fordelt på 50 besetninger per år.

– Som hos menneske, består hele arvematerialet (genomet) i en ku av cirka tre milliarder DNA-basepar. Noen basepar er like og bestemmer hvilken art vi er, mens noen bestemmer hva som gjør oss genetisk ulike som individer. Når vi genotyper dyra, tas det først en biologisk prøve av dyret, DNA ekstraheres før man leser av DNA-et på 50 000 ulike posisjoner der man vet det er variasjon mellom individer og som er jevnt fordelt utover hele genomet. Disse baseparene er tett koblet til genene og kan dermed si hvilken genvariant som dyret bærer. Vi utnytter så denne informasjonen for å gjøre bedre utvelgelse i avlen av gris og ku, forklarer Nordbø.

Algoritmer finner de beste

– Når du genotyper dyr, kan du se hvilke gener de har til felles med mor og far. Selv om halvparten av genene kommer fra hver av dem, arver man ikke nødvendigvis de samme segmentene. Det gjør at søsken kan være mer eller mindre genetisk like. Vi utnytter den genetiske likheten mellom dyr når vi regner ut hvor godt dyret er for ulike egenskaper som produksjon, fruktbarhet, og andre helseegenskaper.

Ifølge Nordbø var Geno var først ute med å utvikle helsekort for ku, allerede på 1970-tallet. – Nå har alle kuer et eget helsekort, og i tillegg kjenner vi slektskapsstrukturen til alle. Dette gjør at vi kan beregne hvor mye av egenskapene som skyldes genetikk og hvor mye som skyldes miljøet. Algoritmer regner ut hvilke dyr som har de beste genene for ulike egenskaper. I modellene vektes en kus slektningers registreringer for å kunne si noe om det genetiske potensialet til dyret. Hvis du som ku for eksempel har mye gener til felles med mange dyr som har gode egenskaper for å produsere melk, er sjansene store for at også du blir en god melkeku. Målet er å få frem mest mulig energieffektive og holdbare kuer.

TRADISJONSRIKE LOKALER: – I lokalene der vi sitter laget Norske Melkefabrikker pålegget Hapå i sin tid, forteller Øyvind Nordbø.

Ifølge Nordbø er vi best i verden på å registrere data på ku og gris, og vi er best i klassen på å ta vare på fruktbarhet og helse. – Det skyldes at vi har sørget for en balansert genetikk i dyra. Andre steder i verden har det vært for stort fokus på høy melkeproduksjon, noe som har ført til innavl og sykdommer. Det har vi unngått i Norge ved å ha veldig brede avlsmål.

– Alt dette er gunstig for å få fram klimasmarte dyr. Bøndene ønsker optimalt økonomiske kuer, det vil si at de er friske og holder lenge. Jo lenger de holder som gode melkekuer, jo færre nye dyr trenger de å fôre opp. Det gir mindre klimagassutslipp. Slik henger ressursutnyttelse og klima veldig sammen, understreker Øyvind Nordbø.

Tar 3D-jurbilder med utgangspunkt i metalldetektor

3D-teknologi i fjøset: – Vi har akkurat tatt i bruk et nyutviklet kamera som tar bilder av kujur og 3D-modellerer dem, som også handler om å skape klimasmarte dyr, opplyser Øyvind Nordbø.

– Jo lenger en ku kan produsere melk, jo færre kuer behøver å avles frem. Det bidrar også til mindre metanutslipp. Bøndene er veldig opptatt av jureksteriør – hvordan et jur skal se ut for å fungere optimalt, forteller Øyvind Nordbø. Et godt jureksteriør er viktig for at de automatiske melkemaskinene skal fungere optimalt og i tillegg er eksteriøret viktig for kuas helse. Jurbetennelse er den mest kostbare sykdommen for kuer og vi ønsker å avle i retning av både et funksjonelt, holdbart og friskt jur.

– Hittil har avlskonsulenter gått rundt i besetninger og gjort målinger manuelt. Per i dag er datainnsamlinga for eksteriøregenskapene unøyaktig og ineffektivt. Men nå er «hightech»-måling på vei inn. Vi har akkurat satt i gang et prosjekt der vi tar bilder av jur med et avansert 3D-kamera på armen til en metalldetektor, forteller Nordbø.

Sammen med selskapet Making view på Hamar har Geno nå utviklet en prototype med 3D-kamera som tar bilder og 3D-modellerer jur. Øyvind Norbø demonstrerer hvordan du kan manøvrere «jur-detektoren» og føre den langs gulvet slik at kameraet tar bilder fra undersiden. Man henter informasjonen om kuas identifikasjon fra kuas RF-ID-brikke som sitter fast i øret, og denne blir lagret sammen med bildet før informasjonen igjen sendes videre. Det kan så hentes ut 3D-koordinatorer til hele juret med speneplasseringer, spenespisser og jurdybde i forhold til gulvet.

Slik kan et 3D-scannet bilde av et jur se ut. Det gir nøyaktig informasjon av 3D-koordinater til hele juret med spenneplasseringer og jurdybde.– Det blir veldig presist med nøyaktighet på få millimeter. På denne måten kan vi rekonstruere en 3D-modell av hele juret, opplyser Nordbø.

Han forteller at målet i første omgang er å samle data fra 2000 dyr, og at dataene settes sammen og brukes for å selektere kuer med gode egenskaper for holdbare jur. – Dette er en del av et stort prosjekt som går på utvikling av nye egenskaper i avl basert på 3D-teknologi. I prosjektet er Geno, Norsvin, Tyr, Making views AS, NTNU og Universitetet i Auckland/New Zealand med, sier Nordbø.