본 연구에서는 가금연구소에서 집단의 혈통 구조 및 근친 수준을 평가하기 위하여 근교계수와 유효집단크기를 추정하였으며, 추정한 근교계수의 신뢰 정도를 제시하기 위하여 혈통의 품질로써 1) 아비 어미를 모두 아는 개체의 비율과 2) 근교계수가 0이 아닌 개체의 비율을 태어난 부화 년도와 계통에 따라 제시하였다. 아비 어미를 모두 아는 개체의 비율에서 대부분 계통이 1~2년 사이에 거의 100%에 도달하였으며, 근교계수가 0이 아닌 개체의 비율에서 기초집단인 0세대부터 5~6년 사이에 비율이 100%에 가깝게 도달하는 것을 보면 가금연구소 혈통기록 시스템이 잘 이루어졌으며, 이 논문에서 추정한 근교계수가 신뢰할 수 있음을 나타낸다. 각 계통의 평균 근교계수에서는 20세대 동안 7.6~10.9%의 근교계수 상승도를 보였다. 세대당 가장 높은 근교계수 상승도를 보인 계통은 S계통으로 10세대 동안 8.2%의 근교계수 상승도를 보였으며, 평균 번식에 참여한 아비 어미의 수가 다른 계통에 비해 낮은 것이 원인인 것으로 사료된다. 평균 근교계수 변화량(${\Delta}F$)으로 추정한 유효집단크기를 보면 모든 계통에서 평균 근교계수 변화량이 0.39~0.85%로 1% 이하로 관리되는 것을 보이며, 따라서 유효집단크기도 모든 계통에서 50 이상의 값을 보였으며, 현 교배 관리에서 토종 닭 집단이 단시간에 근친퇴화나 집단의 멸종으로부터의 위험으로부터 안전하다고 사료된다. 그리고 유효집단크기를 유지하기 위하여, 즉 유전적 다양성을 유지하기 위하여, 적정 수의 아비 어미가 번식에 참여해야 된다고 사료된다.
본 연구에서는 가금연구소에서 집단의 혈통 구조 및 근친 수준을 평가하기 위하여 근교계수와 유효집단크기를 추정하였으며, 추정한 근교계수의 신뢰 정도를 제시하기 위하여 혈통의 품질로써 1) 아비 어미를 모두 아는 개체의 비율과 2) 근교계수가 0이 아닌 개체의 비율을 태어난 부화 년도와 계통에 따라 제시하였다. 아비 어미를 모두 아는 개체의 비율에서 대부분 계통이 1~2년 사이에 거의 100%에 도달하였으며, 근교계수가 0이 아닌 개체의 비율에서 기초집단인 0세대부터 5~6년 사이에 비율이 100%에 가깝게 도달하는 것을 보면 가금연구소 혈통기록 시스템이 잘 이루어졌으며, 이 논문에서 추정한 근교계수가 신뢰할 수 있음을 나타낸다. 각 계통의 평균 근교계수에서는 20세대 동안 7.6~10.9%의 근교계수 상승도를 보였다. 세대당 가장 높은 근교계수 상승도를 보인 계통은 S계통으로 10세대 동안 8.2%의 근교계수 상승도를 보였으며, 평균 번식에 참여한 아비 어미의 수가 다른 계통에 비해 낮은 것이 원인인 것으로 사료된다. 평균 근교계수 변화량(${\Delta}F$)으로 추정한 유효집단크기를 보면 모든 계통에서 평균 근교계수 변화량이 0.39~0.85%로 1% 이하로 관리되는 것을 보이며, 따라서 유효집단크기도 모든 계통에서 50 이상의 값을 보였으며, 현 교배 관리에서 토종 닭 집단이 단시간에 근친퇴화나 집단의 멸종으로부터의 위험으로부터 안전하다고 사료된다. 그리고 유효집단크기를 유지하기 위하여, 즉 유전적 다양성을 유지하기 위하여, 적정 수의 아비 어미가 번식에 참여해야 된다고 사료된다.
The purpose of this study was to estimate the inbreeding level and effective population size of Korean indigenous chickens. In the study, two variables were considered to evaluate the pedigree completeness: (1) the proportion (%) of animals with complete pedigree, and (2) the proportion of animals w...
