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[국내논문] 초음파측정 활용 고급육형 한우개량을 위한 선발반응 Monte Carlo 모의실험
Monte Carlo Simulations of Selection Responses for Improving High Meat Qualities Using Real Time Ultrasound in Korean Cattle 원문보기

한국동물자원과학회지 = Journal of animal science and technology, v.45 no.3, 2003년, pp.343 - 354  

이득환 (한경대학교 동물생명자원학과)

초록
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고급육형 한우개량을 위하여 현행 실시하고 있는 한우 후대검정에서 조사되는 배장근단면적, 등지방두께 및 근내지방도 등에 대한 유전적 개량량과 초음파 측정장치를 이용한 해당 형질들의 육질판정자료에 의한 간접선발시 유전적 개량량을 모의실험을 통하여 추정하고 상호 그 효율성을 비교하였다. 본 연구에 적용된 Monte Carlo 모의실험은 각 설정 모형별, 표현형 선발 및 다형질 BLUP 추정방법에 의한 육종가 추정치에 의한 선발을 적용하여 각각 10반복씩 반복 실험하였다. 각 모형별 모의실험방법은 종축집단의 크기 및 세대 수 그리고 설정모형을 동일하게 설계하였으며 수컷 100두와 암컷 2,000두의 기초집단으로부터 매 세대 수컷 20두와 암컷 1,000두를 3가지 형질에 동일한 가중치를 두어 10세대 동안 선발하였다. 최종 생성된 자료를 이용하여 유전적 개량량을 추정하였고 이를 각 모형별, 선발방법별로 비교, 분석하였다. 분석결과 현행 실시하고 있는 한우 후대검정과 유사한 모의실험에서의 각 형질별 육종가 추정치에 의한 선발시 유전적 개량량과 비교한 결과, 초음파 측정치와 도축 실측치 간의 유전상관을 0.81-0.97으로 가정하고 암, 수 모두 초음파 측정자료를 조사한다는 가정으로 초음파 측정치의 육종가에 의한 선발을 실시할 때, 1.66${\sim}$2.44 배의 개량 효율성이 있는 것으로 추정되었으며 이들 상관을 0.63${\sim}$0.68으로 가정한 모의실험에서는 1.18${\sim}$2.08 배의 개량 효율성이 있는 것으로 추정되었다. 따라서 고급육형 한우개량을 위한 초음파 측정치를 이용한 검정방법을 활용하고 이를 이용한 종축선발을 실시할 때 개량효율을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 사료되었다. 반면에 각 형질별 개량효율성을 살펴보면 개량효율성이 가장 낮은 형질은 근내지방도로써 이는 표현형 변이가 상대적으로 낮은 형질에 선발의 가중치를 동일하게 가정한 것에 기인된 것으로 사료되며 따라서 근내지방도의 변이를 크게 할 수 있는 자료조사방법의 변경, 또는 선발의 가중치를 높이는 방법에 대한 연구가 필요할 것으로 사료되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Simulation studies were carried out to investigate the responses of selection for three carcass traits (longissimus muscle area: EMA, fat thickness: BF, and marbling score: MS) based on either adjusted phenotypes (APH) or estimated breeding values (EBV) in multivariate animal model with different br...

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

  • 국내에서 이에 대한 연구를 살펴보면 주와 김(2002)은 초음파 측정치를 이용한 모의실험을 위한 모형을 개발하기 위한 연구를 시도한 바 있으나 초음파 측정치를 이용한 검정방법별 유전적 개량량을 추정한 연구는 아직 시도된 바가 없다. 따라서 본 연구는 모의실험을 통하여 기존의 후대검정에 따른 유전적 개량량과 생체단층촬영기법을 이용한 검정방법별 유전적 개량량을 비교 검토하여 고급육형 한우개량사업을 위한 검정모형을 도출하고 그 효율성을 알아봄으로써 새로운 검정체계를 도출, 제시하고자 본 연구를 수행하였다.
  • 본 연구를 위해 수행한 모의실험은 현실 타당성에 근접하기 위한 육종계획과 관련된 다수의 검정모형을 설정하고 이에 대한 모의실험을 실시하였다. 모의실험 방법은 Monte Carlo 모의실험으로도 일컬어지는 Stochastic 모의실험 방법을 택하였다.

