Wie Legehennen Phosphor effizienter nutzen

Phosphor ist ein unersetzlicher Mineralstoff für alle Lebewesen, aber auch eine sehr begrenzte Ressource. Mit dem Ziel, Phosphor aus mineralischen Quellen einsparen zu können, haben sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Hohenheim in Stuttgart zur DFG-Forschungsgruppe „P-FOWL“ (FOR 2601) zusammengeschlossen. Dazu wurden zwei weitere Arbeitsgruppen vom Leibniz-Institut für Nutztierbiologie (FBN) in Dummerstorf eingebunden. Sie wollen die Frage klären, wie Legehennen Phosphor aus pflanzlichen Quellen optimal verwerten können.

Erste Ergebnisse zeigen, dass die Fähigkeit, Phosphor aus pflanzlichen Quellen zu verwerten, unter anderem genetisch bedingt ist – ein Ansatzpunkt, um künftig Tiere mit einer besseren Phosphorverwertung zu züchten. Zudem bilden sich bei der Freisetzung von Phosphor aus pflanzlichen Inhaltsstoffen im Verdauungstrakt Substanzen, die zusätzliche und bislang kaum erforschte Vorteile für die Tiergesundheit haben können.

Phosphor ist wichtig

Phosphor ist an vielen Stoffwechselvorgängen im Körper beteiligt. So spielt der Mineralstoff unter anderem eine Rolle im Hormonhaushalt und Energiestoffwechsel. Neben Kalzium ist Phosphor einer der wichtigsten Nährstoffe für das Knochenwachstum. Mit beidem müssen Legehennen daher gut versorgt sein. Ein Phosphormangel kann zu schwerwiegenden gesundheitlichen Problemen führen.

Da die Tiere aus pflanzlichem Körnerfutter allein ihren Bedarf nicht decken können, setzen Landwirte dem Futter meist Phosphat aus mineralischen Quellen zu – Ressourcen, die bald aufgebraucht sein könnten. Wird dem Futter zudem mehr Phosphat als nötig zugesetzt, wird es von den Tieren ungenutzt ausgeschieden. Die Folge ist eine höhere Umweltbelastung.

Pflanzlicher Phosphorspeicher muss geknackt werden

Zwar enthalten viele Pflanzensamen wie Hülsenfrüchte, Getreide und Ölsaaten, größere Mengen an Phosphor. Allerdings ist dieser Phosphor für viele Tiere nicht gut verwertbar. Ein Grund dafür ist der komplizierte Aufbau des pflanzlichen Phosphorspeichers.

„In Pflanzen sind die Phosphor-Bausteine fest an eine ringförmige Struktur gebunden, das Phytin. Diese Verbindungen müssen im Verdauungstrakt mit Hilfe von Enzymen geknackt werden. Viele Nutztiere wie Geflügel können das, ebenso wie wir Menschen, nur sehr schlecht“, erklärt Prof. Dr. Rodehutscord. „Sie sind nicht in der Lage, ausreichende Mengen dieser Enzyme zu bilden.“

Zufütterung reduziert Verwertung von P aus pflanzlichen Quellen

Die Forschenden der Universität Hohenheim untersuchen alle Aspekte der Phosphorverwertung im Verdauungstrakt und Metabolismus von Geflügel, speziell von Legehennen und Wachteln. Sie wollen herausfinden, wie die Phosphor-Freisetzung im Verdauungstrakt der Tiere funktioniert.

„Im Verdauungstrakt regelt ein kompliziertes Zusammenspiel des Tieres mit verschiedenen Mikroorganismen, dem Mikrobiom, die Verwertung von Nährstoffen aus dem Futter“, erklärt Prof. Dr. Rodehutscord. „Es ist bekannt, dass die Zusammensetzung dieses Mikrobioms im Darm von Säugetieren und Vögeln sowohl durch das Futter als auch durch das Erbgut der Tiere geformt und beeinflusst wird.“

So können Kalzium- und Phosphor-Zufütterungen die Fähigkeit der Tiere deutlich reduzieren, pflanzliche Phosphorquellen zu verwerten. Umgekehrt stützt diese Erkenntnis auch frühere Untersuchungen, wonach die in Legehennen-Futtermitteln verwendeten Phosphat-Konzentrationen zu hoch sind.

Effiziente Phosphor-Verwertung – auch eine Frage der Gene

 Die Phosphorverwertung variiert stark von Tier zu Tier und dies ist auch durch die Genetik der Tiere zu begründen - so das Ergebnis einer vorangegangenen Studie. Deswegen wählten die Forschenden bei den Legehennen zwei Abstammungslinien aus, bei denen sich die Linien genetisch stark voneinander unterscheiden, die Tiere sich aber innerhalb der Linie möglichst ähnlich sind. Auch hier fanden sie Hinweise darauf, dass die Fähigkeit zur Verwertung von Phosphor genetisch angelegt ist. Dabei sind die Unterschiede zwischen den Abstammungslinien und auch zwischen einzelnen Tieren innerhalb derselben Linie deutlich zu erkennen.

„Dies ist ein erster Schritt, um einzelne Tiere zu identifizieren, die besser als andere in der Lage sind, pflanzlichen Phosphor effektiv zu nutzen. Über kurz oder lang wäre es wahrscheinlich möglich, diese Fähigkeit durch Züchtung zu stärken“, betont Prof. Dr. Rodehutscord die Bedeutung dieser Erkenntnis. 

Gesundheitsfördernder Nebeneffekt?

Welche Wirkung der Abbau des pflanzlichen Phosphorspeichers im Verdauungstrakt der Tiere außerdem noch auf ihren Stoffwechsel hat, ist eine weitere Frage, mit der sich die Hohenheimer Forschungsgruppe beschäftigt. Denn bei der Abspaltung von Phosphor aus den pflanzlichen Substanzen entstehen neue Verbindungen, deren Einfluss auf die Bakterien im Darm und die Gesundheit der Tiere bislang noch kaum untersucht wurde.

Eine von ihnen, das so genannte myo-Inositol, scheint über einen bislang unbekannten Mechanismus Einfluss auf den Energiestoffwechsel in den Zellen zu haben. Im Nervensystem beeinflusst myo-Inositol das Wachstum von Gehirn- und Nervenzellen und ist zudem an der Übermittlung von Nervenimpulsen beteiligt. Darüber hinaus ist es noch in eine Vielzahl von Stoffwechselprozessen eingebunden und kann so die Tiergesundheit positiv beeinflussen.

Weitere Informationen:

Die erste Phase des Projektes ist nun abgeschlossen und wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) mit zwei Millionen Euro gefördert. Das macht FOR 2601 zu einem Schwergewicht der Forschung an der Universität Hohenheim.

Homepage des Projekts: p-fowl.uni-hohenheim.de/en