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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 순수재래토착종 중 재래황갈종과 외래토착종으로 토착로드종, 토착레그혼종, 토착코니시종 및 한국오계를 대상으로 이들의 생산능력 분석과 더불어 텔 로미어 함유율, heterophil-lymphocyte 비율 및 열충격단백질 유전자발현율을 분석하여 품종별 스트레스 반응정도와 강건성을 구명하고, 이를 토대로 순수재래토착종과 외래토착 종을 이용한 토종닭의 개량 방향을 제시하고자 한다.
제안 방법
- HSPs 분석은 HSP-70, HSP-90α 및 HSP-90β 유전자를 대상으로 이의 발현율을 분석하였다.
- 또한, 품종 간 생존율을 육성기(0∼12주), 성장기(13∼20주) 및 산란기(21∼60주)로 구분하여 기간별 생존율 비교를 Fig. 1에 제시하였다.
- 초산일령은 계군 별 시산 이후 집단의 누적 산란율이 50%에 도달할 때까지의 평균 일수로 측정하였다. 산란율 (Hen-day egg production)은 22주령부터 50주까지 매 주령 별 산란수 대비 생존수로 주령별 산란율을 계산하고, 동 기간 동안 모든 주령의 산란율에 대한 평균값을 산출하였다. 난중은 32주령 때 동일 날짜에 산란한 계란 전체(품종별 약 40여 개)를 대상으로 각 계란의 무게를 측정하고, 이의 평균 값으로 계산하였다.
- 시험계 전체를 대상으로 육성 기간 동안에는 0주령, 4주령, 8주령 및 12주령에 측정하고, 20주령 이후 산란 기간 동안에는 매 10주 간격으로 개체 전수에 대한 체중을 측정하였다.
- 열충격단백질(heat shock proteins; HSPs) 유전자 발현율 분석을 위해 12주령 개체의 혈액으로부터 RNA를 추출한 후 cDNA를 합성하였다. HSPs 분석은 HSP-70, HSP-90α 및 HSP-90β 유전자를 대상으로 이의 발현율을 분석하였다.
- 입식 후부터 60주령까지 매일의 생존수와 폐사수를 기록 하고, 육성기(0∼12주), 성장기(13∼20주) 및 산란기(21∼60 주)로 구분하여 측정한 후 이들의 평균 생존율을 계산하였다.
- 처리된 표본은 25% Giemsa stain solution(Sigma Chem., St Louis, MO, USA)으로 염색한 후 광학현미경(Model BX-50, Olympus, Tokyo, Japan)을 이용하여 단위 면적당 heterophil과 lymphocyte 수를 측정하였다(obj. ×40).
- (2019)이 제시한 형광접합보인법 (Fluorescence in situ Hybridization)과 동일하게 시행하였다. 처리를 마친 표본은 propidium iodide solution(Sigma Chem., St Louis, MO, USA)으로 염색하고, 적녹 파장대의 필터가 부착된 형광현미경(Model AX-70, Olympus, Tokyo, Japan)을 이용하여 간기 상태의 핵을 관찰한 후 개체별 100개의 상을 디지털 카메라(Model DP-70, Olympus, Tokyo, Japan)로 촬영하였다. 촬영한 표본은 이미지 분석프로그램(MetaMorphⓇ, UIC, Pennsylvania, USA)을 이용하여 텔로미어의 함량을 측정하고 분석하였다.
- 토종닭 5품종에 대한 강건성 및 스트레스 반응 정도를 비교하고자 노화 지표로 알려진 텔로미어 함량을 분석하였다. Table 3에 이들 품종들에 대한 12주령 및 45주령의 텔로미어 함유율과 두 측정 기간 동안 텔로미어의 감축율 분석 값을 제시하였다.