The purpose of this study was to estimate the inbreeding level and effective population size of Korean indigenous chickens. In the study, two variables were considered to evaluate the pedigree completeness: (1) the proportion (%) of animals with complete pedigree, and (2) the proportion of animals with inbreeding coefficients greater than zero. In the proportion of animals having complete pedigree, all strains reached almost 100% completeness in 1~2 years. In the proportion of animals with inbreeding coefficients greater than zero, all strains reached almost 100% completeness in 5~6 years. We considered that the pedigree recoding system is well managed and that the inbreeding coefficient is a reliable measure. Over the past 20 years, the increase of inbreeding coefficients in Korean indigenous chicken strains has been 7.6~10.9%. The S strain showed the most rapid increase of inbreeding coefficient of 8.2% in 10 years. The reason for this rapid increase is considered to be associated with the fact that the numbers of sires and dams involved in reproduction was 115 and 91, respectively, which are lower than those of the other strains. According to average rates of increase in inbreeding coefficients (${\Delta}F$), all strains have ${\Delta}F$ values of 0.39~0.85%, which is lower than 1%, and the effective population size is above 50. The results showed that inbreeding levels were within the acceptable range and that Korean indigenous chicken population scan be regarded as safe from the threat of extinction.
The purpose of this study was to estimate the inbreeding level and effective population size of Korean indigenous chickens. In the study, two variables were considered to evaluate the pedigree completeness: (1) the proportion (%) of animals with complete pedigree, and (2) the proportion of animals with inbreeding coefficients greater than zero. In the proportion of animals having complete pedigree, all strains reached almost 100% completeness in 1~2 years. In the proportion of animals with inbreeding coefficients greater than zero, all strains reached almost 100% completeness in 5~6 years. We considered that the pedigree recoding system is well managed and that the inbreeding coefficient is a reliable measure. Over the past 20 years, the increase of inbreeding coefficients in Korean indigenous chicken strains has been 7.6~10.9%. The S strain showed the most rapid increase of inbreeding coefficient of 8.2% in 10 years. The reason for this rapid increase is considered to be associated with the fact that the numbers of sires and dams involved in reproduction was 115 and 91, respectively, which are lower than those of the other strains. According to average rates of increase in inbreeding coefficients (${\Delta}F$), all strains have ${\Delta}F$ values of 0.39~0.85%, which is lower than 1%, and the effective population size is above 50. The results showed that inbreeding levels were within the acceptable range and that Korean indigenous chicken population scan be regarded as safe from the threat of extinction.
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문제 정의
그래서 FAO에서는 유전적 다양성을 나타내는 유효집단의 크기를 50 이상은 유지해야 한다고 보고했다(FAO, 2000; Melka and Schenkel, 2010). 그래서 본 연구에서는 한국 토종닭 9계통의 각 계통별 근교계수와 유효집단크기를 추정하였으며, 이 결과를 근거로 하여 한국 토종닭집단의 혈통 구조 및 근친 수준 정도를 평가하고자 한다.
예를 들어 혈통의 품질 없이 근교계수를 제공했다면, 근교계수가 0인 개체에 대하여 이 개체가 정말 혈연관계가 없어서 근교계수가 0이 나타난 것인지, 아니면 기록이 없어서 0이 나타난 것인지를 판단하기 어려울 것이다. 따라서 혈통의 품질을 가지고 이 논문에서 추정하는 근교계수의 품질을 제시하고자 한다.
가설 설정
여기서, Ne는 유효집단크기이며, L은 세대간격으로 가금연구소에서 매년 세대교체가 이루어지기 때문에 1로 가정하였다. ΔF은 평균 근교계수 변화량으로 세대에 따라 근교계수가 얼마나 변하였는가로 아래와 같이 계산된다.
제안 방법
본 연구에서는 가금연구소에서 집단의 혈통 구조 및 근친 수준을 평가하기 위하여 근교계수와 유효집단크기를 추정하였으며, 추정한 근교계수의 신뢰 정도를 제시하기 위하여 혈통의 품질로써 1) 아비․어미를 모두 아는 개체의 비율과2) 근교계수가 0이 아닌 개체의 비율을 태어난 부화 년도와 계통에 따라 제시하였다.
, 2003). 이 논문에서 추정하는 근교계수의 신뢰도를 제시하기 위하여 혈통의 완성도를 1) 집단에서 부모를 모두 아는 개체의 비율과 2) 집단에서 근교계수가 0이 아닌 개체의 비율인 2가지 방법으로 제시하였다.
2) 평균근교계수변화량(ΔF)를 이용하여 유효집단크기를 추정하는 2가지 모델을 사용하여 추정하였다.
