2021/2/19

2020年度酪総研シンポジウム「酪農現場のリスク管理を考えるII」－「暑熱」を考える－

暑熱期における繁殖成績改善のヒント

北里大学獣医学部 動物資源科学科
動物飼育管理学研究室
鍋西 久
nabe9@vmas.kitasato-u.ac.jp

北里大学獣医学部 動物飼育管理学研究室 鍋西 久
自己紹介（これまでに携わってきたこと）
受精卵移植関連技術の開発
ガス濃度調整剤による胚の培養（特許4362633号）（意匠登録1438892）

熱環境と家畜の生産性に関する研究

ICTを活用した家畜生産

ヒートストレスメーター

子牛のストレスメーター（特願2012-148644）
水色：痩せすぎ，緑色：適正，赤色：太りすぎ

牛の皮下脂肪厚計

発情発見装置“牛歩Lite”（実用新案登録第3191101)（特願2010-282614）

H13-宮崎県児湯農業改良普及センター
H16-宮崎県優良家畜受精卵総合センター
H19-宮崎県畜産試験場家畜バイテク部
H28-北里大学獣医学部動物飼育管理学研究室
R02-大学発ベンチャー “ライブストックジャパン合同会社” 設立

繁殖管理アプリ“繁殖アラート”

卵巣触診シミュレータ“ウシ卵巣モデル”

1

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ホルスタイン種乳用牛について
ホルスタイン種牛の原産地

泌乳量の推移（全国平均305日乳量kg）
10,000

9,000

8,000

オランダ：西フリースランド州
ドイツ：東フリースランド・シュレスヴィヒ・ホルスタイン
気温：1℃（冬）～20℃（夏）

7,000

6,000
（乳用牛群能力検定成績のまとめH30より作図）

5,000
1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015

ホルスタイン フリーシアン種
・原産地の環境：冷涼、夏季温暖湿潤

・特徴：寒さに強く、暑さに弱い
・ドイツ → 米国輸入（泌乳能力中心に改良）

改良によって泌乳能力は飛躍的に向上＝ 飼料摂取量 ↑ ⇒ 代謝熱産生量 ↑→ 日本へ輸入（明治18年）

環境要因の現状

全国的に厳しい暑さ・・・22021/2/19

青森県 東奥日報 2019年8月29日朝刊

3

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環境要因の今後（将来気候と現在気候との差）
平均気温

真夏日日数

猛暑日日数

熱帯夜日数

全国的な気温の上昇（温暖化の加速）がほぼ確実
乳用牛の生産性に及ぼす影響が懸念
気候変動に適応するための効率的な戦略が必要

本日の内容
夏期の繁殖率低下 → どこに問題？ どうすればいいのか？
問題解決のためのプロセス
1. 現状の把握（良いのか悪いのか？）
2. 問題点の抽出（どこに原因があるのか？）

可視化

3. 改善策立案（効率的な改善策は？）

4. 優先順位の設定（何からすべきか？）
5. 改善策実行（新技術の活用）

問題解決につながる情報（ヒント）と新たな取り組みを紹介します42021/2/19

暑熱ストレスが繁殖機能に及ぼす影響
・発情兆候の鈍化
・排卵時間の延長
GnRH, LH分泌の減少

エストラジオール分泌の減少

受精率の低下・胚品質の低下

子宮環境の悪化

負のエネルギーバランス

胚死滅

不受胎
飼料摂取量の低下

Heat Stress
Fabio D.et al., 2003を改変

西南暖地における泌乳牛の人工授精成績
90

THI = (0.8* 気温 + (相対湿度 / 100)*( 気温 - 14.4) + 46.4

（n=11,302）

THI

80
7060

人工授精頭数（頭）

50
200

受胎頭数
AI

受胎率

50
40

100

305020

受胎率（％）

150“AI頭数の減少” と “受胎率の低下” が顕著
010
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 122006
20072008
Nabenishi et al., 20115

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人工授精前後の暑熱の影響（2日前～6日後）
平均日最高 THI > 80
AI前2～0日前 AI後1～3日 AI後4～6日

AI頭数

受胎頭数

受胎率(%)---94533567

37.7a+--2076029.0b-+-1083936.1ab--+

163

6338.7ab

ー :平均日最高 THI < 80
+ :平均日最高 THI ≧ 80

Nabenishi et al., 2011

人工授精前2～0日に暑熱の影響が顕著
暑熱に対する感受性が高い時期をバイパスできる
受精卵移植（ET）の有効性

暑熱期における胚移植（ET）の有効性

暑熱感
受性

Hensen et al.,2004を改変

夏こそ、ET!! （ホント？）6

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ET による受胎率の推移
受卵牛：乳用経産牛（n=621）60

