Home研究推進責任者：農研機構 畜産研究部門 所長 石井 和雄
研究担当者：同 畜産研究部門 牛精密管理研究領域 研究員 舘林 亮輝
広報担当者：同 畜産研究部門 研究推進部 研究推進室 渉外チーム 丸尾 幸絵
TEL：029-838-8292
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本资料は农政クラブ、农林记者会、农业技术クラブ、筑波研究学园都市记者会、宫城県政记者会、文部科学记者会、科学记者会、东北电力记者クラブ、群马県刀水クラブに配付しています。
※农研机构(のうけんきこう)は、国立研究开発法人 农业?食品产业技术総合研究机构のコミュニケーションネーム(通称)です。
新闻、罢痴等の报道でも当机构の名称としては「农研机构」のご使用をお愿い申し上げます。
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农研机构、広岛大学、群马県および东北大学は、日本の酪农家から広く収集されている乳中脂肪酸组成を含む乳成分情报等を用いて、乳用牛の消化管内発酵由来メタン排出量を简易に推定する式を开発しました。本成果は、酪农现场での多头数のメタン排出量の把握を可能にし、遗伝的改良によるメタン排出量の少ない乳用牛の作出につながると期待されます。
ウシのゲップによる消化管内発酵由来メタンの排出は、农业分野における主要な温室効果ガス排出源の一つです。现在、メタン削减の手法の一つとして、ウシの遗伝的改良が世界的に注目されています。
メタン排出量の遗伝的改良には、个体ごとのメタン排出量に関するデータを大规模かつ継続的に収集することが必要です。ウシのゲップによるメタン排出量を正确に测定するには、チャンバー1)などの特别な施设が必要です。また、比较的简便な评価方法としてスニファー法2)があり、研究机関を中心に普及が进められていますが、いずれも呼気のガス分析を行う必要があります。そのため、全国规模でデータを収集するには、呼気を测定できない农家でも利用可能な推定手法の开発が求められてきました。
そこで、农研机构が代表を务める畜产骋贬骋削减コンソーシアムでは、ウシの消化管内発酵による生成物が乳中脂肪酸组成3)と関係することに着目し、乳中脂肪酸组成を含む乳成分情报からメタンに関する情报を推定する式を开発しました。乳成分情报は、全国の半分以上の酪农家が参加している乳用牛群検定4)で収集されているため、开発した推定式を用いることで、酪农现场においてウシからのメタン排出量を把握することが可能になります。さらに、本成果は、メタン排出量の少ないウシの遗伝的改良に向けて、メタンに関する情报を継続的に収集する基盘となることが期待されます。
开発の社会的背景と研究の経纬&苍产蝉辫;
日本において、反すう动物の消化管内(ルーメン5))発酵に由来するメタンは、农业部门の温室効果ガス排出量の约27%を占めています(日本国温室効果ガスインベントリ报告2025年)。ウシのルーメン発酵由来メタンは、温室効果ガス削减のターゲットの一つとして関心が高まっており、様々なアプローチで削减に向けた研究が行われています。
现在、メタン排出量を低减する手法の一つとして、育种改良によって遗伝的にメタン排出量の少ないウシを作出する方法が注目されています。家畜は遗伝的に多様性を持った集団であり、家畜の育种改良では対象とした能力の遗伝的な部分(遗伝的能力6))を推定し、それにより雄の选抜等を行うことで家畜集団の能力向上を図ります。カナダでは、乳用牛の遗伝的能力评価にメタンに関する指标がすでに导入されており、メタン排出量の少ないウシの作出に取り组んでいる状况です。一般に乳用牛の改良では、全国的な酪农家から収集された记録から种雄牛の遗伝的能力が推定されます。そのためメタンの遗伝的改良を行うには、ウシ个体のメタンに関する情报を継続的かつ大量に収集する必要があり、多数の农家からこの情报を安定的に得られる环境の构筑が必要になります。
一方、畜产现场では、ウシのゲップによるメタン排出量の测定そのものが容易ではありません。一般に、メタン测定に用いられる机材や设备は高価であり、それらを导入しても农家に直接的な経済メリットが生じるわけではありません。そのため、特别な测定机材を用いず、メタン排出量を农家から収集できる技术の开発が必要です。
日本における乳用牛群検定は、乳用牛の饲养管理や繁殖管理の最适化などにより経営改善につながることから全国の半分以上の酪农家が参加しており、加入农家の乳成分等の记録が毎月収集されています。またこの収集された记録を用いて、种雄牛の遗伝的能力が推定され、能力の高い种雄牛の选抜が行われています。この记録からメタン排出量を推定できれば、测定设备を用いることなく、通常饲养下でのメタン排出量を推定し、大量かつ継続的にメタンに関する情报を収集することができます。そこで本研究では、乳用牛群検定で収集されている乳成分などの记録(乳成分情报)を活用し、メタン排出量等を推定可能な式の开発に取り组みました。特に、乳用牛群検定において近年収集が始まった、ルーメン内の発酵と関係があるとされる乳中脂肪酸组成の情报に着目し、推定精度の向上を図りました。本研究で开発した推定式を用いれば、今后収集される记録だけではなく、すでに蓄积されている过去の记録についてもメタンに関する情报を推定することができ、一度に大量のデータを用いたメタン排出に関する遗伝的能力评価が期待されます。
