メタン抑制剤ブロモクロロメタンはルーメン内還元的酢酸生成菌構成を変化させる

要約

反すう家畜からのメタン産生をブロモクロロメタン製剤により抑制すると、ホルミ ルテトラヒドロ葉酸シンテターゼ遺伝子で同定したルーメン内還元的酢酸生成菌の構成が大きく変化する。

  • キーワード:反すう家畜、ルーメン細菌、還元的酢酸生成菌、メタン産生抑制、飼料効率
  • 担当:家畜生産・第一胃発酵•産肉制御
  • 代表連絡先:電話 029-838-8611
  • 研究所名:畜産草地研究所・家畜生理栄養研究領域
  • 分類:研究成果情報

背景・ねらい

ルーメン微生物による発酵作用(ルーメン発酵)は飼料を分解して反すう家畜に栄養を供給している。しかし、ルーメン発酵により産生されるメタン(温室効果ガス)は飼料エネルギーの損失であることから、メタン産生の低減による飼料効率の増大が期待されている。メタン産生を抑制した場合、飼料効率と関連するルーメン内揮発性脂肪酸(酢酸、プロピオン酸、酪酸など)の濃度が増大する場合があることが知られている。しかし、メタン産生を抑制した時のルーメン内還元的酢酸生成菌の動態については調べられていない。そこで、メタン抑制剤であるブロモクロロメタン(BCM)またはフマル酸を牛に投与し た場合の還元的酢酸生成菌の動態を還元的酢酸生成菌に特異的なホルミルテトラヒドロ葉酸シンテターゼ(FTHFS)遺伝子を解析する。

成果の内容・特徴

  • メタン抑制剤無投与、サイクロデキストリン抱接BCM(BCM-CD)投与またはフマル酸投与のホルスタイン種去勢雄ウシからルーメン内容物を採取する。採取したルーメ ン内容物からDNAを抽出し、それぞれBCM-CD無投与区(BC区)、BCM-CD投与区(BT区)、フマル酸無投与区(FC区)、フマル酸投与区(FT区)のDNAとする。これらのDNAを鋳型とするPCR法でFTHFS遺伝子を増幅させた後、これをクローニングし、その塩基配列を決定し、各区のFTHFS遺伝子群(各区83?91個の遺伝子を含む)とする。
  • FTHFS遺伝子配列をClustalWによりアライメントファイル(近隣結合法)を作成し、このアライメントファイルから系統樹を作成する。ま た、Hendersonらの式を用いて、FTHFS遺伝子配列からhomoacetogen similarity(HS)値を計算し、HS値が80%以上を示した配列を還元的酢酸生成菌由来FTHFS遺伝子とする。 還元的酢酸生成菌由来FTHFS遺伝子は系統樹での位置関係から9つのクラスターに分かれ、マン・ホイットニーのU検定ではBT区は他区と有意な差を示す(表1)。さらに、FTHFS遺伝子配列のShannon-Wiener多様度指数(H’)はBT 区が最も高い値を示し(表1)、還元的酢酸生成菌の多様性がBT区で増加する。
  • 各区のFTHFS遺伝子配列について主成分分析を行うと、FC区とFT区は大きな変化が見られないが、BC区とBT区は大きく変化することが認められ(図1)、BCMは還元 的酢酸生成菌の菌種構成に大きな変化を及ぼすことが示唆される。

成果の活用面・留意点

  • 反すう家畜のメタン抑制による生産性増大のための基礎的な知見として活用できる。
  • BCM-CDは飼料添加剤として承認されていないため、飼料添加剤として利用すること はできない。
  • BCMはメタン生成菌のメタン生成経路で働くメチルH4MPT:SH-CoMメチルトランス フェラーゼの活性を阻害するメタン抑制剤である。

具体的データ

図1,表1

その他

  • 中課題名:第一胃内発酵制御因子の解明と栄養制御による産肉特性改善
  • 中課題整理番号:130e0
  • 予算区分:交付金
  • 研究期間:2011～2013年度
  • 研究担当者:三森眞琴、松井宏樹(三重大)、田島清、真貝拓三、竹中昭雄、S.E. Denman(豪州連邦科学産業研究機構) 、C.S. McSweeney(豪州連邦科学産業研究機構)
  • 発表論文等:Mitsumori M. et al. (2013) Anim. Sci. J. 85:25-31