[논문]대요크샤 및 랜드레이스종 근교계통돈의 총산자수와 후보유전자에 대한 다형성과 육종가 간의 연관성 분석

김명직; 조규호; 김두완; 소경민; 최봉환; 김인철

초록
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본 연구는 국립축산과학원에서 조성한 대요크샤종 및 랜드레이스종 근교계통돈 86두에 대해 산지수에 관여하는 유전자로 알려진 PRLR3, FSR, RBP4 후보유전자 3종의 유전적 다형성을 분석하여 이들 후보유전자와 총산자수의 표현형 및 육종가 간의 연관성을 검증함으로써 경제형질과 관련된 유용표지인자 활용 방법을 개발하고자 수행하여 유전적 다형성을 확인하였다. 대요크샤종에서는 PRLR3, RBP4 후보유전자의 AA형 유전자 빈도가 낮게 나타났으나 이들 모두 다형성을 보였고, 이중 PRLR3 후 보유전자는 B대립유전자가 유의적인(p<0.05) 연관성을 가지고 있었으며, RBP4 후보유전자 역시 유의적인 차이는 없었지만 B대립유전자가 연관성을 가지고 있는 것으로 추정되었다. 랜드레이스종에서 PRLR과 FSR 후보유전자는 다형성이 나타나지 않았으며, RBP4 후보유전자에서 BB형 유전자 빈도가 낮게 나타났으나 다형성을 보였고, 유의적인 차이는 없었으나 A대립유전자가 총산지수의 표현형 및 육종가와 연관성을 가지고 있는 것으로 추정되었다. 본 연구 결과를 활용하여 유의적인 후보종돈을 선발할 경우 번식 능력의 향상에 효과적일 것으로 판단된다.

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The objective of this study was to find out candidate genes associated with litter size trait in pigs of inbred Large Yorkshire and Landrace populations. 86 sows were screened for candidate genotypes along with litter size data recordings. Association of litter size with genotypes of candidate genes...

The objective of this study was to find out candidate genes associated with litter size trait in pigs of inbred Large Yorkshire and Landrace populations. 86 sows were screened for candidate genotypes along with litter size data recordings. Association of litter size with genotypes of candidate genes were investigated to verify the usefulness of each gene's genotypes as markers for the trait. For the lines of Large Yorkshire, PRLR3 and RBP4 genes were genotyped. Frequency distribution of PRLR3 with genotypes AA, AB and BB were each 0.14, 0.44 and 0.42. And the average litter size by PRLR3 genotypes were 8.83, 10.81 and 10.70 piglets per litter, the average estimated breeding values of which were 0.243, 0.332, 0.365, respectively for AA, AB and BB genotypes. Genotypic frequencies of RBP4 by AA, AB and BB genotypes were 0.10, 0.44 and 0.46. The average litter size by genotypes of RBP4 were 10.40, 10.57 and 10.35 piglets per litter and their corresponding average estimated breeding values were 0.451, 0.353 and 0.261, respectively for genotypes AA, AB and BB. Significance in differences among genotypes were not observed, but B allele of RBP4 seems to be associated with litter size. In Landrace lines, frequencies of RBP4 genotypes, AA, AB and BB were 0.29, 0.55 and 0.16. And the average litter size of these genotypes were 10.50, 11.08 and 11.00 piglets per litter. The corresponding averages of estimated breeding values of each genotypes were 0.172, 0.135 and 0.104. In Landrace lines, allele A was more likely to be associated with litter size, even if differences among average litter size were not significant. We conclude that genotyping of two candidate genes is a helpful tool to identify genetic potentials of litter size in pigs.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

PRLR(pro- lactin receptor) 유전자는 번식형질과 관련이 있다고 보고된 바 있으며 (Vincent 등, 1998), RBP4 유전자 역시 번식 형질 등 여러 경제형질과 연관성이 있는 것으로 많은 연구를 통하여 알려지고 있다(Huang 등, 2004). 본 연구는 앞에 제시한 3개의 후보 유전자들에 대해 국립축산과학원에서 사육하고 있는 돼지 랜드레이스종과 대요크샤종 근교계통 집단에서의 총산자수 형질과의 연관성을 검증하기 위하여 실시하였다.

