わが国の家畜育種学にお
ける現状と課題
帯広畜産大学 畜産生命科学研究部門 家畜生産科学分野 鈴木 三義Present and issues in Animal
breeding of Japan
Agricultural products in Yen
Year 1975 1985 1995 2005 Agri. Prod.(Yen) 9,051 11,630 10,450 8,489 Rice et al. 71.80% 71.40% 75.10% 69.10% Total Livestock's 27.50% 28.00% 24.10% 30.10% Dairy 6.20% 7.60% 7.60% 9.20% Beef 2.70% 4.10% 4.30% 5.50% Swine 8.10% 6.80% 4.80% 6.20% Poultry 8.30% 8.00% 6.70% 8.40% Others 2.80% 2.10% 1.40% 0.80%Degree of self-sufficiency in
Japan (%)
Year 1975 1985 1995 2005 Dairy 81 85 72 68 Beef 81 72 39 43 Pork 86 86 62 50 Chicken (meat) 97 92 69 67 Chicken (egg) 97 98 96 94Number of Livestock
Year Horses Beef Dairy Swine Egg C. Meat C.
1950 1070 2252 198 452 1655 1960 673 2339 824 1918 5463 1970 137 1789 1804 6335 16076 5374 1980 24 2157 2091 9998 15503 13125 1990 23 2702 2058 11817 17698 15045 2000 17 2823 1764 9806 14037 10841
Animal breeding
人類は野生動物の家畜化により、家畜を 生み出した（家畜化の順で、犬[BC10000], 山羊と羊[BC7000]、牛と豚[BC6000] 、馬 と鶏[BC3000] 、・・・） 家畜の遺伝的資質を改善し、生産力をはかること（Animal Breeding, Livestock Improvement)
Basic processes of inheritance
１，遺伝子の構造と機能
２，質的形質の遺伝
遺伝子の構造と機能
ワトソンとクリックがDNAの 構造を発見 2重らせん構造 A ←→ T アデニン チミン G ←→ C グアニン シトシン 複製が可能ワトソンとクリック
2重らせん構造を発見 １９５３年ノーベル賞 セントラルドグマ 「コドン（三連文字）からア ミノ酸＞タンパク質」 ゲノム（染色体の総体）家畜・家禽の染色体数（２ｎ）
ネコ ３８ めん羊 ５４ 鶏 ７８ 豚 ３８ 牛 ６０ ウズラ ７８ マウス ４０ 山羊 ６０ 七面鳥 ８０ ラット ４２ ロバ ６２ アヒル ８０ ウサギ ４４ 馬 ６４ ガチョウ ８０ 水牛 ４８，５０ イヌ ７８ ハト ８０Mendel’s law（１８６５年）
優劣の法則
(dominance)
相同遺伝子の発現には優劣がある 分離の法則
(segregation)
F2では表現型が分離する 独立の法則
(independence)
2つの形質は独立に遺伝するQualitative genetics
単純なメンデル遺伝に従うもの 環境の影響を殆ど受けない
外部形態（毛色、角、肩峰や胸垂等） 血液型や牛の鼻紋（個体の識別）
２．
Qualitative traits
１）性に関する遺伝 ２）毛色および外部形態 ３）致死および奇形の遺伝 ４）血液型・蛋白多型 ５）DNA多型限性遺伝
(Sex-limited inheritance)
ヘテロの性染色体上に遺伝子がある場合 ほ乳類は雄にのみ発現
鳥類の場合には雌にのみ発現 殆ど存在しない
従性遺伝
(sex-controlled
inheritance)
雄と雌では発現が異なる場合 性染色体上に遺伝子があるわけではない ある種の山羊では角の発現が雄では有性 で雌では劣勢であるなど外部形態
角 なしが優性
肩峰と胸垂 ある方が優性
副乳頭、豚尻 劣性
バークシャー
(Berkshire)とハンプ
シャー
(Hampshire)
Nerole種の肩峰(Acromion)
と胸垂
血液型および蛋白多型
牛では抗原抗体反応により多くの血液型が 発見されている 乳汁や卵白などの体液を電気泳動すること により、蛋白多型も数多くある 以前は遺伝標識として親子判定に利用したDNAの多型
ゲノム解析やDNA解析の進展により、個体
識別や親子判定に応用されている
Quantitative traits
多数の遺伝子が関与（ploy gene） 釣り鐘状の分布（Normal curve）
平均値と分散が分布のキー(Mean,
分散成分（
Component of Variance）
表型分散(Phenotypic Variance)= 遺伝分散(Genetic Variance) + 環境分散(Environmental Variance) 遺伝分散(G)=相加的分散(A)+優性分散(D) + 上位性分散(I) + ・・・ 環境分散(E)=恒久的環境(E permanent) + 一時的環境(E temporary)遺伝率(Heritability)
)
(
)
(
)
(
2 2 2 P Gh
σ
σ
表型分散
遺伝分散
遺伝率
=
Genetic parameters for
milk production
Traits Heritability Repeatability
Milk yield 0.33 0.53
Fat yield（contents） 0.31 (0.69) 0.51
Protein yield (contents) 0.29 (0.66) 0.51
相関係数
(Correlation coefficient)
