본 연구는 Duroc, Landrace, Berkshire, Yorkshire를 기초 축으로 이용한 1003두에 대해 MC4R유전자의 PCR-RFLP를 이용하여 그 다형성을 조사하고 돼지의 일당증체량, 등지방 두께, 사료 요구율, 정육율과 그 유전자형 간의 연관성을 규명하고자 실시하였다. MC4R유전자에 대해 PCR-RFLP를 이용하여 226bp산물을 증폭한후 Taq I 체한효소로 사용하였다. 얻어진 MC4R gene의 유전자 빈도는 품종별로 다르게 나타났다. 통계적 분석을 통하여 각 유전자형에 대한 경제형질과 관련성을 분석한 결과 일당 증체량과 사료요구량은 NN 유전자형을 가진 개체들이 DN이나 DD유전자형을 가진 개체들에 비해 유의적으로 우수한 능력을 보였다(P < 0.05). 하지만 D 대립유전자는 높은 정육율과 낮은 등지방두께에 연관성이 있음을 관찰하였다. 따라서 돼지의 성장과 정육율과 관련된 선발력을 높이기 위해서 MC4R유전자의 다형성분석에서 검증된 PCR marker를 우량돼지육종 계획에 있어 분자생물학적 선발 marker로 사용할 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구는 Duroc, Landrace, Berkshire, Yorkshire를 기초 축으로 이용한 1003두에 대해 MC4R유전자의 PCR-RFLP를 이용하여 그 다형성을 조사하고 돼지의 일당증체량, 등지방 두께, 사료 요구율, 정육율과 그 유전자형 간의 연관성을 규명하고자 실시하였다. MC4R유전자에 대해 PCR-RFLP를 이용하여 226bp산물을 증폭한후 Taq I 체한효소로 사용하였다. 얻어진 MC4R gene의 유전자 빈도는 품종별로 다르게 나타났다. 통계적 분석을 통하여 각 유전자형에 대한 경제형질과 관련성을 분석한 결과 일당 증체량과 사료요구량은 NN 유전자형을 가진 개체들이 DN이나 DD유전자형을 가진 개체들에 비해 유의적으로 우수한 능력을 보였다(P < 0.05). 하지만 D 대립유전자는 높은 정육율과 낮은 등지방두께에 연관성이 있음을 관찰하였다. 따라서 돼지의 성장과 정육율과 관련된 선발력을 높이기 위해서 MC4R유전자의 다형성분석에서 검증된 PCR marker를 우량돼지육종 계획에 있어 분자생물학적 선발 marker로 사용할 수 있을 것으로 사료된다.
The Melanocortin-4 receptor gene (MC4R) regulates the energy balance and the genetic basis of obesity. A polymorphism in the porcine melanocortin-4 receptor has previously shown to be associated with growth, fat deposition and feed intake. In this study, the polymorphism of the gene was studied in s...
The Melanocortin-4 receptor gene (MC4R) regulates the energy balance and the genetic basis of obesity. A polymorphism in the porcine melanocortin-4 receptor has previously shown to be associated with growth, fat deposition and feed intake. In this study, the polymorphism of the gene was studied in several pig breeds of Duroc, Landrace, Berkshire, and Yorkshire. The results showed that the frequencies of MC4R genotype varied among those breeds. Association analyses were also performed between the MC4R polymorphism and average daily gain, feed conversion ratio, backfat thickness and lean percentage phenotypes. The results strongly support that the MC4R polymorphism can be used DNA marker selection indicator for economically important traits for pig breeding program in Korea.
The Melanocortin-4 receptor gene (MC4R) regulates the energy balance and the genetic basis of obesity. A polymorphism in the porcine melanocortin-4 receptor has previously shown to be associated with growth, fat deposition and feed intake. In this study, the polymorphism of the gene was studied in several pig breeds of Duroc, Landrace, Berkshire, and Yorkshire. The results showed that the frequencies of MC4R genotype varied among those breeds. Association analyses were also performed between the MC4R polymorphism and average daily gain, feed conversion ratio, backfat thickness and lean percentage phenotypes. The results strongly support that the MC4R polymorphism can be used DNA marker selection indicator for economically important traits for pig breeding program in Korea.