제안 방법

반응조건은 94 ℃ 에서 2 분간 denaturation?} 후 94 ℃ 에서 30초(denaturation), 62 ℃에서 1분간 annealing, 72℃에서 1분 20초 extention을 35 cycle 수행한 후 마지막으로 72℃에서 10분간 최종 extention 과정을 주면서 GeneAmp PCR System 96(X)(Per- kin-Elmer Co, USA) 기기에서 수행하였다. PCR 증폭 산물은 단편의 크기가 예측되는 대립유전자 크기 범위 내에 존재하도록 증폭되었는지 PCR 조건의 적정성 여부를 확인하기 위하여 1% TBE agarose gel을 이용하여 UW 상에서 전기 영동하였다. 각 유전자의 다형성 분석은 각각의 제한 효소를 이용하여 적정 반응 온도(TaqI : 65 ℃, BsaHL : 37℃, Hinfi : 37℃, PvuU : 37℃)에서 6시간 동안 처리한 후 전기영동을 실시한 후 유전자형을 결정하였다.
조건을 이용하여 PCR을 수행하였다. 각 유전자를 증폭하기 위한 PCR 반응액은 약 50 -80 ng의 주형 DNA, primer 각 10 pmol, dNTPs 50 pM, IO reaction buffer 10 mM Tris-HCl, pH 8.3, 50 mM KC₁, 1.5 mM MgCh 및 1 unit Taq polymerase(IBS, Korea)를 혼합하여 최종 부피를 50 μ1로 하였다. 반응조건은 94 ℃ 에서 2 분간 denaturation?} 후 94 ℃ 에서 30초(denaturation), 62 ℃에서 1분간 annealing, 72℃에서 1분 20초 extention을 35 cycle 수행한 후 마지막으로 72℃에서 10분간 최종 extention 과정을 주면서 GeneAmp PCR System 96(X)(Per- kin-Elmer Co, USA) 기기에서 수행하였다.
PCR 증폭 산물은 단편의 크기가 예측되는 대립유전자 크기 범위 내에 존재하도록 증폭되었는지 PCR 조건의 적정성 여부를 확인하기 위하여 1% TBE agarose gel을 이용하여 UW 상에서 전기 영동하였다. 각 유전자의 다형성 분석은 각각의 제한 효소를 이용하여 적정 반응 온도(TaqI : 65 ℃, BsaHL : 37℃, Hinfi : 37℃, PvuU : 37℃)에서 6시간 동안 처리한 후 전기영동을 실시한 후 유전자형을 결정하였다.
본 연구의 육종가 추정을 위해 국립축산과학원에서 계통 조성한 대요크샤종 및 랜드레이스종 근교계통돈 86두의 산자능력검정 자료와 혈액을 공시하여 총산자수와 번식 관련 유용후보유전자 다형성 간의 연관성을 분석하였다.
산자수와 관련하는 유전자로 알려진 PRLR3, ESR, RBP- 4 후보유전자 3종의 유전자 빈도를 분석하여 산자수 관련 후보유전자의 다형성을 확인하였다. 각 유전자의 다형성 검정을 위한 PCR을 수행한 결과는 다음과 같다(Fig.

데이터처리

임의오차이다. 조사된 경제형질별 측정치에 대한 유전자형의 효과를 추정하기 위한 통계 분석은 SAS 9.2 Package/PC를 이용하여 일반선형모형(GLM) 분석을 하여 육종가 간의 유의성 검정을 실시하였다.

이론/모형

공시축의 혈액으로부터 DNA의 분리 및 정제는 Genomic DNA Extraction Kit (Bioneer'M)으로 지침서에 따라 실행되었고, 분리된 DNA는 TE Buffer (10 mM Tris- HC₁, pH 7.4, 1 mM EDTA)에 용해하였다.
본 연구에 공시된 대요크샤종과 랜드레이스종 근교계통 돈의 산자능력검정 자료에 대하여 1985년 캐나다 돼지개량 프로그램의 단형질 애니멀 모델(Hudson and Kennedy, 1985)의 유전분산 및 공분산 분석 프로그램인 DF- REML (Boldman and Van Vleck, 1991)을 이용하여 분석하였으며, 본 연구에서 조사된 총산자수의 육종가 추정에 사용된 Linear modele 다음과 같다