가설 설정

  • 개체별 해당형질들에 대한 육종가 생성은 다형질 정규분포함수에서 Cholesky decomposition 방법으로 다수의 형질을 동시에 임의 생성하였으며 임의오차에 대한 생성은 e~MVN(0, I(cid:8729)R) 의 가정하에 다형질 정규분포함수에서 동시 생성하였다. 또한 각 형질별 반복기록이 없는 것을 가정하였다. 본 모형을 식으로 표현하면 다음과 같다.
  • 종축의 육종가 추정방법은 상기의 모형에 적합하여 매 세대 preconditioned con- jugate gradient 방법을 이용한 다변량 BLUP 추정(Tsuruta 등, 2001) 방법으로 추정하였으며 각 형질별 육종가의 표준화한 값에 동일 가중치를 부여하여 선발지수식을 계산하였고 지수에 의한 상위 종축을 선발하였으며 선발된 종축은 임의교배를 실시하였다. 자료생성 및 분석의 일부를 변형한 6가지 가정된 모형에서 표현형에 근거한 선발과 육종가에 근거한 선발 및 검정모형은 다음과 같이 가정(Table 2)하여 실시하였다.
  • 즉 숫소 100두 및 암소 2,000두의 혈연관계가 없는 기초 집단축를 이용하여 매세대 숫소는 20두씩 선발하였으며 암소는 1,000두씩 선발하였다. 번식에 활용하는 연령은 수컷의 경우, 후대검정까지 필한 6세부터 10세까지 5년간 활용하는 것을 가정하여 년당 4두씩 선발하였으며, 암컷의 경우는 번식가능 연령인 3세부터 8세까지 6년간 활용하는 것을 가정하여 년당 167두씩 선발하였다. 또한 Model 1에서 고려한 도체형질들 (EMA, BF, 및 MS)에 대한 기록은 세대별 선발된 종모우의 자손 중 숫송아지만 기록을 갖는 것으로 가정하였고 종모우, 종빈우 및 종축선발에 탈락한 암송아지 모두는 기록이 없는것으로 가정하였다.
  • 번식에 활용하는 연령은 수컷의 경우, 후대검정까지 필한 6세부터 10세까지 5년간 활용하는 것을 가정하여 년당 4두씩 선발하였으며, 암컷의 경우는 번식가능 연령인 3세부터 8세까지 6년간 활용하는 것을 가정하여 년당 167두씩 선발하였다. 또한 Model 1에서 고려한 도체형질들 (EMA, BF, 및 MS)에 대한 기록은 세대별 선발된 종모우의 자손 중 숫송아지만 기록을 갖는 것으로 가정하였고 종모우, 종빈우 및 종축선발에 탈락한 암송아지 모두는 기록이 없는것으로 가정하였다. EMA, BF 및 MS에 대한 육종가 및 임의오차에 대한 자료생성은 Table 3에 제시한 해당 형질들에 대한 (공)분산 성분을 모수로 이용하였다.
  • EMA, BF 및 MS에 대한 육종가 및 임의오차에 대한 자료생성은 Table 3에 제시한 해당 형질들에 대한 (공)분산 성분을 모수로 이용하였다. 해당형질에 선발방법은 숫송아지를 후대검정에 공시한다는 가정하에 자손들의 표현형에 근거한 선발과 육종가 추정치에 근거한 선발로 구분하였다.
  • 모형 3(Model 3)에서는 도축에 의한 육질 자료 실측치 대신 초음파 측정(Real-Time Ultrasonic Measures) 자료에 근거한 선발을 가정하였다. 즉 종모우의 선발대상인 20~22개월령된 숫송아지에서 초음파 단층촬영기법에 의한 LEMA, LBF, 및 LMS 측정치들을 모두 조사한다는 가정하에 이들 자료에 근거하여 매 세대 20두씩, 2세때 종모우를 선발하고 2~4세에 종축으로 활용하는 것을 가정하였다(7두선발/년).
  • 가정하였다. 즉 종모우의 선발대상인 20~22개월령된 숫송아지에서 초음파 단층촬영기법에 의한 LEMA, LBF, 및 LMS 측정치들을 모두 조사한다는 가정하에 이들 자료에 근거하여 매 세대 20두씩, 2세때 종모우를 선발하고 2~4세에 종축으로 활용하는 것을 가정하였다(7두선발/년). 단 암송아지는 초음파 측정자료가 없는 것을 가정하였다.
  • 즉 종모우의 선발대상인 20~22개월령된 숫송아지에서 초음파 단층촬영기법에 의한 LEMA, LBF, 및 LMS 측정치들을 모두 조사한다는 가정하에 이들 자료에 근거하여 매 세대 20두씩, 2세때 종모우를 선발하고 2~4세에 종축으로 활용하는 것을 가정하였다(7두선발/년). 암송아지는 초음파 측정자료가 없는 것을 가정하였다. 종빈우의 번식에 공용되는 시기는 Model 1 과 동일하게 가정하였다.
  • 암송아지는 초음파 측정자료가 없는 것을 가정하였다. 종빈우의 번식에 공용되는 시기는 Model 1 과 동일하게 가정하였다. 초음파 및 도축 측정 형질들 (6가지 형질)에 대한 육종가 및 오차에 대한 자료생성은 이와 김(2003)이 추정하여 제시한 유전 및 잔차 (공)분산성분 행렬(Table 3) 을 이용하였다.
  • (공)분산 성분을 Table 3에 제시된 값 대신 Table 4에 제시된 값을 활용하였다. 이는 도축 직전인 약 22개월령에 거세우에서 조사된 자료를 이용한 추정치(이와 김, 2003)가 종축 선발을 위한 검정방법을 고려할 때, 다소 현실성이 결여된다고 사료되어 도축 실측치와 초음파 측정치와의 상관이 다소 낮게 조정한 (공) 분산성분을 모수로 가정하였다.
  • 78으로 표현형에 의한 선발에서의 그것보다 다소 높은 신뢰도를 보이고 있음을 알 수 있었다. 이때 고려한 유전상관은 EMA와 BFe (cid:109)0.50으로 높은 부의 상관을 갖는 것을 가정하였고 EMA와 MS간에는 0.16으로 낮은 정의상관을 갖는 것으로 가정하였으며 BF과 MS간에는 0.18으로 낮은 정의 유전상관을 갖는 것을 가정하여 모의 시험하였다. 여기서 모의실험에 고려한 이러한 모수들은 실제 한우 도체성적에서 추정한 유전 모수(이와 김, 2003)를 적용한 것이기 때문에 어느 정도 신뢰할 수 있을 것으로 사료된다.
  • 5, 6, 및 7에 제시하였다. 비록 Model 3 및 Model 4에 이용된 유전 및 환경 (공)분산성분이 실제 자료를 통하여 추정되었다고는 하지만 이는 거세우의 출하직전 초음파 측정치를 이용한 모수 추정치인 반면에, 종모우로 선발가능한 숫소가 비거세우이고 장기비육은 종모우로써의 활용가치가 저하된다는 현실성을 고려할 때, 초음파 측정치와 도축 실측치와의 상관이 다소 낮아 질 수 있다는 가정하에 동일형질에 대하여 초음파 측정치와 도축 실측치와의 유전 (공)분산성분을 다소 낮게 조정하였으며 여기서 가정한 유전상관은 EMA-LEMA에서 0.66, BF-LBF에서 0.68, 및 MS-LMS에서 0.63 이었다. 본 모형에서 표현형 선발에 의한 유전적 개량량을 살펴보면 10년 동안 초음파 측정치에 의한 선발시 EMA의 개량량은 1.
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참고문헌 (7)

