最先端の技術 – 帯広畜産大学

課題:最先端の技術

大学での学びに希望を抱いて「ちくだい」を目指す君たちの可能性は無限大です。そんな君たちと共に学び、新たな世界を創造していくために「ちくだい」も日々進化しています。分野に囚われない研究テーマに挑戦し、イノベーションを起こすのは君だ！

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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。

犬猫の低侵襲治療・インターベンション

犬猫も人と同様、先天性にも後天性にも心疾患があります。人との大きな違いの1つは、体重が少ないことです。特に国内では小型犬や猫が多く、人と比べて小さな心臓とわずかな血液量しかないため、人で可能な外科手術が応用できないことが少なくありません。私は外科と循環器を専門にしており、体重が少なくても適応できる低侵襲な治療法を確立したいと考えています。

”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。

食と遺伝子の関係を科学する

食品を食べた時に体の中では様々な遺伝子の発現変化が起こります。これを調べることにより、健康増進に役立つ機能や成分を探索する研究をしています。また、食品を食べたときの腸内細菌叢の変化をとらえ、体に良い菌を増やし悪い菌を減らす食品や成分を探索する研究も行っています。これらをDNAチップや次世代シークエンサーといった技術を使って研究しています。

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。

物理法則でデータのふるまいを調べる

物理学の法則を使うと、さまざまな自然現象を調べることができます。近年、経済活動から日常生活に関わるものまで、あらゆるものがデータ化されるようになり、そうした自然現象とは無関係と思われるデータも、実は物理法則で調べられることがわかってきました。物理学を学ぶ際の学習データを対象にして、その物理学的ふるまいを調べる研究に取り組んでいます。

世界レベルの食の安全性確保へ向けて

本学の動物・食品検査診断センターは、食品衛生検査の分野で国内唯一の大学内国際規格（ISO/IEC 17025認定）を取得しています。私達はこの検査精度の高い検査室を利用し、農畜産物の安全性をアピールすることで、国産食品の国際競争力強化に貢献したいと考えています。

安全で安心な乳生産物の提供

乳生産における最大の危害とは、牛乳に病原微生物や抗菌性物質などの異物が混入することです。病原微生物の感染によっておこる乳房炎は、これらの異物混入のリスクを格段に高めます。私達は乳房炎原因菌の簡便で迅速で正確な同定手法の確立や、抗菌性物質の慎重な使用法、また、乳房炎をコントロールする効果的な手段の開発に取り組んでいます。

乳牛の周産期管理

妊娠末期の牛は胎子の急成長でルーメン（第一胃）が圧迫されて採食量が落ち、胎子や乳腺へのエネルギー供給のために異化代謝に変化してしまいます。過度な場合は、生まれてくる子牛にも分娩後の母牛にも悪影響を及ぼします。そこで、迅速な対応ができよう血液性状などから異常をリアルタイムで判断できる方法を研究しています。

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。

寄生虫のライフサイクルを目で見る

生きたままの組織や細胞を見る技術をライブイメージングと言います。この技術によってターゲットとなるタンパク質に印をつけることができ、感染の仕組みを詳細に観察できるようになりました。私達はバベシア症に感染した赤血球内や媒介者であるマダニ体内でのバベシア原虫の発育機構などをこのライブイメージングによって解明しようとしています。

病原虫の地球規模での総合的対策

ウィルスや細菌感染に比べて対策が遅れている病原性原虫の早期制圧には、基礎研究と応用研究の融合が必要です。私達は感染して病気が発症するメカニズムの解明から、診断薬、ワクチン開発、治療法の確立、さらにグローバルな情報共有と人材育成まで、総合的な観点から研究成果の社会実装を目指し研究を行なっています。

アズキの安定生産と機械化栽培

日本ではアズキはダイズに次ぐ2番目に重要な豆類で、その約60%は十勝地域で生産されています。私達はアズキの安定生産に必要な種々の農業形質について遺伝解析を実施しています。また、収穫ロスの軽減した機械化栽培体系の確立を目指した草型改良に関する研究や早生アズキ品種開発のための開花関連遺伝子の探索と選抜マーカーの開発も行っています。

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。

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。

ウシの高い受胎率を生み出す技術開発

ウシの子宮内に放たれた凍結精子、母体の自然免疫によって攻撃され、ほとんどが膣側に排出されます。この免疫システムは上皮細胞が病原体を認識して排除する方法と共通であることがわかってきました。私達はウシにも酪農家にも負担をかけないより高い受胎率を目指し、凍結精液技術と受精卵作出方法の開発を行っています。

