초록 ▼

○ 연구결과
가. 가. Microsatellite에 의한 유전자 지도작성 및 QTL분석
1) 한우 6번 염색체의 유전자 연관지도에서는 28개, 2번 염색체에서 36개, 17번 염색체에서 22개, 그리고 27번 염색체에서 12개의 microsatellite 좌위에 대한 유전자간 거리와 위치를 결정할 수 있었다.
2) 한우 염색체 2, 6, 17, 27번으로 대상으로 한 microsatellite 좌위들의 경제형질 연관되는 QTL결과를 국가 후대검정우와 국가 능력평가대회 농가 출품우들의 능력에 적용한 통계분석에서 염색체

○ 연구결과
가. 가. Microsatellite에 의한 유전자 지도작성 및 QTL분석
1) 한우 6번 염색체의 유전자 연관지도에서는 28개, 2번 염색체에서 36개, 17번 염색체에서 22개, 그리고 27번 염색체에서 12개의 microsatellite 좌위에 대한 유전자간 거리와 위치를 결정할 수 있었다.
2) 한우 염색체 2, 6, 17, 27번으로 대상으로 한 microsatellite 좌위들의 경제형질 연관되는 QTL결과를 국가 후대검정우와 국가 능력평가대회 농가 출품우들의 능력에 적용한 통계분석에서 염색체 2번의 ILSTS098, 염색체 6번의 ILSTS035와 BM4311, 그리고 염색체 27번의 BM871 좌위는 한우의 주요경제형질인 근내 지방도, 일당증체량, 등지방두께, 그리고 등심단면적에 유의하게 작용하는 것으로 판단되었다.
나. 한우의 기능성 유전체 분석과 gene expression profile 작성
1) 한우 주요 경제형질인 등심 조직, 등지방 조직, 내장지방 조직, 골수 조직 및 난자에서 4,845 개의 유전자원을 확보하고 한우 고유의 1.6k bovine cDNA chip을 제작하여 한우의 조직별, 성장 단계별 gene expression profile을 총체적으로 분석하였다.
2) 근육 성장과 근내 지방 합성 기전을 규명하기 위하여 골수와 난자에서 stem cell 유전자원을 확보하였으며, cDNA chip 기술로 선발한 유전자를 한우 고급육 육종 방안에 활용하기 위하여 등심 조직, 우둔 조직, 등지방 조직 및 내장 지방 조직에서 특이적으로 발현 수준이 높은 많은 유전자를 선발하였다.
3) 소의 등지방 조직에서 많이 발현되는 Nonmuscle-type Cofilin 유전자의 기능을 소와 돼지 및 생쥐에서의 기능을 밝혔으며, 소의 근내 지방 형성과 관련하여 현재까지 가장 잘 알려져 있는 TG 유전자 SNP에 대한 새로운 분석 방법을 개발하였다.
(협동과제:SAGE에 의한 지방 고급육 관련 gene profil 작성)
4) 한우 지방조직 cDNA library에서 선발한 483개 clone의 부분적인 염기서열을 분석하고 NCBI database와 비교하여 clone들의 특성을 분석하였다. 한우 clone 5개에 대하여는 full-coding 영역을 포함하는 clone을 확보하고 염기서열을 결 정하였으며, GenBank에 등록하였다. 19개 유전자에 대하여 근내지방과 피하지 방조직에서 유전자 발현 수준을 northern 방법으로 비교하였다. 그중에서 4개유전자의 발현 수준은 피하지방보다 근내지방에서 더 높았다.
5) Serial analysis gene expression (SAGE) 방법으로 한우 피하지방 조직 및 근내지방 조직의 gene expression profile을 작성하였다. 피하지방 SAGE clone 849개를 sequencing하여 11,268개의 tag 정보를 확보하여 unigene transcript 3,751개에 해당하는 발현을 관찰할 수 있었다. 근내지방 SAGE clone 1,102개를 sequencing하여 총 10,830개의 tag 정보를 확보하여 unigene transcript 2,918개 에 해당하는 발현을 관찰할 수 있었다. SAGE 기법으로 확보한 tag 정보를 분석하여 근내 지방조직 또는 피하 지방조직에서 발현 수준이 높은 유전자를 각 각 확보하였다. 특히, 근내지방 조직에서 발현 수준이 높은 유전자로는 myosin light polypeptide 1, troponin C, troponin 1, alpha-actinin 3, nebulin, beta 2 microglobulin, heat shock 70 kDa protein 1 및 N-myristoyltransferase 2 gene들을 확인하였다.