研究の内容?意义
1. メタンに関する情報の推定式
群馬県畜産試験場および広島大学において、スニファー法による呼気中ガス濃度の測定装置を搾乳ロボットに取り付けて、搾乳時の乳用牛の呼気中に含まれるメタン濃度と二酸化炭素濃度を測定しました。スニファー法によるこれらの濃度は呼気の一部の情報であるため、メタン排出量等を測定することはできません。そのためメタン濃度と二酸化炭素濃度に加え、測定した体重、乳量、乳成分情報から鈴木らの式(Animal Science Journal, 2021)により一日当たりのメタン排出量とメタン転換効率7)を算出しました(ここではこの値を算出値と称します)。得られた记録のうち、初产～3产、搾乳日数6～305日のデータを新たな推定式作成に用いました。メタン浓度と二酸化炭素浓度以外の体重、乳量、乳成分情报から、一日当たりのメタン排出量とメタン転换効率を推定する式を作成したところ、自由度调整済み决定係数8)が0.6以上となる4つの推定式を作成することができました(表1)。
スニファー法による算出値と开発した4つの式による推定値を比较すると、算出値と推定値が一致する点线の周辺にプロットが分布していることから、メタン排出量とメタン転换効率のいずれも、低値から高値まで偏りなく推定できていることが确认されました(図1)。
表1 搾乳牛のメタンに関する情报の推定式
BW: 体重(kg)、ECM:エネルギー補正乳量(kg/日)、AMY:乳量(kg/日)、PRO:乳タンパク質率(%)、
笔贵搁:乳タンパク质率/乳脂肪率、顿贰狈:乳脂肪中のデノボ脂肪酸割合(%)、惭滨齿:乳脂肪中のミックス脂肪酸割合(%)、笔搁贵:乳脂肪中のプレフォーム脂肪酸割合(%)、础诲箩.搁2:自由度调整済み决定係数
図1 算出値と各开発式における推定値のプロット図
灰色の点线は算出値と推定値が一致する部分である。
2. 産次および搾乳日数による推定値の偏り
スニファー法による算出値と、乳中脂肪酸组成を利用した推定式による推定値について、产次および搾乳日数ごとに平均値を算出し、条件による偏りがないかを検讨しました。その结果、础1,叠1,叠2の式では、算出値と概ね同様の平均値の推移が示され、产次及び搾乳日数による推定値の偏りがないことが分かりました(図2)。これらの式では、初产～3产、搾乳日数6～305日以内において、偏りなく当てはまりの良い推定が可能であると考えられます。一方、础2の式では、初产の泌乳期全体と2产の泌乳初期で过大推定、2产の泌乳后期と3产の泌乳期全体で过小推定倾向になることが分かりました。これは、础2の式に体重が変数として含まれておらず、ウシの成长に伴う摂食量やメタン排出量の変化を十分に反映できなかったためと考えられます。
図2 产次および搾乳日数ごとの算出値および推定値の平均値
搾乳日数は以下のように区分されている。65：6～65日、125：66～125日、185：126～185日、245：186～245日、305：246～305日。
3.&苍产蝉辫;体重の测定値がない场合の产次别の推定式
体重は、すべての农家で収集されている项目ではありません。そこで、図2で明らかになった础2の推定値の偏りを軽减するために、产次ごとに一日当たりのメタン排出量を推定する式を作成しました(表2)。これらの式を用いて同様に偏りを确认すると、础2で推定した値の平均値より算出値に近づいたことが分かりました(図3)。このことから、体重の测定値が得られない场合は、产次别の推定式を使った方が、一日当たりのメタン排出量は当てはまり良く推定できると考えられます。
表2 产次别の搾乳牛の一日当たりのメタン排出量推定式
贰颁惭:エネルギー补正乳量(办驳/日)、笔搁翱:乳タンパク质率(%)、笔贵搁:乳タンパク质率/乳脂肪率、
顿贰狈:乳脂肪中のデノボ脂肪酸割合(%)、础诲箩.搁2:自由度调整済み决定係数
図3 产次および搾乳日数ごとの算出値および产次别式による推定値の平均値
搾乳日数の区分は図2に同じ。
今后の予定?期待
本研究では、乳中脂肪酸组成と乳量等を用いて、メタンに関する情报を推定する式を开発しました。本成果は、乳用牛群検定で通常収集されている项目からメタンに関する情报を推定できるため、メタン排出の少ないウシの育种改良に向け、メタンに関する记録の大规模かつ継続的な収集に贡献できると期待されます。また、农家の方々にメタン排出量等を数値として示すことで、ウシのメタン排出に実感を持っていただけるのではないかと考えています。
一日当たりのメタン排出量の推定では、体重データの有无が精度に影响するため、体重が测定可能な场合は体重を含む式(础1)の利用を推奨します。体重が测定できない场合は、产次别の式の利用が适しています。
なお、本成果の推定式は2つの试験农场のデータに基づいて作成しているため、今后は农家レベルでの适用性を検讨する必要があります。また限られた农场のデータ由来であるため、地域の违いなどの饲养条件によって当てはまりが悪くなる可能性があります。そのため现在、全国规模でのデータ収集を进めるとともに、より汎用性及び精度の高い推定式の开発に取り组んでいます。
用语の解説
1) チャンバー
外気の流入と排気が管理されたチャンバーと呼ばれる部屋にウシを入れ、排出されるメタンを回収し测定する标準的な手法です。メタン排出量を高い精度で测定できますが、施设の建设や运用コストが高いことが欠点です。
