우리나라 재래닭의 기원을 구명하기 위해서 mtDNA D-loop 영역을 분석한 결과, 1,231~1,232개의 염기구성되어 있으며, 35개소에서 변이가 관찰되었다. 변이 부위를 이용하여 Haplotype을 분류한 결과, 21종으로 분류되었으며 이중 9개인 GenBank에 미등록된 것으로 밝혀졌다. Hplotype 다양성으로 추정한 한국 재래닭의 유전적 변이성은 중국의 재래닭과 유사한 것으로 추정되었다. Haplotype에 대한 Network 분석 결과, 재래닭은 5개의 Clade로 분류되었다. 이들 Clade에 대한 각 집단의 분포 현황으로 한국 재래닭은 운남성 및 중국 재래닭이 보인 결과와 유사하나, 일본의 재래닭과는 약간 상이한 것으로 밝혀졌다. 이상의 결과로 우리나라 재래닭은 공통선조가 다른 5개 이상의 모계가 중국을 통하여 유래되었으며, 일본에도 전파된 것이 확인되었다. 한편, 일본은 한반도를 유래하지 않은 닭의 유입이 있었던 것으로 추정된다.
우리나라 재래닭의 기원을 구명하기 위해서 mtDNA D-loop 영역을 분석한 결과, 1,231~1,232개의 염기구성되어 있으며, 35개소에서 변이가 관찰되었다. 변이 부위를 이용하여 Haplotype을 분류한 결과, 21종으로 분류되었으며 이중 9개인 GenBank에 미등록된 것으로 밝혀졌다. Hplotype 다양성으로 추정한 한국 재래닭의 유전적 변이성은 중국의 재래닭과 유사한 것으로 추정되었다. Haplotype에 대한 Network 분석 결과, 재래닭은 5개의 Clade로 분류되었다. 이들 Clade에 대한 각 집단의 분포 현황으로 한국 재래닭은 운남성 및 중국 재래닭이 보인 결과와 유사하나, 일본의 재래닭과는 약간 상이한 것으로 밝혀졌다. 이상의 결과로 우리나라 재래닭은 공통선조가 다른 5개 이상의 모계가 중국을 통하여 유래되었으며, 일본에도 전파된 것이 확인되었다. 한편, 일본은 한반도를 유래하지 않은 닭의 유입이 있었던 것으로 추정된다.
In this study, we analyzed the mitochondrial DNA D-loop region of Korean native chicken to clarify their phylogenetic relationships, possible maternal origin and routes of introduction into Korea. A 1231-1232 bp DNA fragment from the mtDNA D-loop region was sequenced in 315 chickens from 11 populati...
In this study, we analyzed the mitochondrial DNA D-loop region of Korean native chicken to clarify their phylogenetic relationships, possible maternal origin and routes of introduction into Korea. A 1231-1232 bp DNA fragment from the mtDNA D-loop region was sequenced in 315 chickens from 11 populations, Thirty-five variable sites that defined 21 haplotyes were observed. In Korean native chicken, diversity accounted for 90% of the variation, little differentiation among the strains. The 21 haplotypes clustered into 5 clades which were A, B, C, D and E. These results indicate that Korean chickens were derived from China with multiple origins.
In this study, we analyzed the mitochondrial DNA D-loop region of Korean native chicken to clarify their phylogenetic relationships, possible maternal origin and routes of introduction into Korea. A 1231-1232 bp DNA fragment from the mtDNA D-loop region was sequenced in 315 chickens from 11 populations, Thirty-five variable sites that defined 21 haplotyes were observed. In Korean native chicken, diversity accounted for 90% of the variation, little differentiation among the strains. The 21 haplotypes clustered into 5 clades which were A, B, C, D and E. These results indicate that Korean chickens were derived from China with multiple origins.
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문제 정의
본 연구에서는 우리나라 재래닭의 mt-DNA D-loop 영역에 대하여 전 염기서열을 분석하여 (1) 외래종과의 유전적 특성을 추정하고, (2) 우리나라 재래닭의 기원 및 타 집단과의 유전적 유연관계를 구명하는 것을 목적으로 수행하였다.