다. TDGS를 이용한 한우 경제형질 연관 cSNP 발굴
1) GH1 유전자는 성장 및 분화에 관여하는 유전자로 한우의 성장 및 지방 발달에 영향을 미칠 것으로 사료되는 후보 유전자이다. 시험축을 대상으로 GH1 유전 자의 SNP를 발굴한 결과 모두 4개의 SNP를 발굴하였으며 이를 바탕으로 haplotype을 분석한 결과 13개의 haplotype이 출현하였다. SNP를 바탕으로 유전자내 allele의 효과를 분석하기위해 diplotype 분석을 수행하고 통계모델로 검증하였다.
2) 시험축을 대상으로 GDF8 유전자의 SNP를 발굴한 결과 모두 7개의 SNP를 발굴하였으며 이를 바탕으로 haplotype을 분석한 결과 7개의 haplotype이 출현하였다. SNP를 바탕으로 유전자내 allele의 효과를 분석하기위해 diplotype 분석을 수행하고 통계모델로 검증하였다.
3) Leptin 유전자의 SNP를 발굴한 결과 모두 12개의 SNP를 발굴하였으며 이를 바탕으로 haplotype을 분석한 결과 27개의 haplotype이 출현하였다. 또한 Thyroglobulin 유전자의 발현을 조절하는 promoter 부위의 -382번째 염기를 조사하였다. Genotyping결과를 바탕으로 genotype과 경제형질의 연관성을 통계모델로 검증하였다.
4) GDF8 유전자의 전사조절영역의 SNP를 발굴한 결과 모두 2개의 SNP를 발굴하였으며 이를 바탕으로 haplotype을 분석한 결과 4개의 haplotype이 출현하였다. 그리고 GH1 유전자의 전사조절영역의 SNP를 발굴한 결과 모두 4개의 SNP를 발굴하였으며 이를 바탕으로 haplotype을 분석한 결과 11개의 haplotype이 출현하였다. SNP를 바탕으로 유전자내 allele의 효과를 분석하기위해 diplotype 분석을 수행하고 통계모델로 검증하였다.
라. 한우의 reference family의 구성과 이들의 가계 및 성적관리
1) 유전적으로 순수한 한우집단 형성
유전적으로 순수한 한우집단(외모 등)을 형성하기 위하여 외모심사(가축외모심사기준에 의거 평점 75점 이상) 및 혈통등록을 하고 부모, 형제 및 자매 중에서 선천적 기형이나 유전적 불량형질이 나타나지 않고 질병(결핵, 부루셀라, 구제역)검진결과 음성으로 판정된 개체들로 한우집단을 형성하였다.
2) 계획적 교배체계 유지 및 주요 경제형질의 능력관리
교배빈우의 기준은 나이가 2∼6세로서 정상적으로 발육되고 종축개량협회에 종축으로 등록된 개체를 혈연관계가 없는 종모우의 정액을 이용하여 계획적으로 교배하였고 6, 9, 12, 15, 18, 21, 및 24개월령 체중 및 냉도체중, 근내지방도, 등지방두께, 등심단면적 등 도체형질에 대한 능력을 조사, 분석하였다.
3) Field trial
Field trial을 하기 위해 전국 농가에서 한우능력평가대회에 참가한 출품우와 농협안성목장에서 거세 비육하여 평균 29개월령에 출하한 비육우들의 유전자 검사를 하였고 개량효과를 추정하기위해서 안성목장 번식우에 Thyroglobulin 유전자형에 따라 3두의 종모우를 이용하여 계획교배를 하였다. 계속하여 송아지에 대한 Thyroglobulin 유전자검사를 통해 Thyroglobulin SNP의 유전양식과 계획교배 결과 원하는 유전자형의 빈도가 얼마나 향상되었는지도 조사할 예정이다.
4) 경제형질에 대한 QTL 평가
육우의 도체 형질에 영향을 끼치는 것으로 알려진 8개의 QTL(TEXAN2,ILSTS098, ILSTS035, BM4311, BM1242, BMS1167, BM871 및 BM1857)이 한우의 주요 경제형질에 미치는 영향을 조사, 분석하였다.
TEXAN2가 근내지방과 관련있는 후보유전자로 가치가 있다고 판단되었고 ILSTS098 역시 근내지방과 관련있는 후보유전자로 가치가 있다고 사료된다. 또한 통계적으로 유의적이진 않았지만 ILSTS098이 배최장근단면적의 크기에 관여하는 후 보유전자로 관심을 갖을 필요가 있을 것으로 사료된다.