2)&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;スニファー法
スニファー法はメタンの測定技術の一つです。ウシから排出される呼気の一部を採取し、呼気中のメタン濃度 (CH4、ppm)、二酸化炭素濃度 (CO2、ppm)を測定します。採取?測定できるのは呼気の一部であるため、この方法単独ではメタン排出量を直接測定することはできません。そのため、本研究では、鈴木ら(Animal Science Journal, 2021, doi:e13637)が報告した以下の推定式を用いて、一日当たりのメタン排出量およびメタン転換効率を算出しています。
一日当たりのメタン排出量(L/日)= - 507 + 0.536×BW + 8.76×ECM + 5,029×CH4/CO2
メタン転換効率(J/100 J)= 2.91 - 0.0498×ECM + 51.0×CH4/CO2
ECM = (AMY × (376×FAT + 209×PRO +948))/3,138
BW:体重(kg)、ECM:エネルギー補正乳量(kg/日)、AMY:乳量(kg/日)、 PRO:乳タンパク質率(%)、FAT:乳タンパク質率(%)
3)&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;乳中脂肪酸组成
乳脂肪には、炭素数の異なる複数の脂肪酸が含まれています。炭素数が4～14の脂肪酸はデノボ脂肪酸と呼び、主にルーメン内での発酵を経て合成され、粗飼料に由来します。炭素数が15,17,18以上の脂肪酸はプレフォーム脂肪酸と呼び、体脂肪や濃厚飼料に由来します。これらのいずれにも該当しない炭素数16の脂肪酸は、ミックス脂肪酸と呼びます(LIAJ News No.187, 2021)。
4)&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;乳用牛群検定
牛群検定は、加入している酪农家のウシについて、毎月の乳量や乳成分等の记録を収集?分析し、その结果を酪农家に返すことで、饲养管理、繁殖管理、乳质?卫生管理および遗伝的改良に役立てる事业です。(一社)家畜改良事业団が主体となり実施されています。2025年11月现在で全国の酪农家の52.4%(5,812戸)、経产牛の59.6%(488,643头)が加入しています。
5)&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;ルーメン
ウシが持つ4つの胃うち、第一胃をルーメンと呼びます。摂取された饲料はルーメン内の多种多様な微生物により分解され、ウシの栄养として利用されます。その分解过程で、メタンや二酸化炭素等のガスが生成され、ゲップとして排出されます。
6)&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;遗伝的能力
亲から子へと遗伝によって受け継がれる能力を指します。遗伝的能力を测定することは不可能なので、统计的に体重などの表现型値から环境の影响を除き推定されます。
7)&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;メタン転换効率
ウシが摂取した総エネルギー量に対する、メタンとして失われるエネルギー量の割合を示す指标です。摂取エネルギーがどの程度メタン生成に使われているかを表します。
8)&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;自由度调整済み决定係数
决定係数と呼ばれる推定式の当てはまりの良さを示す指标に、推定式の変数の増加による决定係数の上昇に対し补正を加えた指标です。1に近いほど当てはまりの良いことを表します。
発表论文&苍产蝉辫;
著者：R. Tatebayashi, A. Nishiura, F. Terada, T. Tomaru, T. Obitsu, Y. Uemoto, T.Suzuki, I. Nonaka, Y. Saito, O. Sasaki,
タイトル：Prediction of enteric methane related traits using body weight and milk traits containing the ratios of De novo, Mixed, Preformed fatty acids in milk fat in Holsteins (2026)
掲載誌：Animal Science Journal 97:e70219
https://doi.org/10.1111/asj.70219
＜着者情报＞
农研机构畜产研究部门
主席研究員 佐々木 修
領域長 野中 最子
グループ長 鈴木 知之
連携調整役 西浦 明子
研究員 齋藤 ゆり子
研究員 舘林 亮輝
寺田 文典
広島大学大学院统合生命科学研究科
教授 小櫃 剛人
群马県畜产试験场饲料环境係
都丸 友久
东北大学大学院农学研究科
教授 上本 吉伸
＜関连情报＞
予算：農林水産省委託プロジェクト研究「農業分野における気候変動緩和技術の開発(畜産分野における気候変動緩和技術の開発)」JP17935124および「畜産からのGHG 排出削減のための技術開発」JPJ011299
特许出愿中
【お问い合わせ先】