供試卵：黒毛和種 凍結卵

受胎率（%）

50
4030
20
100
1月

2月

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月 11月 12月

Nabenishi and Yamazaki, 2019

夏こそ、ET!! （ホント？）

受精卵に対する暑熱負荷の影響
鍋西ら， 2015■供試卵黒毛和種牛から過剰排卵処理による採卵で得られた7日齢の受精卵

・新鮮卵（n=89）
・凍結卵（n=133）0.2M Trを含む1.5M EGで凍結■融解後の培養温度
培養温度：時間【暑熱負荷40.5 oC : 6h】 － 38.5 oC ： 66h■形態観察
タイムラプス観察装置で5分間隔で72時間撮影し、録画画像を解析■評価項目
・72h後の生存率、脱出率を新鮮卵と凍結卵で比較
脱出開始

脱出中

脱出完了

7

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暑熱負荷後の生存率と脱出率
生存率（%）

100
80

8060

60

404020

2000
新鮮卵
新鮮胚

脱出率（%）

100

P<0.05

新鮮卵
新鮮胚

凍結卵
凍結胚

凍結卵
凍結胚

凍結卵では、新鮮卵と比較して暑熱負荷の影響が顕著

暑熱時における新鮮卵移植の有用性が示唆

暑熱時における新鮮卵の調達
黒毛和種の採卵成績の季節変動（n=2,731）
100

正常胚率

総胚数860640420

総卵数（個）

1080

正常卵率（%）

122001月

2月

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月

11月

12月

黒毛和種ドナー牛の採卵成績は、暑熱の影響をほぼ受けず
暑熱時には、“黒毛和種新鮮卵” を乳用牛へ移植

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人工授精前後の暑熱の影響（2日前～AI当日）
日最高 THI > 80

AI頭数

受胎頭数

受胎率(%)-

9500

362138.1a--

1525032.9a-+-802025.0b--+167

5231.1a

AI前2日

AI前日

AI当日

--+

ー :日最高 THI < 80

Nabenishi et al., 2011

+ :日最高 THI ≧ 80

人工授精前日の暑熱の影響が顕著
人工授精前日の卵母細胞が暑熱の影響を受けている可能性

THIと体温・受胎率との関係
THIと体温との関係

39.5

THIと受胎率との関係

4039.3
日平39.1
均体温 38.9

受 35
胎率((%)

℃

30

38.5

日最高THI>80

76-80

71-75

66-70

61-65

<61>8076-80

71-75

66-70

61-65

25<61)

38.7

人工授精前日の最高THI

THI増加に伴う人工授精前日の体温上昇が卵母細胞に対し直接的に影響したのではないか

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卵母細胞に対する高温の直接的な影響
Nabenishi et al., 2012

HS下における受胎率低下の要因
人工授精前日の体温上昇が卵母細胞に対し直接的に影響？
HS考えられる要因：
Control

HSによる卵母細胞の成熟障害

泌乳牛の体温の日内変動を再現し、卵母細胞に対する高温の直接的な影響を検討

ssss

成熟培養および胚発生成績
生存率（%）
100

核成熟率（%）
80

胚盤胞発生率（%)
40bb8060306040aa204020200100Control

HS0Control

HSControlHSa-b:P<0.05

Nabenishi et al., 2012

暑熱負荷によって、核成熟率と胚盤胞発生率が低下

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ホルモン処置による繁殖成績改善の可能性
暑熱時における排卵障害↑
LHの分泌抑制が原因？
【考えられる対策】
内因性LHサージと一致するGnRHの単回投与【暑熱ストレスによるホルモン分泌の変化】

暑熱時におけるAI供試頭数の減少↑
発情行動の抑制（鈍性）が原因？
↑
排卵前の卵胞によるエストラジオール分泌低下？
【考えられる対策】
・歩数計による微弱発情の高感度検出
・定時AIプログラム（オブシンク＋定時AI）
早期胚死滅↑
黄体機能の低下が原因？
【考えられる対策】
妊娠早期での外因性プロジェステロン投与
Wolfenson and Roth, 2018