  1. Brethour, J. R. 2000. Using serial ultrasound measures to generat models of marbling and backfat thickness changes in feedlot cattle. J. Anim. Sci. 78:2055-2061. 

  2. Falconer, D. S. and Mackay, T. F. C. 1996. Introduction to Quantitative Genetics. Longman Group Ltd. Essex, England. 

  3. Lee, D. H. and Kim, H. C. 2003. Genetic relationship between ultrasonic and carcass measurements for meat qualities in Korean steers. Asian-Aust. J. Anim. Sci. 2003: (in process). 

  4. Meuwissen, T. H. E. and Luo, Z. 1992. Computing inbreeding coefficients in large populations. Genet. Sel. Evol. 24:305-313. 

  5. Stelzleni, A. M., Perkins, T. L., Brown, A. H. Jr., Pohlman, F. W., Johnson, Z. B. and Sandelin, B. A. 2002. Genetic parameter estimates of yearling live animal ultrasonic measurements in Brangus cattle. J. Anim. Sci. 80:3150-3153 

  6. Tsuruta, S., Misztal, I. and Stranden, I. 2001. Use of the preconditioned conjugate gradient algorithm as a generic solver for mixed-model equations in animal breeding applications. J. Anim. Sci. 79: 1166-1172. 

  7. 주종철, 김내수. 2002. 한우의 개량체계 모의실험을 위한 모형개발. 한국동물자원과학회지 44:507- 518. 

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