为提高牛奶和牛肉的品质及生产效率，日本的畜牧业多年来一直在推进牛的品种改良。北海道大学的川原学副教授的研究团队正致力于加快育种速度的研究。目前已成功地利用在体外培养10天的受精卵诞生出了牛仔。通过在受精卵阶段分析基因组（全部遗传信息），预计可大幅缩短育种周期。到2050年，有望普及使用受精卵的“基因组育种”。
利用新方法在体外培养的牛受精卵（图片由北海道大学川原副教授提供）
哺乳动物的受精卵最初是一个单细胞。通过反复分裂生长变成“囊胚”状态，形成将来发育为胎儿的部分和发育为胎盘的部分。人和小鼠的囊胚会在子宫中着床，进入妊娠状态，胎儿逐渐生长。而牛的受精卵即使成为囊胚也不会着床，还会继续分裂一段时间。
北海道大学的川原副教授表示：“即使同为哺乳动物，牛的发育过程也与人和小鼠不同，研究相对落后”。牛的受精卵以前最多只能在体外培养8天，即从受精后到分裂成囊胚时。川原副教授和当时的研究生秋泽宏纪（现为美国马萨诸塞州大学的博士研究员）等人与东京农业大学等合作，成功地将牛的受精卵在体外培养了10天以上。
体外受精后的前8天在微小的培养液中培养胚胎，然后转移到培养液浸透的凝胶上继续培养。培养液中加入了大量营养成分。通过这些努力，胚胎在第9天以后也会继续细胞分裂并生长。将其移植到母牛的子宫中后，母牛成功妊娠，并正常分娩出小牛。
通过延长牛受精卵的体外培养时间，可以详细研究牛的发育过程。对人和小鼠的胚胎的研究已经实现了可以分化成所有体细胞的胚胎干细胞（ES细胞）等，还发现了iPS细胞。未来也有望在牛身上开发各种干细胞。
体外受精培养的胚胎移植在牛的育种和繁殖中被广泛采用。为了提高妊娠的成功率，筛选优质胚胎进行移植是很重要的。如果能较以往进一步延长胚胎的体外培养时间，剔除劣质胚胎，就可以实现更严格的筛选，有助于提高妊娠的成功率。
川原副教授预测，今后还有望大幅加快牛的育种。育种时选择优良的种牛非常重要。以前为确认种牛的能力，要哺育成成牛后进行繁殖，再调查出生的牛的品质。近年来，通过详细分析公牛的基因组，无需进行繁殖即可预测其能力。
今后在受精卵阶段就有望评估基因组。因为受精卵在体外培养的时间越长，胚胎的细胞数量也就越多，所以可以采集部分细胞高精度分析基因组。在传统的培养技术中，胚胎的细胞数量较少，很难采集到分析基因组所需的几十个细胞。利用受精卵的基因组分析进行育种的方式，有可能到2040～2050年前后被广泛使用。
通过改良还有望削减温室气体
| 牛受精卵移植和育种的相关动向与前景 | |
| 1890年 | 在兔子身上首次成功实现哺乳动物的受精卵移植 |
| 1964年 | 农林省畜产试验场的杉江博士等通过非手术方式成功实现牛的受精卵移植 |
| 1973年 | 实现冷冻保存的牛胚胎（受精卵）移植 |
| 1982年 | 成功实现牛的体外受精 |
| 2010年前后 | 利用基因组分析的“基因组育种”普及 |
| 2021年 | 成功移植在体外培养10天的牛胚胎（受精卵） |
| 2040年前后 | 在受精卵阶段分析基因组的基因组育种实现实用化 |
| 2050年前后 | 分析受精卵的基因组育种普及 |
作为家畜，牛的繁殖一般采用人工授精方式。在过去，一直根据繁殖出生的牛的成绩和血统信息来推测种牛的能力，筛选候选种牛。这种筛选需要花费大量的时间和金钱。肉牛筛选一头种牛需要4～5年的时间，耗资约1500万日元。奶牛则必须将繁殖出生的母牛饲养大来调查产奶量。
随着基因组解码技术的进步和研究的发展，情况发生了显著变化。现在已经可以从公牛的基因组中预测其作为种牛的能力。利用基因组分析的“基因组育种”从2010年前后开始普及，牛的品种改良速度大幅加快。日本国内方面，家畜改良事业团和畜产试验场也在致力于根据基因组调查种牛和繁殖用母牛的能力的“基因组评估”。
通过育种提高牛奶和牛肉的品质及生产效率有助于改善农户的经营，消费者也能以合理的价格享用优质的牛奶和牛肉。另一方面，畜牧业是大量排放甲烷等温室气体的产业。包括增加奶牛的产奶量在内，提高生产效率在减少温室气体方面也有重要意义。随着家畜育种目的的扩大，关于发育和繁殖的研究也变得越来越重要。
日文：越川智瑛、《日经产业新闻》，2021/11/05
中文：JST客观日本编辑部
