環境と生き物 – 帯広畜産大学

課題:環境と生き物

帯広・十勝の自然環境を見つめれば世界が見えてきます。共存共栄、食物連鎖、気候変動、環境問題、様々な地球規模課題の解決を目指して身近な自然を教材に研究を始めてみませんか？

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異なる”もの”に共通して使える数理科学

数理生物学・統計物理学という数学・生物学・物理学が交わる境界で研究をしています。まとめて数理科学と呼ばれたりもして、研究のどの場面でも基本的に数学は頻繁に現れます。数理科学では考察対象の”もの”が変わっても、同じような方法が使えることがあります。実際に生物多様性、感染経路は今までの研究に関連しています。工学的な応用はこれからの課題の一つです。

”かしこく”動くパワフルな農業機械

十勝の広大な畑作地帯で働く大型のトラクタや作業機はパワフルで魅力的です。しかし、農家数の減少にともない増加する耕地面積を少ない人材で栽培するには、かしこく動く機械とそれを管理するシステムが不可欠です。最新のテクノロジーを駆使した先進的農業と環境保全を両立させる未来のスマートシステムを開発していきます。

野生動物と共に生きる方法-リスの例

帯広畜産大学構内には多くのエゾリスが生息しています。リスが自由に生活できるキャンパスの環境はすばらしいのですが、そうであるための理由がちゃんとあります。リスが生きていくための餌、巣、そして安全に移動できる経路が無ければ、リスはいなくなってしまいます。私たちは、動物のいる理由を調べて、動物がいなくならないようにそれを保つ研究をしています。

植物病原体の変異の謎を解き明かす

「いもち病おたく」と自他共に認める病原菌好きです。ある種の病原体に効く抵抗性品種を作ったとしても、変異していくことでその抵抗性品種が効かなくなることがあります。まさにイタチごっこです。そこで、病原体の変異そのものの法則を知ることで根本的かつ迅速な対抗手段を見つけようとしています。

原虫病の疫学調査と病原性解明

バベシア原虫は世界中の家畜に多大な経済的被害を与えています。私達は新規治療薬・ワクチンの標的につながる重要な分子を見つける研究を行なっています。その他にも、マラリア原虫はヒトの病原体として有名ですが、家畜に感染するマラリア原虫というものもおり、私達はその世界的な分布や病原性について調査を行っています。

もしかして私もトキソプラズマ感染者？

世界人口の2～3割が症状がないため気づいていないトキソプラズマ原虫の感染は、妊婦の場合、流産や死産、胎児の感染による障害化などにつながる可能性があり、特に十分な注意が必要です。私達は宿主防御機構の解明や病原性発現機序の解明等の基礎研究を推進しています。また、人間の身近にいるペットに着目し、問題となる寄生虫の感染状況調査を行なっています。

深刻化している牛ピロプラズマ病制圧に挑む

家畜動物に発熱や貧血などの消耗性疾患を引き起こす牛ピロプラズマ病は、世界で深刻な経済的被害をもたらしています。制圧するために私達は、分子疫学調査による実態把握、媒介者であるマダニの調査、汚染国に合わせたワクチンの開発などを行っています。また合わせて国際的共同研究ネットワークの構築にも積極的に取り組んでいます。

犬糸状虫: フィラリアをうつさない蚊を作る

犬糸状虫はフィラリアとよばれ、蚊にうつされる犬で最も需要な寄生虫です。予防薬と呼ばれる薬を一生投与しなければ感染を防ぐことはできません。しかし、予防薬は犬に無害とは言えず、より本質的な対策が必要です。そこで蚊がこの寄生虫をうつさなければと考え分子生物学・ゲノム編集技術などを駆使して「犬糸状虫をうつさない蚊」を作るべく研究を行っています。

牛の元気は草を栄養に変える微生物のおかげ

実はウシなどの反芻動物・草食動物は自身には草を消化する能力がありません。お腹の中に生息している膨大な数の微生物が食べた草を分解・発酵し、栄養素に変換しています。これらの微生物のバランスが崩れると代謝性疾患を起こし、消化や栄養の吸収が円滑に行えません。私達は動物の消化機能として微生物の最適なバランスを探求しています。

家畜の遺伝的特徴と環境要因の関係を紐解く

ニワトリの産卵数、卵サイズ、卵殻色などの遺伝形質を決めている遺伝子機構を制御し、安定的な養鶏経営に貢献したいと考えています。また、鶏卵の味に関わる遺伝と環境要因を研究し、おいしい卵の開発も目指しています。

