家畜における問題行動の分子機構の解明と制御

• 研究課題/領域番号: 19H03102
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分42010:動物生産科学関連
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 新村 毅 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (50707023)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2020年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2019年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
• キーワード: ニワトリ / 行動 / 遺伝 / ロボット / 問題行動 / 家畜 / 全ゲノムシークエンス / 集団ゲノム解析 / RNA-seq

研究開始時の研究の概要

本研究では、我が国のニワトリリソースと、学際的な最新技術を用いて、共喰いの分子基盤を明らかにすると共に、Animal Computer Interactionにより、ヒナの行動を操るシステムを開発する。これにより、遺伝要因・環境要因を含めて共喰いを統御する家畜生産システムの基盤を創出する。

研究成果の概要

本研究は、共喰いの分子基盤を明らかにすると共に（実験１・２）、ロボットを用いてヒナの行動を操るシステムを開発することである（実験３）。実験１では、軍鶏の全ゲノムシークエンス情報の集団ゲノム解析により、攻撃行動のパターンを制御する遺伝基盤の探索を行った。実験２では、羽毛つつきの頻度を羽毛スコアにより評価する方法を用いて、商業用ニワトリ集団において羽毛つつきの頻度が異なる集団を発見し、実験１と同様に羽毛つつきを制御する遺伝基盤の探索を行った。実験３では、母子行動の模倣に重要な要素を搭載したロボットを開発し、ニワトリの雛に提示したところ、行動や増体重の変化が生じることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

