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문제 정의
- 본 논문에서는 양계에서 질병억제 능력과 산란수, 산란율, 사료 요구율, 난중, 등외란 비율, 파란율 등에 미치는 영향을 비교하는 사양시험을 통하여 천연항생제가 포함된 기능성 가축사료를 개발하기 위해서, 전보[9]에서 제작된 박테리오신의 일종인 OR-7의 유전자를 도입해서 cloning된 플라스미드를 갖는 효모(PY)를 대량생산하여 항균활성효모를 첨가한 사료를 제조하여 닭에 급여하였다. 즉, OR-7 유전자 도입에 의해 형질전환된 효모의 probiotics로서의 가능성을 검토하고자 하였다.
- 그로 인해 항생제를 대체할 수 있는 친환경적인 대체제로서 probiotic 이나 효모제, 허브나 식물 추출물 등 여러 방면에서 연구가 진행되어 왔다[6, 21, 25, 29, 32, 36]. 본 연구도 친환경적인 항생제 대체제를 개발하기 위해서 이 연구를 하게 되었다.
- 산란계에서 본 연구의 목적은 생균제(PY0.3%, PY0.5%)를 산란계에 급여하였을 때 산란율, 산란수, 난중, 등외란, 파란율 등을 조사하기 위하여 실시하였다. 산란계에서의 사양시험은 36주령 ISA brown 산란계 300수를 공시하였으며, 처리구로는 옥수수-대두박 기초 사료구(Con; basal diet), 기초 사료구에 일반 효모 0.
- Probiotics란 항생물질에 상대되는 개념으로 장내 미생물의 균형을 개선함으로써 숙주인 사람, 동물에 대하여 유익하게 작용하는 균주를 말한다. 이러한 연구의 한 가지로서, 부패하기 쉬운 식품의 보존성을 향상시킬 수 있는 보존료 대체물질 혹은 가축 사료에서 병원균의 생육을 저해하기 위한 항생제 대체물질로 사용가능한 박테리오신(OR-7)을 산업적으로 대량생산할 수 있는 효모세포를 제작하였다[9]. OR-7의 제작방법은 다음과 같다.
- 본 논문에서는 양계에서 질병억제 능력과 산란수, 산란율, 사료 요구율, 난중, 등외란 비율, 파란율 등에 미치는 영향을 비교하는 사양시험을 통하여 천연항생제가 포함된 기능성 가축사료를 개발하기 위해서, 전보[9]에서 제작된 박테리오신의 일종인 OR-7의 유전자를 도입해서 cloning된 플라스미드를 갖는 효모(PY)를 대량생산하여 항균활성효모를 첨가한 사료를 제조하여 닭에 급여하였다. 즉, OR-7 유전자 도입에 의해 형질전환된 효모의 probiotics로서의 가능성을 검토하고자 하였다.
제안 방법
- 13주간의 사양시험 기간 동안 사양시험에 이용한 닭의 처리구는 각각 20수 씩 3반복을 하였으며, 총 300수를 사용했다. 항균활성효모를 첨가하여 제조한 기능성사료를 급여한 시험군 중 유전자재조합 효모 0.
- 13주간의 사양시험 기간 동안 사양시험에 이용한 닭의 처리구는 각각 20수 씩 3반복을 하였으며, 총 300수를 사용했다. 항균활성효모를 첨가하여 제조한 기능성사료를 급여한 시험군 중 유전자재조합 효모 0.
- 5% 유전자 변형 효모)로 구성하였다. 13주간의 사양시험 기간 동안, 각각의 처리구에서의 산란율, 산란수, 난중, 등외란 비율, 파란율 등을 조사했다. 사양시험에 이용한 닭의 처리구는 각각 20수 씩 3반복을 하였으며, 총 300수를 사용했다.
- 기존 연구에서 개발된 박테리오신 OR-7을 생산하는 재조합 효모[9]를 YPD(glucose 20 g/L, peptone 20 g/L, yeast extract 10 g/L) 배지 100 mL에 aureobacidin A(Takara Korea, Seoul, Korea) 최종농도가 0.2 µg/mL이 되게 첨가한 후 30oC에서 48시간 전배양을 행하고 pilot scale fermenter(Biotron, Korea)를 이용하여 30oC에서 2일간 배양한 후, 원심분리(15,000 rpm, 10분)하여 균체를 회수하여 건조분말을 행하 였다.