地域に特化した作物栽培システムを構築

高収量かつ環境負荷の少ない農業を実現するためには、土壌固有の養分や水分の保持力を把握し、適正な栽培管理をすることが大変重要です。私達は地質学的な知見を考慮しながら、その土地の成り立ちを解明し、地域ごとの土壌の物理性、化学性の状態を明らかにし、その地域で利用できる作物栽培システムの構築を目指しています。

ワイン用ブドウの凍霜害を減らせ

冬の寒さが厳しい北海道のワイン用ブドウ栽培では、しばしば凍霜害が発生し、ブドウの収量が低下したり、酷いときにはブドウの木が枯死することもあります。私達は、ブドウの凍霜害発生機構や季節的な耐寒性変化が起こるメカニズムを調べ、北海道の環境に適した凍霜害対策の確立を目指しています。

人の営みと生物多様性の維持の両立

人口減少に伴う土地の放棄や温暖化対策のためのエネルギー開発など新たな局面を迎える日本では、これまでと異なった土地利用戦略が求められています。私達は、人の生活の中で如何に自然環境を活用しつつ保全するのかを検討し、生物多様性に配慮した土地利用戦略や人の生業を活かした新たな保全戦略の研究開発を行っています。

病原体を運ぶ害虫の無害化

植物や動物の病気の多くは、昆虫を介して伝搬されます。これまで、このような媒介性害虫を防除することで動植物の病気を抑制してきましたが、殺虫剤抵抗性の発達により媒介性害虫の防除が困難になりつつあります。私たちは、生物防除や生物学的栄養強化などの方法を用いて、病原体を運べない昆虫や環境を作り出せないか研究を進めています。このように応用昆虫学の視点から「食」や「命」を守ることに貢献することを目指しています。

食糧生産を支える土壌の力を引き出す

作物の生産を支える土壌を対象に、肥料を加えるばかりの「足し算」の方法から、土壌の潜在能力を引き出す「掛け算」の方法を研究しています。土壌の変化は周辺の水圏や大気圏などの生態系にも影響を及ぼします。人と自然が共生していくためには自然に対して負荷をできるだけ最小限に留め、かつ安全で高品質な食糧生産を持続する方法を見つけることが重要です。

人類と乳文化の歴史を読み解く

ヨーグルトなどの乳酸発酵食品やバター、チーズなどの発祥や伝播する歴史を追っていくと、そこには大陸に広がっていく人と家畜の暮らし方や食文化の系統が見えてきます。それほど人類と乳文化の関係は深いのです。さらに乳に依存していなかった日本で乳文化がどのように伝搬し、日本食と融合してきたのか研究を進めています。

野生種に宿る魅力を受け継がせよう

バレイショの野生種には病気や害虫に強い性質を持った種や、色や形や味などとても変わったものが多く存在しています。しかし、その価値を品種改良になかなか活かせていません。そこで、野生種の持つ有用な形質を栽培種へ導入する研究をしています。また、収量やデンプン含量と関連がある遺伝領域を探し、遺伝子のレベルから農業形質の向上を目指しています。

十勝の畑に多様性を

十勝地方では、古くからコムギ、甜菜、豆類、馬鈴薯の4つの作物を基幹とした安定的な輪作が行われていました。一方で、これらの作物に加えて新たな作物を栽培したいと考える農家も少なくありません。私達の研究は、世界中に存在する作物の中から、利用価値が高く、経済的な利益をもたらしそうな品種を見つけ出し、十勝への導入を試みようというものです。

農薬や遺伝子組み換えに頼らない病害虫防除

自然生態系で虫が作物を食べることは自然なことです。人間の都合で化学農薬や遺伝子組み換え植物を導入してきましたが、環境に負荷を与えていることは否めません。そこで自然に存在する天敵微生物を用いて病害虫の被害を防ぐ生物的防除を研究し、病害虫を退治するのではなく病害虫と共生できるような農業生態系を目指しています。

効率的な資源循環のために適切な堆肥利用を

家畜のふん尿や生ゴミは作物育成に有効な有機肥料になります。しかし、不適切に管理すると逆に環境汚染の要因となってしまいます。そこで、適切なふん尿資源化と持続可能な循環システムを開発し、技能や技術を根付かせることも視野に入れた「環境と人にやさしい酪農体系」を構築したいと考えています。

積雪寒冷地における水と土と緑の保全

河川水質を指標として、持続的農業と水環境の保全を両立可能な農林地流域の土地利用のあり方を考察します。また、国土の保全・防災に貢献する緑化の役割として、草本植物の根系を含む土層の力学的特性と斜面の保全について研究しています。こうした「水と土と緑の保全」をつなぐ次世代の人材育成（高大連携・環境教育等）にも積極的に携わっています。

