プレスリリース
(研究成果) 肉用牛品種の黒毛和種におけるゲノム情報を利用した近交度の評価法

わが国の黒毛和種集団は霜降りを中心とした枝肉形質の改良を目的として、ごく一部の優秀な種雄牛が集中的に利用されており、2022年度の種雄牛別子牛市場出荷頭数では、わずか15頭の種雄牛で取引される肉用子牛全体の約45%が占められています(農林水産省畜産振興課調べ)。その結果、黒毛和種繁殖牛集団の近交度は年々上昇し、2020年度生まれの繁殖牛の平均は0.097に達しています((公社)全国和牛登録協会)。いとこ間の交配による近交度が0.0625であり、これはそれよりも高い値となっております。近交度が上昇すると生物としての適応性が低下し、死産、不妊、受胎率の低下や発育不良などが生じるため、現在のペースで近交度が上昇していくと将来的に生産性が大きく低下することが懸念されます。また、黒毛和種はわが国固有の遺伝資源であり、海外からの遺伝資源の導入が不可能であるため、枝肉形質の改良を推進するだけでなく、近交度の上昇抑制を図っていくことが重要です。これまでは近交度の算出には家系情報が利用されてきましたが、農家において次世代の雌牛を選定する場合などは家系情報が完備されていない場合があり、これらの個体について近交度を正確に評価することは困難でした。

一方、近年ゲノム解析技術の進展により、黒毛和種のゲノム解析が大幅に進み、ゲノム全域で数千万個の一塩基多型が見つかりました。現在ではこのうち数万個の一塩基多型を容易に検出できる技術が開発され、個体のゲノム情報をより簡単に収集できるようになりました。ゲノム情報はこれまでの家系情報よりも正確に個体の遺伝的特性を評価できると期待されており、実際、牛の育種現場ではゲノム情報に基づいて種雄牛の遺伝的能力を評価して選抜しています。一方で、近交度の評価にはまだゲノム情報を活用する手法が確立されておらず、依然として家系情報を中心に近交度が算出されています。そこで、農研機構では、ゲノム情報を利用して黒毛和種の近交度を評価する手法を開発するとともに、家畜改良センターが収集したゲノム情報を用いて開発した手法の評価精度を検証しました。

• 生物の遺伝情報をコードするDNAは二重らせん構造になっており、染色体という棒のような形状をしています。染色体は2本で1組となっており、それぞれ父親と母親から1本ずつ受け継がれます。細胞内では、2本の染色体上の塩基配列が対になっており、近親交配が行われて近交度が増すと、対になった塩基配列が同じになる確率が高くなります。今回開発した方法は、ゲノム全体をカバーする3万個以上の一塩基多型から配列が同じ領域の長さを定量化し、それにより近交度を評価します(図1)。

  

• 開発した評価法の性能を検証するため、家畜改良センターで飼育されている黒毛和種集団を対象に、最大で17世代まで整備された家系情報から算出した近交度と今回開発した方法を利用してゲノム情報のみから算出した近交度を比較しました(図2)。その結果、ゲノム情報に基づく近交度と家系情報に基づく近交度には高い相関があり、回帰係数は1.01と高い精度が確認されました(図3)。この結果は、ゲノム情報のみでも正確な近交度の評価が可能であることを意味しており、家系情報が充分に整備されていない場合でもゲノム情報を利用することで正確な近交度を評価できます。

  

  

• ゲノム情報から算出した近交度は最大で17世代まで整備された家系情報から算出した近交度に比べてわずかに高い値を示すものの、いずれの年次においても同じような推移を示すことを確認しました(図4)。分析に供した頭数は年次によってばらつきはありますが、ゲノム情報を利用した場合、どの世代においても安定して近交度を評価できることが明らかになりました。