- 효모 첨가군에서는 무게가 큰 계란이 생산되었고 산란수가 증가하다보니 등외란 발생률도 상대적으로 올라가는 경향이 있는 반면, 대조군에서는 그 자체로 등외란 발생이 더 높아 일정한 비율이 나오지는 않은 것으로 보인다. 대조군, 활성효모 0.3% 첨가군(PY 0.3% group), 활성효모 0.5% 첨가군(PY 0.5% group), 일반효모 0.3% 첨가군(Y 0.3% group), 일반효모 0.5% 첨가군(Y 0.5% group)의 그래프의 식을 구하여 보았다. 각 군에서 그래프의 식 계산방식은 excel program을 이용해서 구하였다.
- 효모 첨가군에서는 무게가 큰 계란이 생산되었고 산란수가 증가하다보니 등외란 발생률도 상대적으로 올라가는 경향이 있는 반면, 대조군에서는 그 자체로 등외란 발생이 더 높아 일정한 비율이 나오지는 않은 것으로 보인다. 대조군, 활성효모 0.3% 첨가군(PY 0.3% group), 활성효모 0.5% 첨가군(PY 0.5% group), 일반효모 0.3% 첨가군(Y 0.3% group), 일반효모 0.5% 첨가군(Y 0.5% group)의 그래프의 식을 구하여 보았다. 각 군에서 그래프의 식 계산방식은 excel program을 이용해서 구하였다.
- 난중에 있어서는 효모 첨가군이 대조군에 비해서 증가했으며 활성효모와 일반효모 상호간의 차이에서는 유의성이 없었다(Table 4). 대조군, 활성효모 0.3% 첨가군(PY 0.3% group), 활성효모 0.5% 첨가군,(PY 0.5% group) 일반효모 0.3% 첨가군(Y 0.3% group), 일반효모 0.5% 첨가군(Y 0.5% group)의 그래프를 식으로 구하여보았다. 각 군에서 그래프의 식 계산방식은 excel program을 이용해서 구하였다.
- OR-7의 제작방법은 다음과 같다. 박테리오신의 일종인 OR7을 생산하는 효모는 180 bp 길이의 개시코돈과 종지코돈을 포함하는 OR-7의 유전자를 합성하여 효모 발현 vector pAUR123에 클로닝하여 재조합 DNA를 작성하였다. 재조합 DNA로 형질전환된 효모가 박테리오신 OR-7 생산유전자를 가지고 있음을 효모로부터 분리된 플라스미드를 아용한 PCR로 확인하였고, OR-7의 생산은 SDS-PAGE로 확인하였다.
- 5%)를 산란계에 급여하였을 때 산란율, 산란수, 난중, 등외란, 파란율 등을 조사하기 위하여 실시하였다. 산란계에서의 사양시험은 36주령 ISA brown 산란계 300수를 공시하였으며, 처리구로는 옥수수-대두박 기초 사료구(Con; basal diet), 기초 사료구에 일반 효모 0.3%(basal diet+0.3% 일반효모), 일반 효모 0.5%(basal diet+0.5% 일반효모), 활성 효모 0.3% (basal diet+0.3% 유전자 변형 효모), 활성 효모 0.5%(basal diet+0.5% 유전자 변형 효모)를 첨가한 것으로 구성되었다. 총 13주간의 사양시험 기간 동안, 산란율, 산란수, 난중, 등 외란, 파란율 등을 연구했다.
- 시험사료는 NRC[27]에 근거하여 단백질과 에너지 함량을 동일하게 배합해서 공급했다. 사료 조성은 다음과 같이, 각성분의 비율(%)은 corn 61.
- 시험에 사용된 각 처리구는 다음과 같다. 처리구로는 대조군으로 옥수수-대두박 기초 사료구(Con; basal diet)로 했으며, 시험군은 일반 효모 0.3% 첨가한 사료(basal diet+0.3% 일반효모), 일반 효모 0.5% 첨가한 사료(basal diet+0.5% 일반효모), 활성 효모 0.3% 첨가한 사료(basal diet+0.3% 유전자 변형 효모), 활성 효모 0.5% 첨가한 사료(basal diet+0.5% 유전자 변형 효모)로 구성하였다. 13주간의 사양시험 기간 동안, 각각의 처리구에서의 산란율, 산란수, 난중, 등외란 비율, 파란율 등을 조사했다.