共喰いは、生産現場においても長年大きな課題であったものの、解決がなされていない課題であった。本研究は、その問題行動を遺伝学に加えて、環境要因により複合的・統合的な制御を試みたものであり、その社会的意義は一定の意義があったものと考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] ウプサラ大学(スウェーデン)
• [国際共同研究] コロンビア大学(米国)
• [国際共同研究] ウプサラ大学(スウェーデン)
• [国際共同研究] コロンビア大学(米国)
• [国際共同研究] Uppsala University(スウェーデン)
• [国際共同研究] Columbia University(米国)
• [国際共同研究] ウプサラ大学(スウェーデン)
• [国際共同研究] コロンビア大学(米国)
• [国際共同研究] Uppsala University(スウェーデン)
• [国際共同研究] Columbia University(米国)
• [雑誌論文] Evaluating Behavior Recognition Pipeline of Laying Hens Using Wearable Inertial Sensors (2023)
  • 著者名/発表者名: Fujinami Kaori、Takuno Ryo、Sato Itsufumi、Shimmura Tsuyoshi
  • 雑誌名: Sensors 巻: 23 号: 11 ページ: 5077-5077
  • DOI: 10.3390/s23115077
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The main genetic locus associated with the evolution of gamecocks is centered on ISPD (2023)
  • 著者名/発表者名: Bendesky Andres、Brew Joseph、Francis Kerel X、Tello Corbetto Enrique F、Gonzalez Ariza Antonio、Nogales Baena Sergio、Shimmura Tsuyoshi
  • 雑誌名: G3: Genes, Genomes, Genetics 巻: 14 号: 2
  • DOI: 10.1093/g3journal/jkad267
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Myeloperoxidase expression in diencephalon is potentially associated with fear‐related behavior in chicks of laying hen (2022)
  • 著者名/発表者名: Kohno Suzuka、Ogawa Shinichiro、Shimmura Tsuyoshi、Sato Kan、Tokutake Yukako
  • 雑誌名: Animal Science Journal 巻: 93 号: 1 ページ: 9594-9603
  • DOI: 10.1111/asj.13779
  • 査読あり
• [雑誌論文] The quail genome: insights into social behaviour, seasonal biology and infectious disease response (2020)
  • 著者名/発表者名: Morris KM, Hindle MM, Boitard S, Burt DW, Danner AF, Eory L, Forrest HL, Gourichon D, Gros J, Hillier L, Jaffredo T, Khoury H, Leterrier C, Loudon A, Mason AS, Meddle SL, Minvielle1 F, Minx P, Pitel F, Seiler JP, Shimmura T, Tomlinson C, Vignal A, Webster RG, Yoshimura T, Warren WC, Smith J
  • 雑誌名: BMC Biology 巻: 18 号: 1 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1186/s12915-020-0743-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Seasonal changes in NRF2 antioxidant pathway regulates winter depression-like behavior (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakayama T, Okimura K, Shen J, Guh Y-J, Tamai K, Shimada A, Minou S, Okushi Y, Shimmura T, Furukawa Y, Kadofusa N, Sato A, Nishimura T, Tanaka M, Nakayama K, Shiina N, Yamamoto N, Loudon A.S, Nishiwaki-Ohkawa T, Shinomiya A, Nabeshima T, Nakane Y, and Yoshimura T
  • 雑誌名: PNAS 巻: - 号: 17 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1073/pnas.2000278117
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cholecystokinin induces crowing in chickens (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimmura T, Tamura M, Ohashi S, Sasaki A, Yamanaka T, Nakao N, Ihara K, Okamura S, Yoshimura T.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 9 号: 1 ページ: 3978-3978
  • DOI: 10.1038/s41598-019-40746-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Seasonally regulation of the lncRNA LDAIR modulates self-protective behaviors during the breeding season. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakayama T., Shimmura, T., Shinomiya, A., Okimura, K., Takehana,Y., Furukawa, Y., Shimo, T., Senga, T., Nakatsukasa, M., Nishimura, T., Tanaka, M., Okubo, K., Kamei, Y., Naruse, K. and Yoshimura, T.
  • 雑誌名: Nature Eco. Evol. 巻: 3 号: 5 ページ: 845-852
  • DOI: 10.1038/s41559-019-0866-6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Action spectrum for photoperiodic control of thyroid-stimulating hormone in Japanese quail (Coturnix japonica) (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakane Yusuke、Shinomiya Ai、Ota Wataru、Ikegami Keisuke、Shimmura Tsuyoshi、Higashi Sho-Ichi、Kamei Yasuhiro、Yoshimura Takashi
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 14 号: 9 ページ: 845-852
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0222106
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 時系列解析で見えてきた鳥類の行動間・母子間ネットワーク (2023)
  • 著者名/発表者名: 新村毅
  • 学会等名: 時間生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] One Welfare実現のためのシステム行動生物学 (2022)
  • 著者名/発表者名: 新村毅
  • 学会等名: 第69 回日本実験動物学会総会シンポジウム「産業動物・展示動物のアニマルウェルフェア」
  • 招待講演
• [学会発表] 母鶏模倣型ロボットとのインタラクションによるヒナの行動制御 (2022)
  • 著者名/発表者名: 新村毅
  • 学会等名: 動物の行動と管理学会シンポジウム「動物とコンピューターのインタラクション」
  • 招待講演
• [学会発表] One Welfare実現のためのシステム行動生物学 (2022)
  • 著者名/発表者名: 新村毅
  • 学会等名: 第27 回デジタル進化生物学セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] One Welfare実現のための人と動物の対話的関係学 (2022)
  • 著者名/発表者名: 新村毅
  • 学会等名: 関東畜産学会シンポジウム「関東圏大学におけるアニマルサイエンス研究」
  • 招待講演
• [学会発表] 家禽の攻撃性の遺伝基盤 (2021)
  • 著者名/発表者名: 新村毅
  • 学会等名: 行動遺伝学研究会
  • 招待講演
• [学会発表] ロボット工学を用いたブロイラー雛の行動制御 (2021)
  • 著者名/発表者名: 安田広大・山口俊介・福井優百・永田健・塚原直樹・新村毅
  • 学会等名: 動物の行動と管理学会
• [学会発表] 先天的発声の分子基盤の解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 駄場優子・新村毅・Ahmed S. Shaker・岡村晋作・木下圭司・水谷誠・後藤達彦・都築政起・吉村崇
  • 学会等名: 行動遺伝学研究会
• [学会発表] 動物とロボットのインタラクションを目指して (2020)
  • 著者名/発表者名: 新村毅
  • 学会等名: 動物行動学会
  • 招待講演
• [学会発表] Toward animal computer interaction (2019)
  • 著者名/発表者名: Shimmura T
  • 学会等名: The 14th International Conference on Environmental Enrichment
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 研究グループHP
  • URL: https://tsuyoshishimmura.wixsite.com/website-1