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。

ヒトにも動物にも起こる自然発生疾患

動物の自然発生疾患であるアミロイドーシスとウシの神経変性疾患に注目し、発生するメカニズムを明らかにする研究をしています。2つの疾患の共通点は、ヒトを含めた様々な動物にも起こる疾患であり、病理診断ができても有効な治療法がまだありません。目指しているのは難治性疾患の病態解明と、診断・治療法の開発に有用な知見を見つけることです。

犬猫の悪性黒色腫を克服

色素（メラニン）をつくる細胞のメラノサイトが癌化した悪性黒色種（メラノーマ）は犬猫の難治性疾患のひとつで、私達は完治させることを目標に新たな治療法を研究しています。また、早期発見のためにバイオマーカーの開発も検討しています。

母牛と子牛を長生きさせたい

乳牛の分娩に伴った疾患で死なせないために、早期診断や予兆発見、病態解析に応用できる血中バイオマーカーの探索に着手しています。また、研究の対象を広げ、子牛の骨折治療の研究もしています。子牛の骨折治療には各種制約があるため、実践可能で融通性が高い手段が求められており、“Better”な治療法の開発と改良に取り組んでいます。

無機固体物質の新機能開発

ゼオライトや金属酸化物などの無機固体物質の細孔（小さい孔）とその内部に存在する金属イオンを利用したガス吸着、触媒反応、発光特性の効率化を目指し、新規材料の開発を行い、物質材料化学の分野から農畜産業に貢献したいと考えています。最近では天然物由来の材料にも着目しています。

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。

古い品種の能力を生かした新たな品種づくり

「スペルトコムギ」という小麦の古い在来品種は、不良環境への適応能力など近代の小麦にはない優れた特性を持っていることが分かってきました。また、パンにしたときの独特の味や香り、高い栄養価から現在再び栽培が広がっています。私たちは、「スペルトコムギ」の遺伝資源としての価値を再評価し、大学発の新たなパン用コムギ品種の開発にチャレンジしています。

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。

作物の栽培北限北海道の挑戦

北海道は私達が日常食している主な作物の栽培北限でありながら、日本の食糧基地でもあります。この栽培限界地域での安定的な作物生産は日本の死活問題です。私達は、寒冷地に適した品種改良に必要な遺伝子探索を行い、環境や天候に強く、効率的に育つ作物開発の研究をしています。また、アレルギー疾患の人も食べられる作物のアレルギー低減化も目指しています。

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。

氷のエネルギーを活用する

雪氷・凍土は物や空間を冷やす冷熱源として利用でき、電気を使わず低温・高湿度の室内環境を創り出すことができる。この室内環境は農作物の長期貯蔵に最適であることから、寒冷な気候で農業が盛んな北海道において使わない手はありません。私は氷の冷熱を効率良く利用できるアイスシェルターシステムについて研究開発を行っています。

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。

家畜伝染病の事前対策の重要性

1軒の酪農家で家畜伝染病が発生した場合、地域経済全体に影響を及ぼす可能性があります。このような事態になる前に、緊急時の行動指針を地域で話し合っておくことで、実際に被害が起きた時に迅速かつ円滑な対応ができ、被害を最小限にできると考えています。では、どのような取り決めや訓練が必要なのか、私達は地域単位から産業単位まで包括的に研究しています。

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。

国産小麦でおいしいパンをつくる

日本で食べられているパンのほとんどは外国産小麦で作られいて、パンに合う国産小麦はなかなか生産されませんでした。しかし、ここ数年で次々と高品質な国産小麦が作られるようになり、遂に100％国産小麦のおいしいパンが市場に出るようになりました。私達は国産小麦の品質特性や加工方法などを研究し、国産小麦のおいしいパンを応援しています。

十勝産ナガイモの食品機能性

北海道十勝地方はナガイモの産地として知られ、品質の良さから海外へも輸出されています。ナガイモは、古くから漢方薬として胃腸虚弱等の効用があると伝承されています。私たちもナガイモの消化器官に対する機能性について興味を持ち、大腸ポリープの発症抑制効果を見つけ、ナガイモ特有の食品機能性を見出そうと研究しています。

食品由来の機能性成分で食肉製品の品質を改善する

ソーセージやハム、ミートパティ等の食肉製品の品質は、味や色調、保存性、脂質の酸化など様々な要素によってコントロールされています。私たちはこれまでヒトの健康維持に良いと考えられてきた健康機能性成分を食肉製品の品質向上にも活用できないかと考え、生活習慣病予防に役立つかつ安全で高品質な食肉製品の開発を目指しています。