- 5% 유전자 변형 효모)를 첨가한 것으로 구성되었다. 총 13주간의 사양시험 기간 동안, 산란율, 산란수, 난중, 등 외란, 파란율 등을 연구했다. 사양시험에 이용한 닭은 각각 20수씩 3반복을 하였으며, 총 300수를 사용했다.
대상 데이터
- 경북, 안동시 소재의 양계장에서 36주령 ISA brown 산란계를 공시하였다. 시험에 사용된 각 처리구는 다음과 같다.
- 시험사료는 NRC[27]에 근거하여 단백질과 에너지 함량을 동일하게 배합해서 공급했다. 사료 조성은 다음과 같이, 각성분의 비율(%)은 corn 61.65, soybean meal 27.88, corn gluten meal 4.00, soybean oil 3.06, limestone 1.22, tricalcium phosphate 1.31, salt 0.25, DL-methionine 0.07, lysineHCL 0.05, vitamin-mineral mixture 0.50이었으며, 대사에너지와 단백질 부분은 (calcurated value) ME, 3,100 kcal/kg, crude protein 20.0(%), methionine 0.38(%), lysine 1.00(%), Ca 0.90(%), available P 0.35(%)로서 시험에 사용했다(Table 1).
- 총 13주간의 사양시험 기간 동안, 산란율, 산란수, 난중, 등 외란, 파란율 등을 연구했다. 사양시험에 이용한 닭은 각각 20수씩 3반복을 하였으며, 총 300수를 사용했다. 시험결과 시험군인 활성 효모 첨가군이 대조군에 비해서 산란율, 산란수, 난중에서 우수한 효과를 보였으며, 일반효모 첨가군에 비해서는 산란율, 산란수에 대해서는 우수하였으나 난중에서는 유의성이 없었다(p<0.
- 13주간의 사양시험 기간 동안, 각각의 처리구에서의 산란율, 산란수, 난중, 등외란 비율, 파란율 등을 조사했다. 사양시험에 이용한 닭의 처리구는 각각 20수 씩 3반복을 하였으며, 총 300수를 사용했다.
- 양계에서 유전자변형 효모를 첨가한 사료에서 사양효과를 측정하기 위해서 시험을 수행했다. 유전자변형생물체(LMO: Living Modified Organisms)는 생명공학기술을 이용하여 새롭게 조합된 유전물질을 포함하고 있는 동물, 식물, 미생물을 말하는것으로서 미생물, 제초제내성 콩, 해충저항성 옥수수·면화, 형광물고기 등이 있다.
데이터처리
- 05). 각 군에서 그래프의 식 계산방식은 excel program을 이용해서 구하였다. 각 군의 산란율의 그래프 값을 구하여 보면 대조군은 y=-0.
성능/효과
- 각 군에서 그래프의 식 계산방식은 excel program을 이용해서 구하였다. 각 군의 산란수의 그래프 값을 구하여 보면 대조군은 y=-1.859x+228.9, 일반 효모 0.3% 첨가군은 y=-1.688x+229.3, 일반효모 0.5% 첨가군은 y=-1.683x+231.7, 활성효모 0.3% 첨가군은 y=-2.188x+242.8, 활성효모 0.5%첨가군은 y=-2.628x+243.4의 식으로 나타났다(Fig. 2). 이 식들에서 보면 활성 효모 0.
- 각 군의 산란수의 그래프 값을 구하여 보면 대조군은 y=-88.35x+14855, 일반효모 0.3% 첨가군은 y=-54.72x+15245, 일반효모 0.5% 첨가군은 y=-42.37x+15301, 활성효모 0.3% 첨가군은 y=-132.3x+15854, 활성효모 0.5%첨가군은 y=-84.70x+15675의 식으로 나타났다(Fig. 3). 이 식들에서 보면 활성 효모 0.
- 이 식들에서 보면 대조군이 기울기가 가장 커서 증가하는 경향이 가장 크며 효모 첨가군에서도 큰 값을 보이고 있으나 유의성은 없었다. 그래프에서 이들 기울기를 보면 일반 효모첨가군과 활성효모 첨가군이 비슷하나 상수값을 보면 차이가 나며, 이것은 효모이용도의 차이로 보이며, 효모를 첨가한 군은 난중이 큰 달걀을 생산하는 비율이 높고 또한 대조군은 그 자체로 등외란 생산 비율이 높아서 등외란 생산비율은 서로 상이해서 그 비율을 구하는 것에 일관성이 부족한 결과가 나왔다고 판단된다.