제안 방법
Mitochondrial DNA의 D(displacement)-loop 영역의 증폭은 전반부와 후반부로 나누어, NCBI의 e-PCR을 이용하여 각각의 primer를 설계하였다. mtDNA 분석용 primer의 염기서열은 Table 1과 같다.
재래닭 8집단의 Haplotype 다양성의 정도를 다른 집단과 비교하기 위해서 D-loop 영역의 처음부터 519 bp까지의 Haplotype 다양성 및 염기다양성을 추정하였다. 유전적 변이성이 극도로 낮은 긴꼬리닭을 제외한 재래닭의 Haplotype 다양성은 0.
정제된 Extension product를 95℃에서 2분 동안 denature시키고 ABI PRISM 3100 또는 3130(ApliedBiosystems, 미국)을 사용하여 분석한 다음, Sequencing Analysis v5.2(ApliedBiosystems, 미국)와 BioEdit v7.0.1(Tom Hall Isis Pharmaceulicals)을 이용하여 염기서열을 결정하였다.
증폭은 GeneAmp PCR system 9700(Aplied Biosystems, 미국)의 기기를 이용하였고, 방법도 그 방법을 일부 수정하여 사용하였다. 즉, 전처리에 95℃ 5분, denaturing에 95℃ 60초, annealing에 60℃ 30초, extension에 72℃ 90초, 후 처리 72℃ 10분의 조건으로 하되, denaturing부터 extension까지의 반복수는 35회로 하여 수행한 다음, 1.5% agarose gel에서 전기영동하여 증폭산물을 확인하였다. 증폭산물은 QIA quick PCR purification kit(QIAGEN GmbH, 독일)을 이용하여 정제한 다음, Sequencing Reaction에 사용하였다.
mtDNA 분석용 primer의 염기서열은 Table 1과 같다. 증폭은 GeneAmp PCR system 9700(Aplied Biosystems, 미국)의 기기를 이용하였고, 방법도 그 방법을 일부 수정하여 사용하였다. 즉, 전처리에 95℃ 5분, denaturing에 95℃ 60초, annealing에 60℃ 30초, extension에 72℃ 90초, 후 처리 72℃ 10분의 조건으로 하되, denaturing부터 extension까지의 반복수는 35회로 하여 수행한 다음, 1.
헤파린이 들어있는 진공채혈관을 이용하여 닭의 익하정맥에서 1 mL 내외의 혈액를 채취하여 —80℃ 초저온냉동고에 보존하면서 시료로 사용하였으며, DNA 추출은 전혈 50 μL를 취하여 DNA 추출 kit(TOYOBO사, 일본)로 수행하였다.
대상 데이터
본 시험에 이용된 공시재료는 재래종으로는 국립축산과학원 가금과에서 보유하고 있는 재래닭 황갈색계통, 흑색계통, 적색계통 및 오골계 각 12, 제주도 농가에서 사육 중인 제주 재래닭 16수 및 경기도 고양시에서 사육 중인 긴꼬리닭 A 및 D계통 각 12수 및 B계통 11수를 이용하였다. 재래종의 유전적인 특성을 구명하기 위한 외래종으로는 국립축산과학원 가금과에서 보유하고 있는 코니쉬, 로드아일랜드레드 및 백색레그혼 각 12수를 이용하였다.
본 연구에서 분석된 135수의 D-loop 염기서열은 1,231～1,232 bp로 구성되어 있으며, 35개의 변이 부위가 관찰되어 21개의 Haplotype으로 구분되었고, 미국 국립생물정보센터에 해당 염기서열을 등록(GenBank Accession No. HQ836343～HQ836363)하였다(Table 2). 시작 부위에서 500 bp 부위에서 30개소의 변이 부위가 관찰되었다.