대상 데이터
- 한국토종닭 5품종 간 생산능력 및 스트레스 반응 정도의 비교 분석을 위한 공시계로는 재래황갈종(Hwanggalsaek Jaerae-jong) 122수(♂39, ♀83), 토착로드종(Korean Rhode Island Red) 110수(♂31, ♀79), 토착레그혼종(Korean White Leghorn) 75수(♂24, ♀51), 토착코니시종(Korean Brown Cornish) 112수(♂39, ♀73) 및 한국오계(Korean Ogye) 74수 (♂28, ♀46) 총 493수를 대상으로 하였다. 본 시험계들은 국립축산과학원 가금연구소에서 사육 보존 중인 종으로서 중 복분산보존을 목적으로 발생 직후 일정 수수를 경남과학기술대학교 종합농장으로 이송하였다. 이송된 초생추들은 강제 환기와 자동급이 및 자동온도조절시스템이 완비된 케이 지(660 cm2 /1수)식 육추사에서 12주령까지 사육하고, 이후 60주령까지는 자동급이 및 자동집란시스템이 완비된 평사식 종계사(2,370 cm2 /1수)에서 사육하였다.
- 이송된 초생추들은 강제 환기와 자동급이 및 자동온도조절시스템이 완비된 케이 지(660 cm2 /1수)식 육추사에서 12주령까지 사육하고, 이후 60주령까지는 자동급이 및 자동집란시스템이 완비된 평사식 종계사(2,370 cm2 /1수)에서 사육하였다.
- 텔로미어 함량 분석은 12주령 및 45주령에 공시된 모든 개체의 익정맥에서 채혈한 혈액으로부터 시료를 분리하여 이용하였다. 닭의 텔로미어 함량 분석은 혈액 내 백혈구 세포를 대상으로 Cho et al.
- 한국토종닭 5품종 간 생산능력 및 스트레스 반응 정도의 비교 분석을 위한 공시계로는 재래황갈종(Hwanggalsaek Jaerae-jong) 122수(♂39, ♀83), 토착로드종(Korean Rhode Island Red) 110수(♂31, ♀79), 토착레그혼종(Korean White Leghorn) 75수(♂24, ♀51), 토착코니시종(Korean Brown Cornish) 112수(♂39, ♀73) 및 한국오계(Korean Ogye) 74수 (♂28, ♀46) 총 493수를 대상으로 하였다. 본 시험계들은 국립축산과학원 가금연구소에서 사육 보존 중인 종으로서 중 복분산보존을 목적으로 발생 직후 일정 수수를 경남과학기술대학교 종합농장으로 이송하였다.
데이터처리
- 산란율 (Hen-day egg production)은 22주령부터 50주까지 매 주령 별 산란수 대비 생존수로 주령별 산란율을 계산하고, 동 기간 동안 모든 주령의 산란율에 대한 평균값을 산출하였다. 난중은 32주령 때 동일 날짜에 산란한 계란 전체(품종별 약 40여 개)를 대상으로 각 계란의 무게를 측정하고, 이의 평균 값으로 계산하였다.
- 체중을 포함한 각종 생산능력들과 텔로미어 함량, H/L ratio 및 HSPs 유전자 발현율의 값에 대한 통계 분석은 SAS 통계패키지(SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)의 ANOVA procedure를 이용하여 품종 간 차이에 대한 유의성을 검정하였다. 측정 요인별 품종간 유의한 차이가 인정될 때에는 동일 패키지의 Tukey’s HSD procedure로 개개 평균값들 간의 유의성을 검정하였다.
- , St Louis, MO, USA)으로 염색하고, 적녹 파장대의 필터가 부착된 형광현미경(Model AX-70, Olympus, Tokyo, Japan)을 이용하여 간기 상태의 핵을 관찰한 후 개체별 100개의 상을 디지털 카메라(Model DP-70, Olympus, Tokyo, Japan)로 촬영하였다. 촬영한 표본은 이미지 분석프로그램(MetaMorphⓇ, UIC, Pennsylvania, USA)을 이용하여 텔로미어의 함량을 측정하고 분석하였다.
- 측정 요인별 품종간 유의한 차이가 인정될 때에는 동일 패키지의 Tukey’s HSD procedure로 개개 평균값들 간의 유의성을 검정하였다.
이론/모형
- 닭의 텔로미어 함량 분석은 혈액 내 백혈구 세포를 대상으로 Cho et al.(2019)이 제시한 형광접합보인법 (Fluorescence in situ Hybridization)과 동일하게 시행하였다. 처리를 마친 표본은 propidium iodide solution(Sigma Chem.