- 5% 첨가군이 가장 급경사의 기울기를 가져 산란율이 급하게 떨어졌으나 큰 달걀을 생산하는 비율이 높아서 상대적으로 산란수가 줄어든 것으로 보인다. 그러나 상수 값이 활성효모 0.3%첨가군은 6.1%, 활성효모 0.5% 첨가군은 6.3%가 대조군에 비해서 더 높았으며, 활성효모 0.5%첨가군은 일반효모 0.5%첨가군 보다 상수 값이 5.04%높았으며, 활성효모 0.3%첨가군은 일반효모 0.3%첨가군 보다 상수 값이 5.9% 높게 나타나 Fig. 2에서와 같이 활성효모 첨가군이 대조군이나 일반 효모 첨가군 보다 산란율이 높은 것을 알 수 있다.
- 13주간의 사양시험 기간 동안 사양시험에 이용한 닭의 처리구는 각각 20수씩 3반복을 하였으며, 총 300수를 사용했다. 난중에 있어서는 효모 첨가군이 대조군에 비해서 증가했으며 활성효모와 일반효모 상호간의 차이에서는 유의성이 없었다(Table 4). 대조군, 활성효모 0.
- 1). 또한 산란율 증가는 효모가 생산하는 B group 비타민과 chelated mineral, UGF, 아미노산 등이 영향을 준 것으로 사료된다고 했는데 본 실험 결과(Fig. 1)에서 산란율이 증가한 것도 마찬가지 이유로 증가한 것으로 사료된다. 또한 사료이용율이 증가한 것이 산란율 증가와 난중 증가와 관련이 있다고 발표했는데 본 실험결과와 유사하다고 사료된다(Fig.
- 본 연구 결과 OR-7을 생산하도록 유전자재조합을 한 효모 첨가군이 대조군 및 일반효모 첨가군에 비해 산란율, 산란수, 난중에서 우수한 효과를 나타내었다(p<0.05).
- 13주간의 사양시험 기간 동안 사양시험에 이용한 닭의 처리구는 각각 20수씩 3반복을 하였으며, 총 300수를 사용했다. 산란수에 있어서는 활성 효모 0.3% 첨가군(PY 0.3% group)과 활성 효모 0.5% 첨가군(PY 0.5% group)이 일반효모 0.3% 첨가군(Y 0.3% group)와 0.5% 첨가군(Y 0.5% group)보다 더 우수했으며 대조군(Control)에 비해서도 더 증가했다(Table 3). 그러나 활성효모 상호간과 일반 효모 상호간에는 유의성이 없었다.
- 13주간의 사양시험 기간 동안 사양시험에 이용한 닭의 처리구는 각각 20수 씩 3반복을 하였으며, 총 300수를 사용했다. 산란에서 파란 발생 비율에서는 효모 첨가군과 대조군의 차이, 활성효모와 일반효모와의 차이 모두 유의성이 없었다. 효모 첨가군에서는 무게가 큰 계란이 생산되어서 파란 발생률이 상대적으로 올라가는 경향이 있는 반면, 대조군에서는 그 자체로 파란 발생이 더 높아 일정한 비율이 나오지는 않은 것으로 보인다.
- 사양시험에 이용한 닭은 각각 20수씩 3반복을 하였으며, 총 300수를 사용했다. 시험결과 시험군인 활성 효모 첨가군이 대조군에 비해서 산란율, 산란수, 난중에서 우수한 효과를 보였으며, 일반효모 첨가군에 비해서는 산란율, 산란수에 대해서는 우수하였으나 난중에서는 유의성이 없었다(p<0.05). 등외란과 파란율에서는 첨가군에서 큰 란이 생산되는 비율이 크다 보니까 상대적으로 등외란과 파란율이 높아진 면도 있다.