BMS1167이 근내지방도, 등지방두께 및 배최장근단면적에서 유의적인 경향을 보였고(p≦0.09) 근내지방도와 배최장근단면적은 아비의 영향보다 더 큰 것으로 나타나 후보유전자로서의 가능성을 보였다.
5) QTL 및 SNP의 EPD값 추정
제1세부과제에서 선정한 8개의 QTL과 제2협동과제에서 발굴한 6개의 SNP가 경제형질에 미치는 효과와 그 정도를 알아 보기위해서 표현형을 우선 일령에 대하여 보정한 후 모델에 유전자의 정보(QTL 혹은 SNP)를 포함하지 않은 model(Sire model)과 유전자 정보를 fixed effect로 포함한(Sire-QTL model 혹은 Sire-SNP model) model을 이용하였다.
BMS1167-113/117은 등지방두께가 -0.608이고 나머지 형질들은 +값을 보여 등 지방두께는 줄이면서 다른 형질들은 향상시킬 수 있는 후보유전자 중의 하나가 될가능성이 있었고 BM871-125/135는 근내지방도 향상과 배최장근단면적을 크게 하면서 등지방두께는 줄여나가는데 유용한 후보유전자로 고려할 수도 있을 것이다.
Growth hormone 02/02 diplotype가 근내지방도, 등지방두께 및 배최장근단면적의 estimated EPD값이 각각 +2.717, -3.07mm 및 3.254㎡로 크기 및 방향이 한우개량 방향과 같아서 강력한 후보유전자라고 할 수 있다.

Abstract ▼

Ⅳ. Suggestions for research results and its application
1. Construction of linkage map with microsatellites and QTL analysis
There is limitation to identify causal genes responsible for the traits of economic importance in Hanwoo, based on the current experimental conditions, i.e. using only m

Ⅳ. Suggestions for research results and its application
1. Construction of linkage map with microsatellites and QTL analysis
There is limitation to identify causal genes responsible for the traits of economic importance in Hanwoo, based on the current experimental conditions, i.e. using only microsatellite markers, which are, very likely, located far away from the casual genes. More research is needed to focus on the identification of strong candidate genes for the traits by integrating information of bovine ESTs on NCBI, functional genes and gene markers on DB that are located near the markers in this study, as well as the QTL results in this study. Also, construction of Hanwoo population that fits better for QTL analysis is neededto detect QTL with great detection power and high accuracy for QTL location.
The results that some microsatellite markers were associated with the traits (>3.0 LOD) of economic importance in Hanwoo indicate the existence of causal genes (and causal SNP in exon) around the markers. Thus, fine mapping strategies to map the QTL with high precision for meat quality and quantity with statistical significance that were detected on the markers of chromosomes 6, 2, 17 and 27 should be developed and applied to identify causal genes for the QTL.
Detection of the causal SNP for the traits of economic importancein Hanwoo, which is based on the detection of the microsatellite markers in this study and performance of fine-mapping approaches for precise location of strong candidate genes, will allow for the implementation of efficient genetic improvement program for the economically important traits in Hanwoo.
2. Functional Genome Analysis and Gene Expression Profile of Hanwoo
In current study, we constructed genes in bulk from Hanwoo’s major economic characters, a longissimus dorosi muscle tissue, longissimus dorsi subcutaneous adipose tissue, visceral adipose tissue, a bone marrow, a ovum andtotally analyzed gene expression aspect with native 1.6K bovine cDNA chip of Hanwoo. Particularly, stem cell genes were constructed to research adiposesynthesis mechanism within muscle from a bone marrow and a ovum tissue, also we constructed many genes which were highly expressed in each longissimus dorosi muscle tissue, rump tissue, longissimus dorsi subcutaneous adipose tissue and visceral adipose tissue. Hanwoo growth-rate, adipose accumulation within muscle, tenderness will be improved to develop a great Hanwwo brand. A internal, external research for a gene highly expressed in muscle and adipose tissue were hardly progressed until now.
We expect that function analysis of highly expressed genes in muscle and adipose tissue obtained current study and SNP research is performed additionally, we can apply these results to an individual selection of high-quality meat production using gene tag. Also, Hanwoo native 1.6K bovine cDNA chip will be applied as gene expression profile preparation tool for Hanwoo improvement continuously by performance of additional research added stem cell gene resource for the future. Thyroglobulin SNP analysis method will be directly applied in a farm to breed Hanwoo. Genetic improvement will be achieved by utilization lots of genes information from this project for selection of Hanwoo early prediction.