, 1995)을 이용하여 Network 분석을 실시하였다. 본 연구에서 이용된 11집단 135수 21개 Haplotype은 9개의 Median Vector(MV)를 통하여 A, B, C, D 및 E의 Clade로 분류되었다. A Clade에는 3개의 MV(MV1, MV2 및 MV4)을 통하여 7개의 Haplotype이 1개의 Haplogroup이 형성되었으며, B Clade는 A Clade로부터 3개의 변이 부위 차이를 보이는 1개 MV(MV8)로 연결된 9개의 Haplogroup이 형성되었다.
본 시험에 이용된 공시재료는 재래종으로는 국립축산과학원 가금과에서 보유하고 있는 재래닭 황갈색계통, 흑색계통, 적색계통 및 오골계 각 12, 제주도 농가에서 사육 중인 제주 재래닭 16수 및 경기도 고양시에서 사육 중인 긴꼬리닭 A 및 D계통 각 12수 및 B계통 11수를 이용하였다. 재래종의 유전적인 특성을 구명하기 위한 외래종으로는 국립축산과학원 가금과에서 보유하고 있는 코니쉬, 로드아일랜드레드 및 백색레그혼 각 12수를 이용하였다.
데이터처리
(2007)이 NCBI에서 D-loop 영역을 전부 분석하여 정의한 42개의 Haplotype의 명명법을 기준으로 하였다(Gen- Bank accession number: AB268506～45, AB294232～3). Oka et al. (2007)이 보고하지 않은 염기서열에 대하여는 PHYLIP v3.6b 통계 프로그램 중 Dnadist 프로그램(Felsenstein, 1989; Lynch and Crease, 1990)을 이용하여 염기서열간의 유연관계를 추정하여 Clade를 결정하였다. 각 Haplotype별의 근연관계 및 집단 간의 유전적 유연관계 분석은 Network software ver.
이론/모형
Haplotype의 유연관계를 추정하기 위해서 관찰된 21개 Haplotype과 집단을 고려하여 Median Joining 방법(Bandelt et al., 1995)을 이용하여 Network 분석을 실시하였다. 본 연구에서 이용된 11집단 135수 21개 Haplotype은 9개의 Median Vector(MV)를 통하여 A, B, C, D 및 E의 Clade로 분류되었다.
증폭산물은 QIA quick PCR purification kit(QIAGEN GmbH, 독일)을 이용하여 정제한 다음, Sequencing Reaction에 사용하였다. Sequencing Reaction은 BigDye Terminator Cycle Sequencing kit(Aplied Bio- systems, 미국)을 이용하여 수행하였고, Ethanol/Sodium acetate 침전법으로 Extension product를 정제하였다.
6b 통계 프로그램 중 Dnadist 프로그램(Felsenstein, 1989; Lynch and Crease, 1990)을 이용하여 염기서열간의 유연관계를 추정하여 Clade를 결정하였다. 각 Haplotype별의 근연관계 및 집단 간의 유전적 유연관계 분석은 Network software ver. 4.5(www. fluxus-technology.com)을 이용하였다(Rozas et al., 2003)
변이 부위 탐색, 유전적 변이성의 추정 및 Haplotype의 결정은 DNA Sequence Polymorphism(DNASP Ver. 5.1)(Librado and Rozas, 2009) 소프트웨어를 이용하였다. Haplotype의 명명은 Oka et al.
성능/효과
우리나라 재래닭 8집단은 19종의 Haplotype으로 구성되어 있다. 각 집단별로 관찰된 Haplotype은 황갈색 계통, 적갈색 계통 및 제주 집단은 6종, 흑색 계통은 8종, 오계는 4종의 Haplotype이 각각 관찰되었다. 한편 긴꼬리닭 A 계통은 B2 Haplotype만이 관찰되었으며, B 계통은 D10 Haplotype만이 관찰되었으며, D 계통은 C04 및 D10 Haplotype이 관찰되었다.
변이 부위가 자연적인 선발 과정에서 발생된 변이임을 추정하는 Tajima의 D-test(Tajima, 1989) 결과, 조사된 모든 집단에서 가설과의 유의성은 없는 것으로 계산되었다. 모든 개체가 동일한 Haplotype을 보인 긴꼬리닭 A와 B 계통을 제외한 재래닭 집단은 5～24개의 염기서열에서 변이가 관찰되어 Ha- plotype 다양성은 0.303～0.924의 범위를 보였다. 재래닭 8집단의 Haplotype 다양성은 0.