- HSPs의 Tm값은 LightCycler® 480 software v1.5(Roche Diag- nostics, GmbH, Mannheim, Germany)를 이용하여 분석하고, 각 유전자들의 상대적 정량 값은 Livak and Schmittgen (2001)이 제시한 2-ΔΔCt 방법으로 분석하였다.
- 점등 관리는 국립축산과학원의 산란계 사육 기준에 따라 감점증시켜 27주령 이후 17시간으로 고정하였다. 백신접종은 국립축산과학원의 지침에 따라 실시하였으며, 그 밖의 일반 닭 사양 관리는 경남과학기술대학교 닭 사육관리기준 에 따랐다. 시험에 관련된 닭의 관리 및 취급은 본 대학 동 물실험윤리위원회의 승인을 득한 후(IACUC Approved No.
- HSPs 분석은 HSP-70, HSP-90α 및 HSP-90β 유전자를 대상으로 이의 발현율을 분석하였다. 본 분석에 사용한 primers와 Real-time PCR을 이용한 Q-PCR의 방법은 Jeong et al.(2020)의 방법과 동일하게 시행하였다.
성능/효과
- Fig. 3은 이들의 산란곡선으로 품종 별 피크산란율은 토착레그혼종이 26주령에 91%, 토착로드종이 32주령에 79%, 재래황갈종이 27주령에 62%, 한국오계가 26주령에 52%, 토착코니시종이 28주령에 21%를 나타냄으로 대부분의 품종들이 26∼28주령 때 최고산란율을 보였으나, 토착로드종은 상대적으로 늦은 32주령에 피크를 나타내었다.
- HSP-90β 유전자 발현율의 경우, 공시된 모든 품종들이 토착로드종에 비해 2.1∼6.5배 정도 높게 나타났으며, 특히 토착코니시종의 발현율이 가장 높았다.
- 계군 별 집단의 산란율이 50%에 도달할 때까지의 평균 일수를 초산일령으로 측정한 바 품종 간 유의한 차이가 나타났으며(P<0.05), 토착레그혼종이 120 일로 가장 빨랐고 토착코니시종이 143일로 가장 늦었다.
- 분석 결과, 공시한 토종 닭 5품종의 평균생존율은 95% 정도로 비교적 높은 생존능력을 보이고, 품종 간 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 그러나 기간별 생존율에 있어서 한국오계가 육성기 및 산란기에 상대적으로 낮은 생존율을 보이고, 토착코니시종이 산란기 동안 가장 낮은 생존율을 나타내었다. 한국토종닭의 육성기 및 산란기 생존율의 경우 기존의 연구들과 거의 유사한 결과들을 보이고 있으며(Kang et al.
- 25배 정도로 증가되었으며, 특히 토착로드종과 토착코니시종의 암수 간 체중 차이의 증가가 두드러졌다. 동일 종의 집단 내 개체간 체중의 변이는 모든 품종에서 암수 공히 CV(coefficient of variance)값이 10 내외로 매우 양호한 집단의 균일도를 나타내어 품종별 유전적 고정이 어느 정도 이루어졌음을 시사한다. 이들 품종의 체중에 대한 이전 연구 결과들을 살펴보면 재래황갈종의 경우 8주 체중은 551 g, 20주 체중은 1,410 g(Sang et al.
- , 2015)와 본 연구 결과는 매우 잘 일치되는 결과이다. 따라서 HSPs 발현율을 스트레스 표지로 보았을 때 공시된 토종 품종들 중 토착로드종의 스트레스 반응 정도가 가장 낮고, 토착코니시종이 가장 높은 것으로 판단된다.
- , 2000). 따라서 본 연구 결과, H/L ratio 값을 개체의 스트레스 반응 척도로 간주하였을 때 토종닭 품종들 중 토착코니시종이 스트레스에 가장 민감하게 반응하며, 토착로드종이 스트레스에 둔감하다고 판단된다.