ロボット技術で農業の担い手不足に対抗

北海道でトラクタが導入されて約60年が経過し、農業機械の発達によって十勝の農業は我が国をリードする最先端の大規模農業に発展してきました。しかし、急速な少子高齢化による労働力不足は深刻で、大規模農業を維持、発展させるには無人トラクターのようなロボット技術を導入していくが一つの解決策だと考えています。

生産から消費まで持続可能な食の循環

日々の食べ物が私達の口に入るまでにどのような環境負荷をかけているでしょうか。例えば、生産段階での動物の排泄物、加工段階での廃棄物、輸送や貯蔵に使うエネルギーなどがあげられます。また動物へのストレスの負荷、美しい農村景観の維持など、SDGsの解決に農畜産業は貢献できることがあり、私達は意識と経営の両面からこの課題に取り組んでいます。

多くの要因に左右される農業のリスク計算

農業経営は天候や災害、作物や家畜の病気といった自然環境のリスク、政策変更や価格変動、経営者の健康リスクなど様々なリスクに対処する“リスクマネージメント”の必要があります。私達は今の畜産業の経営に合った共済制度や保険制度の見直しを海外の事例などと比較しながら研究しています。

植物は生き延びる土地を選んでいる

植生・植物ごとにどのような立地に成立・生育するのか？を明らかにする学問を植生学と言います。私達の主な研究テーマは北海道東部の湿原植生の種組成と立地です。どんな植物種がどれくらいの量で出現するかを調査し、地表面の起伏などの立地とどのように対応しているのかを明らかにしています。

植物のかたちの法則性

動物の体は手足や頭など形や役割が異なる器官が集まって構成されており、昆虫の脚はふつう６本と決まっています。これとは対照的に植物の体は、例えば木のようにてっぺんから根元までどこを見ても枝葉が集まった似たような構造の繰り返しです。このような植物における「かたちの法則性」を野外計測と数学理論を用いて研究しています。

森林を分断する道路の生き物への影響

道路建設や宅地開発、農地拡大などによって森林に住む陸生哺乳類が、縮小・分断化されています。例えば道路によって個体群の交流が妨げられ、移動する際に車両と衝突するロードキルが発生しています。私達は動物の生息環境や移動能力などの基礎生態を調べるとともに、動物たちの保全と管理に効果的な対策の検討・効果検証を行なっています。

昆虫標本約20万点収蔵

家畜やヒトに病気を媒介する蚊、アブ、マダニ等の吸血害虫の生態をはじめ、昆虫等の分類・生活史や、環境と昆虫相（環境の変化が昆虫群集にどのような影響を及ぼすのか）に関する研究を行っています。研究室には昆虫標本約20万点を収蔵しており、標本を活用した分類学・比較形態学の研究も行えます。

植物と菌類の切っても切れない関係

植物は自身に適した植物共生菌（カビ、きのこのなかま）が生息しないところでは、成長することができません。これらの共生菌は、新しい植物が定着する前から胞子などの形で土壌中で植物が来るのを待っており、根などに共生して無機養分を吸収して植物の成長を助けています。このような植物と菌類の共生関係を観察し、森や耕作地の土壌で起きている生態と環境変化の関係を明らかにします。

食糧や生物多様性をもたらす昆虫の生態解明

急速な気候変動や人の移動の増加は、害虫の増加や花粉媒介昆虫の減少を引き起こし、作物の生産量を減らしてしまいます。問題をとなる昆虫の個体数を適正に維持するには、農業生態系においてこうした昆虫が他の生物とどのように関係するのかを知る必要があります。私達は昆虫の生態の解明で、食糧生産や生物多様性維持といった世界的な課題の解決に取り組んでいます。

リスやモモンガが住む北海道の森林

ヒトは森林資源の恩恵無しでは生きていくことが出来ません。そんな森林資源とそこに住む野生動物との関係を考えることは、私達に森林との共生の大きなヒントを与えてくれます。私達は北海道の天然林をフィールドにして、リスやモモンガといった樹上性リス科動物を観察しています。彼らが何を食べ、どんな巣作りをしているのか研究を続けています。

植物共生菌で食の生産と機能性向上を目指す

植物と共生する有用微生物は、植物の生育促進や環境変動への適応能に大きく貢献しています。私達は植物への感染と共生のしくみを調べ、植物の生育や環境適応能の改良をはじめ、農産物の保存性やその付加価値の向上を目指した研究に取り組んでいます。