－１≦ ｒ ≦ １ ｜ｒ｜ ≦ ０．２ ほとんど関係なし(no) ０．２＜｜ｒ｜ ≦ ０．４ やや関係あり(low) ０．４＜｜ｒ｜ ≦ ０．７ かなり関係あり(high) ０．７＜｜ｒ｜ ≦ １．０ 強い相関あり(very high)３．Method of selection
選抜とは 選抜反応の予測 きょうだい検定と後代検定 最良線形予測（BLUP）法とは 総合指数 遺伝的改良速度に影響する要因Genetic evaluation
遺伝と環境効果の分離作業(separate genetic and environmental effects)
相加的遺伝子のみを考慮( only additive
genetic effect)
優性効果と上位性効果は考慮せず
(dominant and epistatic effect do not involved)
Factors influence speed of
genetic improvement
選抜圧の強さ(selection intensity) 予測値の精度(accuracy of prediction) 遺伝的変異の大きさ(genetic variation) 世代間隔の長さ( length of generation)総合指数
(NTP)
多くの形質を同時に改良ができる 遺伝評価値を直接利用するため効率的改 良が可能 重点が泌乳能力以外に移ってきた 生涯生産性の改善等・・・ 各国の事情に合わせたものであることに配 慮する必要がある種雄牛選定のポイント
種雄牛評価値の精度と娘の分布 信頼度を考慮した選定 全ての能力を満たすような種雄牛は稀 である 幾つかの種雄牛家系を使う（集中を避け る）選抜限界
(Selection limit)
いくら選抜しても反応がない 遺伝的変異が消失 繁殖形質などのように常に選抜が加わっ ている形質の遺伝率は低い（例：鶏の産卵 率） 強度の選抜は選抜限界を早める選抜の緩和による影響
遺伝的恒常性により選抜の反対方向に変
化しようとする（元に戻る力が加わる）
能力を一定に保持するためには選抜を緩
４．Mating of Animal
近交の効果 雑種の効果 種間交配
品種間交配
近交系間交配
各家畜の改良動向Inbreeding
血縁が平均より近いもの同士の交配 選抜の副産物として発生 対象集団が小さい場合に避けられない 近交退化(inbreeding depression)現象が みられる 集団内の遺伝分散が減少するInbreeding coefficient
任意の遺伝子座の相同な遺伝子が祖先で
相同（ホモ）になる確率を示す
確率であるから０から1までの値をとるが、
Inbreeding（sire and
daughter）
A
B
What is the inbreeding
coefficient in this case ?
A
B
C
Inbreeding depression in
some livestock
Livestock Traits 10% of inbreeding
Dairy Milk yield 300 kg
Beef Weaning Weight 4.4 kg
No. of weaning calf 1.1 %
Adult Weight 13.0 kg
Swine No. of litters 0.38 heads
Chicken Egg production 9.26
Egg production rate 4.36 %
Heterosis (Hybrid vigor)
雑種強勢（heterosis, hybrid vigor ）の活用
望ましい遺伝子の組合せ、即ち、優性効果や 上位性効果の利用
補完(complementarity)の利用
Estimates of heterosis
animal Traits Direct
(%)
Maternal （％）
Beef Mortality at weaning 3.0 6.4
Weaning weight 4.6 4.3
Milk (at 29 weeks） 37.9
Swine Litters at weaning 3.0 8.0
Total weight at
weaning 12.0 10.0
Interspecies crossing
ロバ（ass,♂）×馬（horse,♀） ⇒ラバ(mule） 粗食に耐え、体質強健で耐久力に富んでいる 馬（ ♂）×ロバ（ass,♀）⇒ケッテイ(hinny）母 性効果で貧弱で発育も劣る 染色体数が異なるので繁殖性はないインド牛
(
Bos taurus
)とヨーロッパ牛
(
Bos indicus
)の交配
Brangus
Brahman
Interbreed crossing
2元交配 黒毛和種♂×ホルスタイン♀ 白色コーニッシュ♂×白色ロック♀ 3元交配 デュロック♂［肉質］×（大ヨーク♂［発 育］×ランドレース♀［繁殖］） LWD 累進交配（交雑,Grading） 在来種の改良 戻し交配(Backcross) 輪番交雑（rotational cross）システムmeat Chickens (Broilers)
５．
Performance Test
（１）能力検定の歴史 （２）わが国酪農の転換点 （３）牛群検定の目的と意義 （４）検定の種類と方法 （５）牛群検定の概況 （６）乳牛改良と能力検定 （７）乳牛改良の効率化に向けた対応Pathways of genetic gain
sb db sc dc sb db sc dcL
L
L
L
G
G
G
G
L
G
+
+
+
Δ
+
Δ
+
Δ
+
Δ
=
Δ
L
i
r
L
G
=
GGˆsσ
GΔ
Calf
Sire
Dam
A sire of the bull
A dam of the bull
A sire of the cow
A dam of the cow (2ｰ6%)
(18-26%) (32-33%) (39-43%)
Progeny Test (後代検定)
乳牛では娘牛の成績から種雄牛評価 毎年185頭の候補種雄牛から50頭の娘 牛を生産し検定する 6年から7年後に成績が判明 総合指数でTop40以内の牛が選抜Outline of PT
1. Four AI stud (organization) involved 2. Using field records