성능/효과

2에 나타나 있다. 대요크샤종에서 ESR 후보유전자는 다형성을 보이지 않았으나 PRLR3, RBP4 후보 유전자에서 다형성을 보였으며, 총산자수에 대한 유전자형과 표현형 및 육종가의 연관성을 분석한 결과(Table 3), PRLR3 후보유전자는 AA, AB 그리고 BB 유전자형 빈도가 각각 0.14, 0.44 및 042를 보여 AA 유전자형의 빈도는 낮게 나타났고 유전자형별로 표현형은 각각 8.83+1.722, 10.81± 2.400 및 10.70±1.767두로 나타났으며, 육종가는 각각 0.243 +0.1088, 0.332±0.2301 및 0.365±0.1280두로 나타나 B 대립유전자가 유의적인(P<0.05) 연관성을 가지고 있었으며, RB- P4 후보유전자는 AA, AB 그리고 BB 유전자형 빈도가 각각 0.10, 0.44 및 0.46을 보여 역시 AA 유전자형의 빈도는 낮게 나타났고, 유전자형별로 표현형은 각각 10.40士 2.191, 10.57±2.344 및 10.35:2317두로 나타났으며, 육종가는 각각 0.45M.0516, 0.353±0.1209 및 0.261±0.2389두로 나타나 유의적인 차이는 없었지만, B대립유전자가 연관성을 가지고 있는 것으로 추정되었다. 이는 듀록종에서 유전자 B형을 갖는 개체들은 산자수 증가와 유의적으로 연관되어져있는 것으로 추정한 보고와 일치하였다(Drogemuller, 2001).
이는 듀록종에서 유전자 B형을 갖는 개체들은 산자수 증가와 유의적으로 연관되어져있는 것으로 추정한 보고와 일치하였다(Drogemuller, 2001). 랜드레이스종에서 PRLR과 ESR 후보유전자는 다 형성이 나타나지 않았으며, RBP4 후보유전자에서 다형성을 보여 AA, AB 그리고 BB 유전자형 빈도가 각각 0.29, 0.55 및 (M6으로 나타나 BB 유전자형의 빈도는 낮게 나타났다. 총산자수에 대한 유전자형과 표현형 및 육종가의 연관성 분석 결과(Table 3), 유전자형별로 표현형은 각각 10.
2692두로 나타나 유의적인 차이는 없으나, A대립유전자가 연관성을 가지고 있는 것으로 추정되어 랜드레이스종에서 유전자 A 형을 갖는 개체들은 산자수 증가와 연관되어져 있다고 (Rothschild, 2000) 보고한 바와 같은 결과이다. 본 연구 결과를 활용하여 유의적인 차이가 나타난 후보 유전자의 유전자형을 고려하여 후보종돈을 선발할 경우 번식 능력의 향상에 효과적일 것으로 판단된다.
55 및 (M6으로 나타나 BB 유전자형의 빈도는 낮게 나타났다. 총산자수에 대한 유전자형과 표현형 및 육종가의 연관성 분석 결과(Table 3), 유전자형별로 표현형은 각각 10.50± 2.563, 11.08±2.139 및 11.00±2.916두로 나타났고, 육종가는 각각 0.172±0.0771, 0.135±0.1298 및 0.104±0.2692두로 나타나 유의적인 차이는 없으나, A대립유전자가 연관성을 가지고 있는 것으로 추정되어 랜드레이스종에서 유전자 A 형을 갖는 개체들은 산자수 증가와 연관되어져 있다고 (Rothschild, 2000) 보고한 바와 같은 결과이다. 본 연구 결과를 활용하여 유의적인 차이가 나타난 후보 유전자의 유전자형을 고려하여 후보종돈을 선발할 경우 번식 능력의 향상에 효과적일 것으로 판단된다.

참고문헌 (10)

Boldman K, Van Vleck LD (1991): Derivative-free resticted maximum likrlihood estimation in animal models with aspares matrix solver. J Dairy Sci 74: 4337.

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Drogemuller C, Hamann H, Distl O (2001): Candidate gene markers for litter size in different German pig lines. J Anim Sci 79(10):2565-70.

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Huang LS, Ma JW, Ren J, Ding NS, Guo YM, Ai HS, Li L, Zhou LH, Chen CY (2004): Genetic variations of the porcine PRKAG3 gene in Chinese indigenous pig breeds. Genet Sel Evol 36(4):481-6.

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Hudson GFS, Kennedy BW (1985): Genetic evaluation of swine for growth rate and backfat thickness. J Anim Sci 61:83.

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Kaminski S, Rusc A, Brym P (2003): Relation between Ava I polymorphism within the estrogen receptor gene (ESR) and meatiness in Polish Large White boars. J Appl Genet 44(4):521-4.

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Rothschild MF, Jacobson C, Vaske, DA, Tuggle CK, Wang L, Short T, Eckardt G, Sasaki S, Vincent A, McLaren DG, Southwood O, van der Steen H, Mileham A, Plastow G (1996): The estrogen receptorlocus is associated with a major gene influencing litter size in pigs. Proc Natl Acad Sci USA 93:201- 205.

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Rothschild MF, Messer L, Day A, Wales R, Short T, Southwood O, Plastow G (2000): Investigation of the retinol-binding protein 4 (RBP4) gene as a candidate gene for increased litter size in pigs. Mamm Genome 11:75-77.

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Short TH, Rothschild MF, Southwood OI, McLaren DG, de Vries A, Van der Steen H, Eckardt GR, Tuggle CK, Helm J, Vaske DA, Mileham AJ, Plastow GS (1997): Effect of the estrogen receptor locus on reproduction and production traits in four commercial pig lines. J Anim Sci 75(12):3138-42.

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Van Rens BT, Hazeleger W, Van der Lende T (2000): Periovulatory hormone profiles and components of litter size in gilts with different estrogen receptor (ESR) genotypes. Theriogenology 1;53(6):1375-87.

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Vincent AL, Evans G, Short TH, Southwood OI, Plastow GS, Tuggle CK, Rothschild MF (1998): The prolactin receptor gene is associated with increased litter size in pigs. In: Proc. 6th World Congr. Genet. Appl. Livest. Prod., Armidale, NSW, Australia. 27: 15-18.

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