Elucidation of the relationship between rumen microbiota and feed efficiency and its mechanism in Japanese Black cattle

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本研究では、黒毛和種牛の生産性向上が求められるという背景のもと、本品種の飼料効率とリンクする第一胃共生細菌群（ルーメン細菌叢）の特定を行った。まず（1）黒毛和種牛のルーメン細菌叢に関する基盤情報として、本品種の飼料分解に重要な役割を担うコアルーメン細菌群の特定を行った。ついで（2）より簡便かつ高解像度なルーメン細菌叢解析手法を検討し、（3）本手法を用いて黒毛和種牛の飼料効率とルーメン細菌叢の関連を探索した。（1）飼料条件の異なる5つの牧場で飼養された黒毛和種牛74頭から、肥育前期、中期および後期にルーメン内容物を経口採取し、細菌叢解析を行なった。飼料条件や肥育ステージを問わず高密度で分布する10細菌群を、黒毛和種牛ルーメン内での飼料分解・発酵に重要な役割を担うコアルーメン細菌群として特定した。（2）ルーメン内容物の代替である反芻残渣と小型ロングリードシーケンサーMinION（Oxford Nanopore社）の組み合わせによって、ルーメン細菌叢解析の簡便化・高解像度化を実現した。（3）同一の農場で飼養された黒毛和種牛83頭を肥育期間中の飼料効率（飼料摂取量に対する増体量）に基づいてグルーピングし、（2）で確立した手法を用いてルーメン細菌叢を比較解析した。その結果、肥育中期において、飼料効率の異なる牛群間でコアルーメン細菌群の分布動態が異なった。また、飼料効率の低い牛群でのみ、乳酸利用に関わる細菌群の減少が確認された。以上、本研究では黒毛和種牛の飼料効率とリンクする細菌群を特定した。本品種のルーメン内で重要な役割を担うコアルーメン細菌群の分布動態がルーメン発酵、ひいては宿主の飼料効率に影響することを示唆した。加えて、簡便かつ高解像度なルーメン細菌叢解析手法を応用することで、ルーメン内で乳酸代謝に関係する細菌群の減少が黒毛和種牛の飼料効率低下を導く可能性を明らかにした。