- 등외란과 파란율에서는 첨가군에서 큰 란이 생산되는 비율이 크다 보니까 상대적으로 등외란과 파란율이 높아진 것으로 보인다. 시험결과는 유전자 변형 효모 0.3%, 0.5% 첨가군이 대조군에 비해서 산란율, 산란수, 난중에서 모두 우수한 효과를 나타내었다(Fig. 1~3). 유전자 변형 효모 첨가군이 일반 효모 첨가군보다 산란율, 산란수에서는 우수했으나 난중에서는 유의성이 없었다(Fig.
- 1~3). 유전자 변형 효모 첨가군이 일반 효모 첨가군보다 산란율, 산란수에서는 우수했으나 난중에서는 유의성이 없었다(Fig. 1~3). 난중이 증가를 못한 것은 산란수가 증가해서 난중이 상대적으로 그 만큼 중가를 못한 것으로 보인다.
- 3). 이 식들에서 보면 활성 효모 0.3% 첨가군이 가장 급경사의 기울기를 가져 산란율이 급하기 떨어졌으나 난중은 상수 값으로 봐서 난중이 가장 큰 것을 알 수 있으며, 활성효모 첨가군이 일반효모 첨가군 보다는 상수값이 모두 높아서 더 난중이 더 높은 것을 알 수 있다. 난중이 효모첨가군(활성효모 및 일반효모)이 대조군에 비해서 높은 것은 사료 이용율 향상에 따른 것으로 추측된다.
- 이런 유용물질은 광물질[13], 비타민[14], 아미노산[23] 등으로서 이들 연구결과에서도 조성이 우수한 것으로 보고되어져 있다. 이상에서 보듯이 다른 학자들의 논문과 이번 시험 성적들을 종합적으로 볼 때, 유전자 변형 효모를 첨가한 사료가 양계에서 일반효모 및 무첨가한 사료를 급여한 군보다도 더 우수한 경제성을 보인 것은 이 효모에서 분비한 bacteriocin의 효과와 여러 가지 유용물질의 작용으로 보여 진다.
- 박테리오신의 일종인 OR7을 생산하는 효모는 180 bp 길이의 개시코돈과 종지코돈을 포함하는 OR-7의 유전자를 합성하여 효모 발현 vector pAUR123에 클로닝하여 재조합 DNA를 작성하였다. 재조합 DNA로 형질전환된 효모가 박테리오신 OR-7 생산유전자를 가지고 있음을 효모로부터 분리된 플라스미드를 아용한 PCR로 확인하였고, OR-7의 생산은 SDS-PAGE로 확인하였다. 형질전환된 효모는 가축 사료에서 병원균의 생육을 저해하기 위한 항생제 대체물질로 사용할 수 있는 박테리오신을 산업적으로 생산할 수 있는 효모세포로 그람양성 대표세균인 고초균(B.
- 즉, 활성 효모 첨가군이 일반효모 및 대조군에 비해서 모두 유의성 있게 증가하였다(p<0.05).
- 항균활성효모를 첨가하여 제조한 기능성사료를 급여한 시험군 중 유전자재조합 효모 0.5% 첨가군(PY 0.5% group)이 84.5±2, 유전자재조합 효모 0.3% 첨가군(PY 0.3% group)이 83.4±3으로 일반효모 0.3% 첨가군(Y 0.3% group)의 81.2±1, 일반효모 0.5% 첨가군(Y 0.5% group)의 82.0±2보다 높았으며, 대조군(Control) 79.0±1보다도 높았다(Table 2).
- 이 식들에서 상수 값을 보면 대조군, 효모 첨가 군에서 파란 율 경향은 비슷하며 별 차이가 없었다. 효모를 첨가한 군은 효모를 이용해서 생산성이 증대하므로, 상대적으로 대조군에 비해서 큰 달걀을 생산하는 비율이 높다보니 파란 발생비율이 높아졌다고 판단되며 활성효모 첨가군과 일반효모 첨가군 사이에서는 별 차이가 없었으며 유의성도 없었다.
후속연구
- 품종 개량, 비료 살포, 농약 사용 등에 의한 현대농업으로는 인구 증가 및 식생활 변화로 인한 향후 식량 부족 상황에 없음에 따라, 생명공학기법으로 새로이 개발한 유전자변형생물체(living modified organisms; LMO)이 등장하여 현실화되고 있으며, 그 결과, LMO는 인류 식량 자원의 해결과 의·약학의 신기원을 이룩할 수 있을 것이라고 기대되었다.
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