3. Take a long time, about 7 years 4. Complete waiting system
5. Random sampling of cows 6. Animal model by BLUP
Outline of PT (continue)
1. 185 young bull / year 2. 50 daughters/ bull
3. 400 straws (semen)/ bull
4. Deliver to farmer with no money
5. Farmer get some money / daughter
with complete record
Figure Change of Average milk yield in Japan 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 Year M ilk y ie ld Cow s Tested cow s
Genome Wide Selection
There are many SNPs
(single-nucleotide polymorphism) in cattle.
The cost of genotyping become
cheaper( like Illumina®BovineSNP50)
Genomic evaluations become official
sires (25) × elite cow (740) candidate bulls (185) × cow Feeding for 6 years
Product milk
Estimate breeding value using milk records
Select as elite bulls
Simulation of genome-wide selection sires (25) × elite cow (740) candidate bulls (30) × cow Feeding for 1 years
Selected at birth Select as elite bulls
Estimate breeding value using genome information
breeding value(kg)
Figure Mean breeding value in different approaches
Figure. Averages of inbreeding coefficient in different approaches.
inbreeding coefficient(%)
Figure. Shift of genetic variance in different approaches.
genetic variance
Figure Comparing costs for proving bulls in different approaches.
Genetic improvement
of livestock
乳牛（牛群検定が著しい改良効果） 肉牛（ステーションとフィールドの共存） 豚（系統の作出） 卵用鶏（外国産鶏種） 肉用鶏（交雑種の利用）30 years of Dairy cattle
Year Milk yield
(kg) Fat content(%) cont.(%)SNF
1975 4,464 3.44 8.18 1980 5,006 3.55 8.40 1985 5,640 3.64 8.52 1990 6,383 3.75 8.58 1995 6,986 3.83 8.65 2000 7,401 3.90 8.70 2004 7,732 3.99 8.76
30 years of Beef cattle
Japanese black（steer） Holstein(steer)
Year DG(kg) Feed
conversion DG(kg) conversionFeed
1975 0.60 9.89 0.89 ・・・ 1980 0.60 8.96 0.97 7.13 1985 0.61 9.46 1.03 6.74 1990 0.65 8.79 1.06 6.54 1995 0.64 8.53 1.04 6.50 2000 0.65 8.27 1.03 6.43 2004 0.72 8.34 1.07 6.85
30 years of swine
Year DG （g） No. of weaning piglet Feed conversion 1975 516 16.4 3.32 1980 564 16.4 3.03 1985 577 17.3 3.06 1990 584 18.6 3.09 1995 825 --- 3.29 2000 899 --- 3.06 2004 900 --- 2.9030 years of egg chickens
Year Egg production rate(%) First egg production (day) Feed conversion 1975 70.1 160 2.76 1980 ---- 159 2.52 1985 75.4 154 2.42 1990 78.3 149 2.32 1995 82.0 149 2.25 2000 83.1 141 2.17 2004 84.2 148 2.1630 years of meat chickens
Year Body
weight(kg) rate(%)Brooder conversionFeed
1975 1.96 95.7 2.57 1980 2.27 95.6 2.27 1985 2.41 93.0 2.08 1990 2.60 92.1 2.04 1995 2.60 94.0 1.82 2000 2.68 98.9 1.92 2004 2.60 98.7 1.91
レポート課題
(Report)
この授業で最も興味のあるトピックスは何で すか？そして、あなたの研究課題との関連 は有りますか？
What is the most interesting topics of this talk ? and are there any relationships