- 이러한 텔로미어의 결과는 생존율에 잘 반영되어 나타나는데, 공시된 품종들 중 토착로드종의 생존율이 가장 높았고, 토착코니시종이 가장 낮았다. 따라서 텔로미어 분석 결과를 바탕으로 공시된 토종닭 5품종 중 토착로드종이 가장 강건 하고 스트레스 저항 정도가 높은 반면 토착코니시종이 상대 적으로 약하고 스트레스에 민감한 품종으로 사료된다.
- 품종별 성장 양상은 모든 종이 거의 비슷한 성장 곡선을 보이는데, 20주까지는 급격한 체중 증가를 보이다가 이후 50주까지 완만한 증가 혹은 정체되는 양상을 나타내었 다. 모든 품종에서 주령이 증가함에 따라 암수 간 체중 차이가 증가되는 양상을 보이는데 8주령에 수컷이 암컷에 비해 평균 1.16배 정도이던 것이 40주령에서는 1.25배 정도로 증가되었으며, 특히 토착로드종과 토착코니시종의 암수 간 체중 차이의 증가가 두드러졌다. 동일 종의 집단 내 개체간 체중의 변이는 모든 품종에서 암수 공히 CV(coefficient of variance)값이 10 내외로 매우 양호한 집단의 균일도를 나타내어 품종별 유전적 고정이 어느 정도 이루어졌음을 시사한다.
- 이는 토착레그혼종의 경우 산란계종으로 육성된 종이고, 토착 코니시종의 경우 육용계종으로 육성된 종임에 따라 조숙과 만숙의 차이로 해석된다. 반면, 재래황갈종과 토착로드종의 비교시 재래황갈종이 다소 빠른 초산일령을 보이나, 전체 산란지수는 로드종에 비해 낮은 성적을 나타내었다. 토종닭들의 시산일령에 대한 보고로 재래황갈종은 145∼156일, 토착 로드종과 한국오계는 150일 및 171일로 모두 본 연구 결과 보다 늦은 시산일령들을 제시하고 있다(Kim et al.
- 분석 결과, 12주령 및 45주령 모두에서 품종간 텔로미어 함유율의 유의한 차이를 보였으며(P<0.01), 모든 종에서 공히 연령이 증가됨에 따라 감소되는 양상을 나타내었다.
- 분석 결과, H/L ratio 값은 품종들 간 유의한 차이를 보였으며(P<0.01), 공시된 품종 중 토착코니시종이 가장 높았고, 토착로드종이 가장 낮게 나타났다.
- 분석 결과, HSP-90β 유전자 발현율은 품종 간 유의한 차이를 보였으나(P<0.01) HSP-70 및 HSP-90α의 유전자 발현율은 품종 간 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 1에 제시하였다. 분석 결과, 공시한 토종 닭 5품종의 평균생존율은 95% 정도로 비교적 높은 생존능력을 보이고, 품종 간 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 그러나 기간별 생존율에 있어서 한국오계가 육성기 및 산란기에 상대적으로 낮은 생존율을 보이고, 토착코니시종이 산란기 동안 가장 낮은 생존율을 나타내었다.
- 분석 결과, 전체 사육 기간 동안 품종간 체중의 유의한 차이를 보였는데(P<0.01), 토착코니시종이 모든 주령에서 다른 종들에 비해 월등히 높은 체중을 나타내었고, 육성기 이후 토착로드종, 재래황갈종, 한국오계 및 토착레그혼종의 순으로 낮게 나타났다.
- , 2019b). 산란율은 22주부터 50주까지 주령 별 산란율의 평균값으로서 토착레그혼종이 74.8%, 토착로드종이 60.7%, 재래황갈종이 41.8%, 한국오계가 36.4%, 토착코니시종이 9.9% 순으로 나타나 품종 간 차이가 매우 크게 나타났다. 이러한 차이는 품종 간 유전적 특성 차이에 기인한 것으로 사료된다.
- 텔로미어의 함량이나 감축 정도를 개체의 생명 활성도 및 스트레스 반응 정도의 간접 표지로 간주하였을 때 공시된 5품종의 토종닭 중 토착로드종이 가장 양호한 값을 나타내었고, 토착코니시종이 가장 저조한 값을 보였다. 이러한 텔로미어의 결과는 생존율에 잘 반영되어 나타나는데, 공시된 품종들 중 토착로드종의 생존율이 가장 높았고, 토착코니시종이 가장 낮았다. 따라서 텔로미어 분석 결과를 바탕으로 공시된 토종닭 5품종 중 토착로드종이 가장 강건 하고 스트레스 저항 정도가 높은 반면 토착코니시종이 상대 적으로 약하고 스트레스에 민감한 품종으로 사료된다.