「おいしい」を生み出す乳酸菌の探索

ヨーグルトやチーズなどの発酵食品の発酵過程で利用される乳酸菌は、漬物、みそ、しょうゆ、お酒などに使われている乳酸菌と同様に、人々の身近なところに生息しています。私達は安全でおいしい食品の製造につながるような新しい乳酸菌の株を地元で探索し、地域の特色ある加工食品を創出したいと考えています。

食肉の“熟成”とはなにか？

肉質は時間と共に変化し、人が食べておいしいと感じる“熟成”という現象が起きます。家畜の品種や温度の状態など様々な要因と熟成のメカニズムを研究しています。また、エゾシカやダチョウなどの野生動物を食肉資源とした場合の適切や熟成期間についても調べて、少しでも地元の生産者や生産に関係する人たちに貢献して行きたいです。

謎多き脂質・スフィンゴ脂質

脂質の中でも動植物共通に存在するスフィンゴ脂質に着目し、食品の機能性や身体との関係を探っています。化粧品にも使われていて、「肌に良いなら皮膚と深い関係にある腸でも効果があるかもしれない」と研究を進めるうち、腸の炎症を抑える効果がわかってきました。

おいしくて身体に良い食品をデザインする

塩、砂糖、脂を減らすなど身体に良いとされる食品は“おいしくなさそう”というイメージを持っていませんか？私達は食品の複雑な物理化学的性質が製造過程でどのように変化するのかに着目し、栄養成分の消化性、吸収性をコントロールしながら、おいしくて一人ひとりの身体に良い食品を選べるようにしたいと研究しています。

後天的遺伝子発現に影響する家畜の飼養環境

飼育環境や飼料、母体の栄養状態は、子の発育や大人になった時の繁殖性に関係しています。これは後天的な要因によって、発現する遺伝子に差が生じるからで、この研究分野を“エピジェネティクス”と呼んでいます。私達は家畜とヒトに共通な遺伝子発現調節メカニズムに着目し、特に周産期の母親の環境と子供の発達の関係を解明を目指しています。

体外受精卵の遺伝的安全性を確保する

生殖工学とは体内で起こる複雑な受精現象を体外で人為的に制御する技術です。これにより、多くの動物種で体外受精卵の作出が可能になり、効率的に産仔を得られるようになりました。しかし、この技術には受精卵の染色体異常を誘発するリスクがあることがわかってきており、私達は作出する胚の遺伝的安全性の確保を目指した研究をしています。

複数の胃を持つ反芻動物の代謝機能の違いを追う

反芻動物は反芻胃をもつことが特徴で、単胃動物とは消化・吸収の仕組みが違い、そのため代謝ホルモンの作用などメカニズムも大きく異なります。そこで各種代謝ホルモンの測定技術を開発して代謝メカニズムの違いを把握することで、家畜の成長促進をはじめとした効率的な飼養システムを構築しようとしています。

生殖機能と副腎皮質ホルモンの関係を探る

卵子から排卵に至る卵巣機能などに副腎皮質ホルモンの影響は無いと長年思われ、未解明のままでした。しかし、私達はウシをモデルに卵子の形成、受精、胚発生において副腎皮質ホルモンが関与していることを明らかにしました。この研究から得られた知見を体外胚の生産に反映させ、家畜の生産性向上を目指しています。

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。

和牛のおいしさを測るカメラ

和牛の肉質を評価する上で重要な脂肪交雑の状態を、枝肉のまま撮影して評価できるカメラを数種類開発し、大学発ベンチャーを立ち上げました。今では国内外で利用されるようになり、脂肪交雑を評価する標準的な撮影装置に位置づけられています。今後はフィードバックされた大量のデータを検証し、さらなるおいしさの追求をしていきます。

真菌が引き起こす病気のメカニズムを追う

カビや酵母、キノコは、まとめて「真菌」と呼ばれます。真菌は私たちの生活になくてはならないものですが、一方で、一部の真菌は、食品を汚染する毒素（カビ毒）を作ったり、ヒトや動物に感染症を引き起こしたりします。私達は「アスペルギルス」などの身近なカビが起こす病気のメカニズムを解明し、病気の治療や検査方法開発に貢献することを目指しています。

課題:最先端の技術

農畜産業を救う工学

農畜産業を救う工学

品種改良

品種改良

バイオテクノロジー

バイオテクノロジー

生産管理システム

生産管理システム

未来のスマート農業

未来のスマート農業

品質判断技術

品質判断技術