Table 3에는 집단별로 변이부위의 수, Haplotype의 수, Ha- plotype 다양성, 염기 차이의 평균수 및 염기 다양성을 제시하였다. 변이 부위가 자연적인 선발 과정에서 발생된 변이임을 추정하는 Tajima의 D-test(Tajima, 1989) 결과, 조사된 모든 집단에서 가설과의 유의성은 없는 것으로 계산되었다. 모든 개체가 동일한 Haplotype을 보인 긴꼬리닭 A와 B 계통을 제외한 재래닭 집단은 5～24개의 염기서열에서 변이가 관찰되어 Ha- plotype 다양성은 0.
우리나라 재래닭의 기원을 구명하기 위해서 mtDNA Dloop 영역을 분석한 결과, 1,231～1,232개의 염기구성되어 있으며, 35개소에서 변이가 관찰되었다. 변이 부위를 이용하여 Haplotype을 분류한 결과, 21종으로 분류되었으며 이중 9개인 GenBank에 미등록된 것으로 밝혀졌다. Hplotype 다양성으로 추정한 한국 재래닭의 유전적 변이성은 중국의 재래닭과 유사한 것으로 추정되었다.
1). 본 연구에서 구명된 21개 Haplotype 중 9개의 Haplotype(A11, A12, B9, B10, B11, B12, B13, C9 및 D10)은 NCBI GenBank에 미 등록된 신규 염기서열이었다.
한편 긴꼬리닭 A 계통은 B2 Haplotype만이 관찰되었으며, B 계통은 D10 Haplotype만이 관찰되었으며, D 계통은 C04 및 D10 Haplotype이 관찰되었다. 외래종은 레그혼이 1개 Haplotype, 로드아일랜드레드종이 2개 Haplotype 코니쉬종은 3개 Haplotype이 각각 관찰되었다.
우리나라 재래닭의 기원을 구명하기 위해서 mtDNA Dloop 영역을 분석한 결과, 1,231～1,232개의 염기구성되어 있으며, 35개소에서 변이가 관찰되었다. 변이 부위를 이용하여 Haplotype을 분류한 결과, 21종으로 분류되었으며 이중 9개인 GenBank에 미등록된 것으로 밝혀졌다.
3% 및 1%의 비율로 구성되어 있다. 이 수치는 중국의 집단에서 보이는 비율과 매우 유사한 것으로 중국으로부터의 한반도에 유전자 흐름이 있었다는 것이 충분하게 설명이 되지만, 일본의 경우에는 A 및 C Clade에 속한 개체가 63.8%로서, 우리나라 재래닭에서 관찰된 37.4%보다 월등하게 높은 수치이었다. 이와 같은 결과 및 한국과 일본에서 관찰된 Haplotype 종류의 차이로 고려하면 일본은 한반도 이외의 지역에서 닭이 유입되었을 가능성이 높다는 것이 시사되었다.
또한 한국에서 산업화에 따른 유전자 소실은 재래 가축의 조직적으로 보존한 일본의 그것보다 많았을 가능성도 배제할 수는 없다. 이상의 결과로 긴 꼬리닭을 제외한 우리나라 재래닭은 비교적 다수의 모계가 관여되었음이 시사되었다. 이는 재래닭 집단을 형성하기 위해서 다수의 농장으로부터 모집단을 수집한 경위와 잘 일치 되는 결과이며, 긴꼬리닭을 복원하기 위해서 소수의 개체를 수집하여 지속적으로 개량하여 왔다는 사육자의 기록과도 일치되는 결과이었다.
이상의 결과로 우리나라 재래닭은 공통 선조가 다른 복수의 모계에 의해서 집단이 형성되었다는 것이 증명되었다. 본 연구 및 일본의 Oka et al.