3. cSNP discovery of economic traits using TDGS in Hanwoo
From the results of this project, further molecular and cellular studies are required for the support of this genetic data.
4. Construction of Hanwoo reference family and management of pedigree and performance records
MAS is the process of using the results of DNA tests, together with phenotypic and pedigree information to assist in the selection of individuals to become the parents in the next generation of a genetic improvement program. The additional information provided by the DNA test results should improve the accuracy of evaluating the genetic merit of the individuals in the population, and hence, should improve the rate of response to selection. DNA tests should not be used as all-or-none selsction criterion, but rather should be used as one of several sources of information upon which selection is based.
To develop complete genetic improvement strategies reality in Hanwoo, additional research and more efforts are required in the measurement and recording of an expanded range of traits, establishment of databases, improved evaluation techniques incorporating quantitative and genomic information, quantifying of genotype and environment interactions.
The results of this study provide a useful reference for further candidate gene research and marker assisted selection for Hanwoo improvement.
5. cDNA cloning and expression profile in adipose tissues of Hanwoo
The current study was performed to understand molecular events that regulate the deposition of intramuscular fat. cDNA clones were identified and expression profile was compared by northern method between subcutaneous- and intramuscular-adipose tissues of Korean cattle. The SAGE method, one of the top functional genomics technique, was used in order to identify and quantify the functionally active genomes in bovine adipose tissues. Some useful results were obtained from the study.
The current studies demonstrate overall differential gene expression profile in subcutaneous and intramuscular adipose tissues of Korean cattle. Especially, expression of many genes including myosin light polypeptide 1, troponin C, troponin 1, alpha-actinin 3, nebulin, beta 2 microglobulin, glyceraldehyde 3 phosphate dehydrogenase, heat shock 70 kDa protein 1, ADP-ribosylation factor 1 and N-myristoyltransferase 2 genes was higher in intramuscular adipose tissues compared to subcutaneous adipose tissues. Further analyses of these genes regarding deposition of intramuscular fat and SNP study will give useful information to develop method(s) to produce high quality beef.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 25
• CONTENTS ... 46
• 목차 ... 48
• List of table ... 50
• List of figure ... 59
• List of appendix ... 66
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 69
• 제 1 절 연구개발의 필요성 ... 69
• 1. 기술적 측면 ... 70
• 2. 경제․산업적 측면 ... 72
• 3. 사회․문화적 측면 ... 73
• 제 2 절 연구개발의 필요성 및 범위 ... 74
• 1. 연구개발 목표 ... 74
• 2. 연차별 연구개발 목표와 내용 ... 77
• 제 2 장 국내․외 기술개발 현황 ... 81
• 1. 한우의 기능성 유전체 분석 ... 81
• 2. 유전자 지도 작성(gene mapping) ... 82
• 3. 한우 경제형질과 관련된 candidate gene에 대한 cSNP 분석 ... 83
• 4. 한우의 reference family의 구성과 이들의 가계 및 성적관리 ... 86
• 제 3 장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 90
• 제 1 절 Microsatellite에 의한 유전자 지도 작성 및 QTL분석 ... 90
• 1. 실험재료 및 방법 ... 90
• 2. 연구결과 및 고찰 ... 101
• 제 2 절 한우의 기능성 유전체 분석과 gene expression ... 138
• 1. 재료 및 방법 ... 139
• 2. 연구결과 및 고찰 ... 147
• 제 3 절 TDGS를 이용한 한우 경제형질 연관 cSNP 발굴 ... 194
• 1. 실험재료 및 방법 ... 194
• 2. 연구 결과 및 고찰 ... 201
• 제 4 절 한우의 reference family의 구성과 이들의 가계 및 ... 230
• 1. 실험재료 및 방법 ... 230
• 2. 연구결과 및 고찰 ... 238
• 제 5 절 한우 지방 유전자 발굴과 gene profile 작성 ... 295
• 1. 실험재료 및 방법 ... 296
• 2. 연구결과 및 고찰 ... 306
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 333
• 제 1 절 연구개발을 위한 목표달성도 ... 333
• 제 2 절 관련분야에의 기여도 ... 337
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 340
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 343
• 제 7 장 참 고 문 헌 ... 345
• 끝페이지 ... 400