秋の繁殖低下：キャリーオーバーエフェクト
受胎率の推移（%）

5040

暑熱環境ではない秋口においても受胎率が低下↑
キャリーオーバーエフェクトが原因？

3020
1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12【卵胞、卵子の発育に対する暑熱ストレスの影響】
夏期に暑熱ストレスを受けた卵胞、卵子↑
秋の繁殖成績低下の要因【考えらられる対策】
・ホルモン処置・卵胞・卵子吸引

Wolfenson and Roth, 201811

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まとめ：胚盤胞形成までのHeat Shockの影響

完全な抵抗性

部分的な抵抗性

1-4細胞期の胚発生に影響
受卵牛へ移植卵母細胞の成熟に影響

排卵105日前の卵母細胞発達に影響

受精排卵26日前のステロイド合成に影響

成熟
排卵

卵胞発育 ～120日

Hansen (2013)を改変

暑熱対策：その開始の目安は？

暑熱対策の目安
THI=67.2

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THI を指標とした暑熱対策
鍋西, 2011

ヒートストレスメーターの活用
ＴＨＩ
体温上昇のブレークポイント

暑熱対策開始の目安

表示色

危険度
要注意

湿度(%)
温度( oC)

注 意警 告危 険13

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暑熱対策開始の目安は変化している
Temperature-Humidity Index

University of Arizona revisedheat stress scale

Death(Armstrong, 1994)以前 THI : 72

(Burgos Zimbelman and Collier, 2011)現在 THI : 68

14

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泌乳牛の体温の日内変動
39.6
39.439.2
体温（ 39.0℃） 38.8
38.6
38.4
0時 2時 4時 6時 8時 10時 12時 14時 16時 18時 20時 22時

夜間のクーリング強化の重要性

時間帯別の牛舎内THIと乳量との関係【夜間（20-3時）】363634343232
標準乳量(kg)

標準乳量(kg)【日中（8-15時）】

3028302826262424227677787980818222757677THI787980

THI

日中よりも夜間の牛舎内THIが乳量に影響
夜間のクーリング強化の重要性

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牛体を濡らして乾かす（ソーカーシステム）

簡易ソーカーシステム設置の様子

ソーカーシステムによる効果（体温・乳量）
散水後夜間（18:00-24:00）の腟内温度
3439.433

P<0.01

乳量（kg）

39.2

腟内温度（℃）

乳量（夕+朝）

39.0

32

31

38.8

38.6

30
F
送風のみ

F+S送風＋ソーカ－

F
送風のみ

F+S送風＋ソーカ－

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暑熱対策の違いによるTHIと腟内温度との関係
暑熱対策 【改善後】414040

腟温（℃）

腟温（℃）

暑熱対策 【改善前】4139383938707274767880828486707274767880828486

牛舎内THI

牛舎内THI

暑熱対策の成否が泌乳牛の体温に反映【まとめ】暑熱ストレスの影響と対策
効率的なクーリング対策＝繁殖向上のための前提条件
・直射日光遮断・送風・気化冷却

Heat Stress
クーリング

生理的反応

目的に応じたホルモン処置
・発情誘起、強化・卵子品質改善
ホルモン処置・黄体強化

受精卵移植の有効活用＝耐暑性の向上・新鮮卵移植正常体温を維持するための反応
・呼吸数の増加・抹消血管の拡張・発汗、呼吸蒸発の増加

行動的反応

暑熱負荷に対する反応
・横臥の減少・立位の増加・反芻の減少・飼料摂取量の減少

視床下部-下垂体-卵巣軸への影響
・LHの低下・FSHの増加↓
排卵、卵子成熟、黄体形成に影響

内分泌変化

受精卵移植

繁殖成績

Roth, 2020をもとに作成

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現在進行中のプロジェクト
ヒートストレスメーターDigital ＆ 酪農家専用気象予測システム
乳用牛に対する熱環境の影響は、地域差、畜舎立地条件、畜舎構造、設置機器等によって大きく異なる既往の研究成果：
ヒートストレスメーター

・個々の酪農経営に適したオーダーメードの環境指標を開発 → ヒートストレスメーター Digital＋
・より精度の高い気象予測技術を活用して、オーダーメードの気象予測システムを開発

酪農家向けスマホアプリ 【うしの天気予報（仮称）】
NQ

NABEQ

NQ

ご清聴ありがとうございました。
北里大学動物飼育管理学研究室では、畜産農家のニーズに応える研究を展開しています。ご意見、ご要望お待ちしております。
研究室HP：https://kitasato-afm.com
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研究室発ベンチャー：ライブストックジャパン合同会社

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