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문제 정의
따라서 본 연구는 국내 돼지 품종 집단 간에 MC4R 변이 유전자의 빈도 특성을 분석하고, 이를 바탕으로 양돈산업현 장에서 우수한 종돈을 선발하는데 MC4R 유전자 이용의 타당성을 조사하기 위해 돼지 품종의 경제형질인 등지방 두께, 일당 증체량, 사료 요구율, 정육률과 MC4R 유전자 다형성에 대한 관계를 규명하였다.
본 연구는 Duroc, Landrace, Berkshire, Yorkshire를 기초축으로 이용한 1003두에 대해 MC4R 유전자의 PCR-RFLP를 이용하여 그 다형성을 조사하고 돼지의 일당 증체량, 등지방 두께, 사료 요구율, 정육율과 그 유전자형 간의, 연관성을 규명하고자 실시하였다. MC4R 유전자에 대해 PCR-RFLP# 이용하여 226 bp 산물을 증폭한 후 Taq I 제한효소로 사용하였다.
품종별로 샘플수의 차이로 인해 품종별 MC4R 유전자형에 따른 형질별 연관성 분석은 샘플수가 가장 큰 Duroc 품종집단에서만 조사하였는데, Duroc 품종에 대한 MC4R 변이의 형질영향은 연구된 바 없어 이번 연구를 통해 최초로 보고되는 것이다. Duroc 집단내쌔서도.
가설 설정
a,b Values with different superscripts within column are significantly different, P<0.05.
a,b Values with different superscripts within column are significantly different, P<0.05.
제안 방법
반응 조건은 PTC-100 (MJ, USA)를 사용하여, 94℃에서 2분간 denaturation한 후 94℃에서 30초(denaturation), 62℃에서 1분간 annealing, 72 ℃ 에서 1분 20초 extention을 35cycle 수행한 후 마지막으로 72℃ 에서 10분간 최종 extention 과정을 수행하였다. PCR 증폭 산물은 1% TBE agarose gel을 이용하여 확인하였으며, 돼지의 MC4R 유전자 다형성 분석은 제한효소 Taq I 을 이용하여 65℃에서 6시간 동안 처리한 후 2% agarose gel에 전기영동을 실시한 후 유전자형을 결정하였다 (Fig. 1).
조사된 경제형질 측 정치에 대한 MC4R 유전자형의 효과를 추정하기 위해 SAS 8.1 Package/PC[l이를 이용하여 다음과 같은 일반선형 모형(GLM) 분석을 하였으며, 통계 모델은 품종, 성별, MC4R 유전자형을 포함하였다. MC4R 유전자형의 각형질별 효과를 알아보기 위해 최소 제곱 평균치(least square mean)간의 유의성검정을 실시하였다.
대상 데이터
본 연구는 2004년 4월부터 2005년 3월까지 대한양돈협회 산하 검정소에 입식되어 우수한 종돈을 선발하기 위해 측정된 형질인체중 30 kg부터 체중 90 kg에 도달할 때까지의 일당증체량, 사료 요구율, 등지방 두께 정육율 자료를 이용하였다 (Table 1).품종별로는 Duroc, Landrace, Berkshire, Yorkshire를 포함하고 있으며, 공시축의 혈액으로부터 ge- nomoic DNA 추출은 Genomic DNA Extraction Kit (Bioneer"4)와 Toyobo MagExtractor Kit (Toyobo)를 이용하였다.
본 연구는 2004년 4월부터 2005년 3월까지 대한양돈협회 산하 검정소에 입식되어 우수한 종돈을 선발하기 위해 측정된 형질인체중 30 kg부터 체중 90 kg에 도달할 때까지의 일당증체량, 사료 요구율, 등지방 두께 정육율 자료를 이용하였다 (Table 1).품종별로는 Duroc, Landrace, Berkshire, Yorkshire를 포함하고 있으며, 공시축의 혈액으로부터 ge- nomoic DNA 추출은 Genomic DNA Extraction Kit (Bioneer"4)와 Toyobo MagExtractor Kit (Toyobo)를 이용하였다.
데이터처리
MC4R 유전자형의 각형질별 효과를 알아보기 위해 최소 제곱 평균치(least square mean)간의 유의성검정을 실시하였다. Duroc 품종 내 MC4R 유전자형의 효과를 추정하는 통계 모델에서는 품종 효과를 제외하고 SAS GLM 분석을 수행하였다.