- , 2019a)과 거의 유사한 양상으로 토착레그 혼종의 상대적으로 높은 난중은 본 품종이 난용종으로 육성된 결과로 해석되고, 한국오계와 재래황갈종의 낮은 난중은 이들의 산란능력에 대한 개량이 거의 이루어지지 않았기 때 문인 것으로 사료된다. 이상 생산능력의 결과들을 종합할 때 토착코니시종은 산육능력이, 토착레그혼종은 산란능력이 우수하고, 토착로드종은 생존율이 우수하며, 산란과 산육능력 모두가 양호한 성적을 보였다. 반면 재래황갈종은 이들에 비해 다소 떨어지는 생산능력을 보이나, 토착로드종과 비슷한 형태의 겸용종 특성을 지닌 것으로 판단된다.
- 이상의 결과들을 종합할 때 토종닭 5품종 중 토착코니시 종은 우수한 산육능력을 기반으로 토종육용실용계 생산을 위한 기초 축으로 개량함이 바람직하고, 토착레그혼종은 비교적 높은 산란능력을 바탕으로 토종난용실용계 생산을 위한 기초 축으로 육성함이 바람직할 것으로 사료된다. 토착로드종의 경우, 높은 생존율과 스트레스 저항 정도가 가장 우수하고, 더불어 산란능력과 산육능력 또한 양호한 것으로 나타나 토종실용계 생산을 위한 모계통으로 활용함이 바람 직할 것으로 판단된다.
- , 2019a). 이상의 결과들을 종합할 때, 한국오계의 육성기 생존율과 토착코니시종의 산란기 생존율이 다소 저조한 것을 제외하고, 토착로드종, 토착레그혼종 및 재래황갈종은 국내 환경에 적응된 생존율이 우수한 강건 품종으로 고정되었다고 판단된다.
- , 2012). 텔로미어의 함량이나 감축 정도를 개체의 생명 활성도 및 스트레스 반응 정도의 간접 표지로 간주하였을 때 공시된 5품종의 토종닭 중 토착로드종이 가장 양호한 값을 나타내었고, 토착코니시종이 가장 저조한 값을 보였다. 이러한 텔로미어의 결과는 생존율에 잘 반영되어 나타나는데, 공시된 품종들 중 토착로드종의 생존율이 가장 높았고, 토착코니시종이 가장 낮았다.
- 01), 모든 종에서 공히 연령이 증가됨에 따라 감소되는 양상을 나타내었다. 품종 간 텔로미어 함유율에 있어 측정 기간 공히 토착로드종 및 토착레그혼종이 상대적으로 높은 함유율을 나타내었고, 토착코니시종이 가장 낮았다. 동 기간 동안 텔로미어의 감축 정도 또한 토착코니시종의 감축율이 가장 높게 나타났다.
- 품종별 난중은 32주령 때 동일 일자에 산란한 계란 전체에 대한 평균값으로 토착레그혼종 및 토착로드종이 다른 품종에 비해 유의하게 높았고, 한국오계와 재래황갈종의 계란이 상대적으로 낮게 나타났다 (P<0.01).
- 01), 토착코니시종이 모든 주령에서 다른 종들에 비해 월등히 높은 체중을 나타내었고, 육성기 이후 토착로드종, 재래황갈종, 한국오계 및 토착레그혼종의 순으로 낮게 나타났다. 품종별 성장 양상은 모든 종이 거의 비슷한 성장 곡선을 보이는데, 20주까지는 급격한 체중 증가를 보이다가 이후 50주까지 완만한 증가 혹은 정체되는 양상을 나타내었 다. 모든 품종에서 주령이 증가함에 따라 암수 간 체중 차이가 증가되는 양상을 보이는데 8주령에 수컷이 암컷에 비해 평균 1.
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