3)에서 작성한 코드와 R Package ‘pedigree’를 이용하여 혈통 데이터를 가공하고, 근교계수 및 유효집단크기를 추정하였 다. ID 열(column)에 없는 Missing sire 218수, dam을 1,213수 를 추가하였고, 마지막 년도인 2013년도를 11,180수를 Key로 사용하여 25,268수의 혈통추적(Trace)을 하였다. 세대 순 정렬(Stack)과, 오류체크(중복오류 28건, 성별오류 9건, 개체- 아비-어미 오류 0건)로 37건의 데이터를 삭제하였으며, 리넘버링(Renumbering) 과정을 진행하여 최종 분석에 사용된 개체 수는 9계통 25,231수를 혈통분석에 이용하였으며, 최종 혈통분석에 사용한 혈통기록의 수를 계통과 부화 년도에 따라 Table 2에 제시하였다.
ID 열(column)에 없는 Missing sire 218수, dam을 1,213수 를 추가하였고, 마지막 년도인 2013년도를 11,180수를 Key로 사용하여 25,268수의 혈통추적(Trace)을 하였다. 세대 순 정렬(Stack)과, 오류체크(중복오류 28건, 성별오류 9건, 개체- 아비-어미 오류 0건)로 37건의 데이터를 삭제하였으며, 리넘버링(Renumbering) 과정을 진행하여 최종 분석에 사용된 개체 수는 9계통 25,231수를 혈통분석에 이용하였으며, 최종 혈통분석에 사용한 혈통기록의 수를 계통과 부화 년도에 따라 Table 2에 제시하였다.
대상 데이터
기초 혈통자료는 1993년부터 2013년까지 20년 동안 국립축산과학원 가금연구소가보유 중인 토종닭 5품종 9계통 167,706 수의 혈통자료를 이용하였으며(Table 1), R program(Version 3.1.3)에서 작성한 코드와 R Package ‘pedigree’를 이용하여 혈통 데이터를 가공하고, 근교계수 및 유효집단크기를 추정하였 다.
데이터처리
개체별 근교계수를 추정하기 위하여 R program(v3.1.3)의Package ‘pedigree’ 중 ‘CalcInbreeding’ 함수를 이용하여 추정하였다.
성능/효과
ΔF와 아비․어비 수로 추정한 유효집단크기의 차이가 없었던 L계통의 경우 2003년 번식에 참여한 아비․어미수가 각각 12수, 66수로 이때의 병목현상이 발생하여 유전적 다양성이 줄어든 것으로 보이며, Table 6에서 보듯이 L계통은 11세대 이후 평균 근교계수 변화량이 급격히 증가하는 것을 볼 수 있다.
85%로 1%를 넘지 않는 것을 볼 수 있으며,유효집단크기도 또한 59∼127수로 나타났다. 30가계로 구분하여 윤환교배를 실시하는 현 토종닭 집단은 집단이 빠른 시일 내 급격히 소실될 위기에 처할 수 있는 유효집단크기 50수(Braude and Low, 2010)보다 크게 나타났다는 점에서 현재 토종닭 집단은 단시간에 근교퇴화나 집단의 멸종으로부터의 위험으로부터 안전하다고 사료된다.
각 계통 별로 보면 R계통, Y계통, L계통, O계통, C계통, F 계통, K계통, S계통, H계통의ΔF값(%)은 0.39%, 0.44%, 0.55%, 0.70%, 0.45%, 0.57%, 0.50%, 0.85%, 0.41%로 나타났으며, ΔF로 추정한 유효집단크기는 각각 127수, 113수, 91수,72수, 112수, 87수, 100수, 59수, 123수로 추정되었다.
각 계통 별로 살펴보면, O계통과 S계통은 평균 아비와 어미의 수는 아비에서 각 18수, 17수, 어미에서 각 115수, 91수로 다른 계통에 비해 낮았으며 아비, 어미 수로 계산한 유효집단크기도 또한 각각 62수, 56수로 작게 나타났다. L계통은 평균 아비, 어미수가 작지 않음에도 불구하고, 아비, 어미의 최소값이 12수, 66수로 상당히 작게 나타났으며, 이 병목현상 때문에 ΔF로 추정한 유효집단크기는 낮을 것이라고사료된다.
반대로 R계통의 경우,모든 계통에서 번식에 참여하는 아비․어미의 수가 가장 많았으며, ΔF도 0.39%로 낮게 유지 되었고, 당연히 유효집단크기도 127수로 모든 계통에서 가장 높았다.
아비․어미를 모두 아는 개체의 비율에서 대부분 계통이 1∼2년 사이에 거의 100%에 도달하였으며, 근교계수가 0이 아닌 개체의 비율에서 기초집단인 0세대부터 5∼6년 사이에 비율이 100%에 가깝게 도달하는 것을 보면 가금연구소 혈통기록 시스템이 잘 이루어졌으며, 이 논문에서 추정한 근교계수가 신뢰할 수 있음을 나타낸다.