1 Package/PC[l이를 이용하여 다음과 같은 일반선형 모형(GLM) 분석을 하였으며, 통계 모델은 품종, 성별, MC4R 유전자형을 포함하였다. MC4R 유전자형의 각형질별 효과를 알아보기 위해 최소 제곱 평균치(least square mean)간의 유의성검정을 실시하였다. Duroc 품종 내 MC4R 유전자형의 효과를 추정하는 통계 모델에서는 품종 효과를 제외하고 SAS GLM 분석을 수행하였다.
이론/모형
돼지 MC4R의 다형성검정을 위한 primer는 Kim 등[2000]이 보고한 염기서열 forward 5'-TAC CCT GAC CAT CTT GAT TG-3'와 reverse 5'-ATA GCA ACA GAT GAT CTC TTT G3을 이용하였다.
성능/효과
검정소에 입식된 주요 상업종돈별 MC4R 유전자형 빈도는 Table 2에 요약되었다. Duroc DD형 빈도는 0.05, DN형 빈도 0.46, NN형 빈도 0.49, Landrace DD형 빈도는 0.46, DN형 빈도 0.44, NN형 빈도 0.10, Berkshire DD형 빈도 0.56, DN 형 빈도 0.39, NN형 빈도 0.05, Yorkshire DD형 빈도는 0.04, DN형 빈도 0.42, NN형 빈도 0.54로 분석되었다. 이러한 돼지 품종별 MC4R 유전자형의 분포 결과는 이전의 보고와 현저한 차이를 나타내지 않았다 [5].
Duroc 집단내쌔서도.MC4R NN유전자형을 가진 개체들이 DN이나 NN 유전자형을 가진 개체들보다 일당증 체량이 높고, 사료 요구율이 우수한 것으로 나타났다(Table4). 하지만 MC4R DD 유전자형을 가진 개체들이 DN이나 NN유전자형을 가진 개체들보다 등 지방층이 얇고, 도체율이 높게 나타났다(Table 4).
또한 현재 검정소에서 실시되고 있는 사료 요구율의 계산은 검정돈 2두의 체중이 180 kg에 도달할 때까지 섭취한 사료 총량으로 산출하게 되어 있어, 개체별로 MC4R 유전자형에 따른 사료요구량의 차이를 정확히 반영하고 있지 못하다. 따라서 본 실험의 결과에서 나타난 것은 MC4R DD 유전자형을 가진 개체들은 일당 증체량은 낮지만, 등지방 두께가 얇고 도체율이 우수하다는 것과, MC4R NN 유전자형을 가진 개체들의 높은 일당 증체량은 체지방 축적의 증가와 관련이 있다는 것이다.
71 g/day). 또한 MC4R DD유전자형을 가진 개체들의 사료 요구율이 MC4R DN이나 NN 유전자형을 가진 개체보다 유의적으로 높은 것으로 나타났다(P<0.05).하지만 이 결과는 MC4R DD 유전자형의 개체들이 DN이나 NN 유전자형을 가진 개체들보다 유의적으로 낮은 등지방 두께와 높은 정육율을 나타냄에 따라, MC4R NN유전자형의 높은 일당 증체량은 결국 돼지의 체지방의 증가에 관련이 있을 것으로 사료된다.
얻어진 MC4R gene의 유전자 빈도는 품종별로 다르게 나타났다. 통계적 분석을 통하여 각 유전자형에 대한 경제형질과 관련성을 분석한 결과 일당 증체량과 사료 요구량은 NN 유전자형을 가진 개체들이 DN이나 DD유전자형을 가진 개체들에 비해 유의적으로 우수한 능력을 보였다 (P<0.05). 하지만 D 대립 유전자는 높은 정육율과 낮은 등지방 두께에 연관성이 있음을 관찰하였다.
MC4R NN유전자형을 가진 개체들이 DN이나 NN 유전자형을 가진 개체들보다 일당증 체량이 높고, 사료 요구율이 우수한 것으로 나타났다(Table4). 하지만 MC4R DD 유전자형을 가진 개체들이 DN이나 NN유전자형을 가진 개체들보다 등 지방층이 얇고, 도체율이 높게 나타났다(Table 4). 따라서 본 실험에서 얻어진 결과는 검정소에서 검정되고 있는 일당 증체량, 등 지방층, 사료 요구율에 MC4R 유전자형이 유의적인 영향을 미치는 것으로 확인된 것으로, 앞으로 MC4R 유전자의 유전자형을 검정돈의 능력을 평가하는 선발지수식에 적용한다면, 우수한 개체를 정확히 식별하는데 유용할 것으로 사료된다.