이들 Clade에 대한 각 집단의 분포 현황으로 한국 재래닭은 운남성 및 중국 재래닭이 보인 결과와 유사하나, 일본의 재래닭과는 약간 상이한 것으로 밝혀졌다. 이상의 결과로 우리나라 재래닭은 공통선조가 다른 5개 이상의 모계가 중국을 통하여 유래되었으며, 일본에도 전파된 것이 확인되었다. 한편, 일본은 한반도를 유래하지 않은 닭의 유입이 있었던 것으로 추정된다.
2). 이상의 결과로 우리나라 재래닭은 적어도 4개 이상의 공통 선조가 다른 집단의 영향을 받아 형성되었다는 것을 추정할 수가 있다.
851보다 우리나라 재래닭이 다소 높은 것으로 관찰되었다. 이상의 결과로 우리나라 재래닭의 유전적인 변이성은 비교적 높은 것으로 추정되며, 이는 재래닭을 수집한 과정에서 다수의 집단이 관여된 것이 반영된 결과로 사료된다.
4%보다 월등하게 높은 수치이었다. 이와 같은 결과 및 한국과 일본에서 관찰된 Haplotype 종류의 차이로 고려하면 일본은 한반도 이외의 지역에서 닭이 유입되었을 가능성이 높다는 것이 시사되었다.
924의 범위를 보였다. 재래닭 8집단의 Haplotype 다양성은 0.9로 계산되어 외래종의 0.798보다 높은 것으로 관찰되었고, 유사한 현상이 염기 차이의 평균값에서도 관찰되어 외래종보다는 높은 유전적 다양성이 있음을 확인하였다.
후속연구
(2007)의 연구만이 mt-DNA D-loop 전 염기서열을 분석한 성적을 이용하여 계통분류학적인 추정을 하였고, 대부분의 연구자는 염기서열의 일부만을 분석하여 계통분류학적인 추론을 하고 있다. 금후 우리나라 재래닭 집단을 발굴 조사하고, 다른 나라의 집단도 전 염기서열이 분석된다면 보다 정확한 닭의 가금화 및 가금화 지역을 특정 지을 수 있을 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
가금화된 닭이 확산되는 과정에서 한반도가 지정학적으로 매우 중요한 역할을 하였을 것으로 추정되는 이유는 무엇인가?
가금화된 닭이 확산되는 과정에서 한반도는 지정학적으로 매우 중요한 역할을 하였을 것이다. 한반도에서 닭과 관련된 화석이 발견된 보고가 없어 그 년대를 직접적으로 추정하기는 곤란하지만, 1959년도에 일본에서 발견된 닭의 화석이 기원전 200년전 것으로 추정하고 있으며, 일본의 고대사에서는 일본의 야요이 시대에 한반도에서 유입된 닭이 일본 닭의 기원이라는 보고(West and Zhou, 1988; Oka et al., 2007) 가 있어 한반도의 재래닭의 역사는 매우 오래되었고, 닭의 전파에도 매우 중요한 역할을 하였을 것으로 짐작하게 된다.
우리나라 재래닭의 기원을 구명하기 위해서 어떠한 영역을 분석하였는가?
우리나라 재래닭의 기원을 구명하기 위해서 mtDNA D-loop 영역을 분석한 결과, 1,231~1,232개의 염기구성되어 있으며, 35개소에서 변이가 관찰되었다. 변이 부위를 이용하여 Haplotype을 분류한 결과, 21종으로 분류되었으며 이중 9개인 GenBank에 미등록된 것으로 밝혀졌다.
변이 부위를 이용하여 Haplotype을 분류한 결과는 어떠한가?
우리나라 재래닭의 기원을 구명하기 위해서 mtDNA D-loop 영역을 분석한 결과, 1,231~1,232개의 염기구성되어 있으며, 35개소에서 변이가 관찰되었다. 변이 부위를 이용하여 Haplotype을 분류한 결과, 21종으로 분류되었으며 이중 9개인 GenBank에 미등록된 것으로 밝혀졌다. Hplotype 다양성으로 추정한 한국 재래닭의 유전적 변이성은 중국의 재래닭과 유사한 것으로 추정되었다.
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