아비와 어미의 평균수로 계산한 유효집단크기는 R계통,Y계통, L계통, O계통, C계통, F계통, K계통, S계통, H계통에서 각각 105수, 104수, 91수, 62수, 94수, 91수, 94수, 56수,87수로 나타났으며, R계통이 105수로 가장 크게 나타났고, S 계통에서 56수로 낮게 추정되었으며, 전 계통에서 유효집단크기가 50 이상을 보였다.
재래종인 R계통, Y계통, L계통과 화이트 레그혼인 F 계통, K계통은 93년부터, 로드아일랜드레드 C계통, 오골계 O계통, 코니쉬 S계통, H계통은 각각 1994년, 1995년, 2003년, 2007년부터 혈통이 시작되었으며, 대부분 1∼2년 사이에 부모를 모두 아는 개체 비율이 거의 100%에 도달하는 것을 볼 수 있다.
전 계통에서 20세대 동안 7.6∼10.9%의 근교계수 상승도를 보이는데, 각 계통 별로 확인해 보면 R계통, Y계통, L계통, F계통, K계통은 93년부터 2013년까지 총 20세대 동안의 근교계수는 7.6%, 8.5%, 10.4%, 10.9%, 9.5%로 나타났다.
전 계통에서 교배에 이용된 아비, 어미의 각 평균은 17∼30수, 91∼202수로 나타났으며, 최소값은 각각 10∼25수, 34∼149수로, 최대값은 각각 22∼49수, 126∼284수로 나타났으며, 아비와 어미의 평균수로 계산한 유효집단크기는 56∼105로 나타났다.
평균 근교계수 변화량(ΔF)으로 추정한 유효집단크기를 보면 모든 계통에서 평균 근교계수 변화량이 0.39∼0.85%로 1% 이하로 관리되는 것을 보이며, 따라서 유효집단크기도 모든 계통에서 50 이상의 값을 보였으며, 현 교배 관리에서 토종닭 집단이 단시간에 근친퇴화나 집단의 멸종으로부터의 위험으로부터 안전하다고 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
가축의 개량을 위해 중요하게 고려해야 할 요인 중 하나는 무엇인가?
가축의 개량을 위해 중요하게 고려해야 할 요인 중 하나는 집단의 근친이다. 집단의 근친은 혈통자료를 이용하여 추정한 근교계수로 제시할 수 있으며, 이것은 한 개체의 두 대립유전자가 후대에게 전달될 확률을 의미한다(Koenign and Simianer,2006).
혈통의 품질은 무엇을 나타내는 것인가?
혈통의 품질은 혈통에서 개체와 아비, 어미 기록이 얼마나 정확하게 충실히 기록되었는가를 나타내는 것이다. 예를 들어 혈통의 품질 없이 근교계수를 제공했다면, 근교계수가 0인 개체에 대하여 이 개체가 정말 혈연관계가 없어서 근교계수가 0이 나타난 것인지, 아니면 기록이 없어서 0이 나타난 것인지를 판단하기 어려울 것이다.
집단의 근친은 어떤 부정적 영향을 미치는가?
집단의 근친은 혈통자료를 이용하여 추정한 근교계수로 제시할 수 있으며, 이것은 한 개체의 두 대립유전자가 후대에게 전달될 확률을 의미한다(Koenign and Simianer,2006). 집단에서 선발 및 유전적 부동에 의해 발생하는 근친은 대립유전자를 호모화하는데(Wooliams and Bijima, 2000),만약 이 하나의 대립유전자가 호모화되어 버리면 다른 하나의 대립유전자는 소실된 것이기 때문에 유전적 다양성은 작아진다고 볼 수 있을 것이다. 또한, 이렇게 유전적 다양성이 줄어들게 되면 여러 환경에 적응하는 다양한 유전자가 소실되었기 때문에 여러 가지 환경에 적응하는 적응성(Fitness) 관련 형질들에 부정적 영향을 미친다고 보고된다(Fernandez et al., 2005). 더욱이, 소규모집단에서 이런 근친의 부정적인 영향은 적응에 관련한 능력을 떨어뜨려 집단을 더욱 작게 만들고, 세대가 지남에 따라 집단이 점점 작아져 그 집단은 멸종된다는멸종의소용돌이(Extinction Vortex) 이론이보고되고 있다(Primack, 2000). 그래서 FAO에서는 유전적 다양성을 나타내는 유효집단의 크기를 50 이상은 유지해야 한다고 보고했다(FAO, 2000; Melka and Schenkel, 2010).
참고문헌 (15)
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