ゲップのメタンを減らして地球温暖化防止を

反芻家畜は微生物の力を借りて草を消化する際、メタンガスを生成しゲップとして大気中に放出します。食べたエサの10%程のエネルギーがこのメタンとして、牛乳や肉生産に使われないまま失われます。またメタンガスは二酸化炭素の25倍地球温暖化に及ぼす影響は大きいです。エサを工夫してゲップのメタンを減らし、エネルギー損失や地球温暖化を防ぐことを目指します。

乳牛の遺伝的改良を支えている雄牛

日本ではホルスタイン種の雌牛の遺伝的改良により乳生産量が増え続けています。その遺伝的改良を担っているのは主に人工授精用の雄牛で、血縁関係やゲノム情報から遺伝的能力を数値化し、生産者との情報共有を進めています。現在は、乳牛の暑熱ストレス耐性の数値化、飼い方に応じた改良方法の開発など、日本の飼養環境に合わせた乳牛へと改良し、国内の酪農業の発展に繋げるための研究をしています。

ヒトと動物を行ったり来たりする感染症

ヒトの感染症の多くは、ヒトとそれ以外の脊椎動物の両方に感染する病原体により引き起こされる「人獣共通感染症」や畜産物など様々な食品に存在する病原体により引き起こされる「食品由来感染症」です。このような病原体によるヒトでの病態発現の分子機序を研究し、新規治療薬や迅速簡便な病原体検出法の開発を介して公衆衛生向上に貢献することを目指しています。

鳥インフルエンザウイルスを水際で防ぐ

多くの人や家禽に致死的な病気を起こすH5N1亜型高病原性鳥インフルエンザウイルスは渡り鳥によって感染が広がりますが、鳥自体には病原性を示すことはありません。家禽や哺乳動物に感染した場合に遺伝子変異が起こり、病原性変化につながるのです。このような仕組みを理解することで、感染症を制御し、パンデミックの発生を防ぐための研究をしています。

動物によって違う化学物質への反応

環境中には、植物毒、天然由来ダイオキシン類などの自然由来の化学物質や、環境汚染物質、医薬品など人工的に合成された化学物質などが多数存在しています。これらの化学物質に対する反応の現れ方は動物種ごとに異なります。その種差が生まれた進化的・遺伝的背景を明らかにすることで、動物への医薬品投与や環境汚染物質の影響を予測することを目的に研究しています。

化学物質と健康被害の関係

殺虫剤や抗生物質、環境汚染物質などが家畜に過度に曝露されることによる生産性の低下や、家畜に濃縮された化学物質が畜産食品を介して及ぼすヒトへの健康被害など、化学物質はヒトや動物の健康を脅かすことがあります。このような化学物質の有害性の評価や毒性が発現する仕組みを研究することで、獣医・畜産・環境分野に貢献したいと考えています。

脳ができるようになること、できなくなること

赤ちゃんは離乳期を経て、摂食や睡眠などの生命活動における概日リズムを獲得し自らの意思で母乳以外の食事がとれるように脳の生理機能が発達します。一方で、パーキンソン病やアルツハイマー病に代表される脳の変性疾患や慢性ストレスによる鬱病を発症すると、できていたことができなくなる現象がおこります。同じ脳の中で発達したり病気を発症したりする機構の解明と治療について研究しています。基礎研究で病気の治療に貢献することを目標にしています。

動物の”知覚・情報処理と生態”の関連性

脳内の情報処理メカニズムにはまだ多くの謎があり、その解明の鍵は神経細胞の情報伝達に関わる糖鎖だと考えられています。脳は領域ごとに役割が異なるため、各領域での糖鎖構造の役割を研究し、情報処理メカニズムの解明を目指しています。また、哺乳類や鳥類、爬虫類の嗅覚の多様性を研究し、動物の知覚と生態の関連性を追求しています。

死んだ動物が教えてくれる“生命の仕組み”

野生動物、家畜、動物園や水族館の生き物など、死んだ動物を解剖して、細胞、器官、骨格などの機能的な働きを分析しています。特に繁殖に関する生殖腺と胎盤の発生を研究中。また、臨床解剖学的データの蓄積を行い、現場の獣医師や獣医師を目指す学生をバックアップするプロジェクトを始めています。生物は死してなお多くを語ってくれます。

課題:環境と生き物

気候変動との関係

気候変動との関係

農畜産業の環境への影響

農畜産業の環境への影響

生態調査で環境を読む

生態調査で環境を読む

野生動物との共存

野生動物との共存

昆虫と環境の繋がり

昆虫と環境の繋がり

生物多様性と進化

生物多様性と進化

土は生きている

土は生きている