フェロモン嗅覚受容体の遺伝子変異と行動・脂肪代謝遺伝子周辺のQTLが乳牛の飼料効率変化に関連する

より賢い牛が私たち全員にとって重要な理由

乳牛の給餌は農場で最も大きな費用の一つであり、温室効果ガスの主要な発生源でもあります。同じ量の飼料からより多くの乳を生産できる、あるいは同じ乳量をより少ない飼料でまかなえるのであれば、農家のコストは下がり、栄養の浪費や排出量の削減といった環境面での利点も得られます。本研究は、なぜ一部の牛が自然に“倹約的”な食べ方をするのかを探り、食欲や行動、脂肪の扱い方に影響する微小なDNAの違いに注目します。

どの牛が倹約家かを測る

飼料効率を理解するために、研究者たちは残差飼料摂取量（residual feed intake, RFI）という指標を用いました。単に牛がどれだけ食べるかを数えるのではなく、体重や乳量から予測される必要量に対して実際にどれだけの飼料を消費したかを比較します。体格と生産に対して予想より少なく食べる牛はRFIが負で、より効率的と見なされます。予想より多く食べる牛はRFIが正で、効率が悪いとされます。この手法により、単に乳量の多い牛を好むのではなく、飼料の無駄が少ない個体を見つけられます。

異なる群を組み合わせて隠れた遺伝子を明らかにする

飼料効率のような複雑な形質に影響する遺伝子を見つけるには通常、大規模な個体数が必要です。従来の研究は比較的小さな単一の研究群に頼ることが多く、検出可能な遺伝的多様性が制限されていました。本研究では、米国とイスラエルのホルスタイン牛から得られた詳細な飼料測定とDNAデータを統合しました。これら異なる群をプールすることで、牛の総数と存在する遺伝子バリエーションの両方が増えました。この共同解析により、RFIの差と強く関連するゲノム上の14箇所が明らかになり、これらの領域に飼料利用効率に関わる遺伝子が存在することが示唆されました。

嗅覚、社会的シグナル、そして脂肪の扱い

これら14のDNAマーカー付近の遺伝子を調べると、三つの傾向が見えました。第一に、あるホットスポットにはフェロモン受容体の密なクラスターが含まれていました。これらは一般に嗅覚に関わる器官（vomero‑nasal system）にあり、個体が環境やほかの動物からの化学シグナルを感知するのを助けます。これまでの研究は、嗅覚やフェロモンが哺乳類の食欲や採餌行動に影響を与える可能性を示唆してきました。本研究では、VN1R1と呼ばれる特定の受容体遺伝子に複数のバリアントが見つかり、タンパク質が短縮したり機能不全となる変異も含まれていました。第二に、社会的・行動的反応に関連する遺伝子が他のマーカー近傍で検出され、牛が周囲や群れの仲間にどう反応するかが微妙に食事習慣を形作る可能性を示唆しました。第三に、脂肪代謝に関与する遺伝子近傍のマーカーは、脂肪の蓄積や燃焼の仕方が飼料効率と結びついていることを示しています。

壊れた受容体と浪費的な採餌

VN1R1が本当に効率に関係するかを検証するため、研究チームは既知の飼料効率データを持つアイルランドのホルスタイン‑フリース牛雄牛など、追加の家畜集団からの全ゲノムデータをさらに詳しく解析しました。彼らは受容体タンパク質が途中で切れて短くなる、つまり機能しないバージョンを生じさせるVN1R1の主要な変化を特定しました。特に、完全な受容体の代わりに89アミノ酸の断片を生成する切断変異は、RFIが高く不利な個体で有意に多く見られました。言い換えれば、VN1R1が正常な個体は飼料を乳に変える能力が高い傾向があり、壊れたバリアントを持つ個体は必要以上に食べがちでした。驚くべきことに、これらの壊れた形質は米国、イスラエル、アイルランド、ニュージーランドのホルスタインで広く見られ、長期にわたる高乳量などの性質と純粋な飼料倹約性との間で育種上のせめぎ合いが続いてきたことを示唆します。

将来の牧場にとっての意味

非専門家向けの要点は、飼料効率は牛の大きさや乳量だけで決まるわけではなく、脳が食べ物や社会的手がかりをどう感じ取るか、そして体が脂肪をどう管理するかも反映しているということです。本研究は、化学的感知に関与する遺伝子、とりわけVN1R1フェロモン受容体や脂肪代謝に関わる遺伝子が、牛の飼料利用効率を形作るのに寄与しているという初期の証拠を示します。研究は探索的であり、より大規模な群での確認が必要ですが、実用的な可能性を示しています。将来的には、雄牛や雌牛をVN1R1や関連遺伝子の不利なバリアントについて検査し、より効率の良い個体を選抜することが考えられます。そのような遺伝的選抜は既存の育種プログラムと組み合わせることで、農家の飼料コストを下げ、乳生産の環境負荷を軽減する可能性があります。

引用: Shirak, A., Yang, L., Bhowmik, N. et al. Gene variants in the pheromone vomeronasal receptors and QTLs around behavioral and fat metabolism genes associated with altered feed efficiency in cattle. Sci Rep 16, 7430 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37314-3

キーワード: 飼料効率, 乳牛, 残差飼料摂取量, フェロモン受容体, 遺伝的選抜