이러한 돼지 품종별 MC4R 유전자형의 분포 결과는 이전의 보고와 현저한 차이를 나타내지 않았다 [5]. 하지만 성장률이 상대적으루 높은 Duroc과 Yorkshire 품종에서 NN 유전자형의 빈도가 높은 경향을 나타내고 있어 NN 유전자형이 높은 성장률에 연관성이 있을 수 있다는 결과를 확인하였다.
05).하지만 이 결과는 MC4R DD 유전자형의 개체들이 DN이나 NN 유전자형을 가진 개체들보다 유의적으로 낮은 등지방 두께와 높은 정육율을 나타냄에 따라, MC4R NN유전자형의 높은 일당 증체량은 결국 돼지의 체지방의 증가에 관련이 있을 것으로 사료된다. 또한 현재 검정소에서 실시되고 있는 사료 요구율의 계산은 검정돈 2두의 체중이 180 kg에 도달할 때까지 섭취한 사료 총량으로 산출하게 되어 있어, 개체별로 MC4R 유전자형에 따른 사료요구량의 차이를 정확히 반영하고 있지 못하다.
후속연구
하지만 D 대립 유전자는 높은 정육율과 낮은 등지방 두께에 연관성이 있음을 관찰하였다. 따라서 돼지의 성장과 정육율과 관련된 선발력을 높이기 위해서 MC4R 유전자의 다형성 분석에서 검증된 PCR marker를 우량돼지 육종 계획에 있어 분자생물학적 선발marker로 사용할 수 있을 것으로 사료된다.
하지만 MC4R DD 유전자형을 가진 개체들이 DN이나 NN유전자형을 가진 개체들보다 등 지방층이 얇고, 도체율이 높게 나타났다(Table 4). 따라서 본 실험에서 얻어진 결과는 검정소에서 검정되고 있는 일당 증체량, 등 지방층, 사료 요구율에 MC4R 유전자형이 유의적인 영향을 미치는 것으로 확인된 것으로, 앞으로 MC4R 유전자의 유전자형을 검정돈의 능력을 평가하는 선발지수식에 적용한다면, 우수한 개체를 정확히 식별하는데 유용할 것으로 사료된다. 또한 돼지품 종별로 MC4R의 유전자형 빈도 차이가 크게 나타나는데, 품종별로 MC4R 유전자형을 이용하여 우수한 개체를 조기 선발하는데 도움이 될 것으로 사료된다.
따라서 본 실험에서 얻어진 결과는 검정소에서 검정되고 있는 일당 증체량, 등 지방층, 사료 요구율에 MC4R 유전자형이 유의적인 영향을 미치는 것으로 확인된 것으로, 앞으로 MC4R 유전자의 유전자형을 검정돈의 능력을 평가하는 선발지수식에 적용한다면, 우수한 개체를 정확히 식별하는데 유용할 것으로 사료된다. 또한 돼지품 종별로 MC4R의 유전자형 빈도 차이가 크게 나타나는데, 품종별로 MC4R 유전자형을 이용하여 우수한 개체를 조기 선발하는데 도움이 될 것으로 사료된다.
참고문헌 (10)
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Hernandez-Sanchez, J., P. Visscher, G. S. Plastow and C. Haley. 2003. Candidate gene analysis for quantitative traits using the transmission disequilibrium test: the example of the melancortin-4 receptor in pigs. Genetice. 164, 637-644
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Kim, K. S., J. M. Reecy, W. H. Hsu, L. L. Anderson and M. F. Rothschild. 2004. Functional and phylogenetic analyses of a melanocortin-4 receptor mutation in domestic pig. Domestic Anim Endocrinol. 26, 75-86
Kim, K. S., N. Larsen, T. Short, G. S. Plastow and M. F. Rothschild. 2000. A missense variant of the porcine melancortin- 4 receptor (MC4R) gene is associated with fatness, growth, and feed intake traits. Mamm. Genome. 11, 131-135
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Seeley, R. J., D. L. Drazen and D. J. Clegg 1997. The critical role of the melanocortin system in the control of energy balance. Annu. Rev. Nutr. 24, 133-149
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