[0001][0001] 본 발명은 한우 유전체 빅데이터를 이용한 맞춤형 정밀사양 시스템에 관한 것이다.
[0002][0003] 한우는 우리나라의 고유 고기소 품종으로 연구대상으로 가지는 경제적, 산업적 중요성은 독창적인 가치가 있다. 한우의 개량이 시작된 이래 한우집단 도체형질의 유전력은 매년 증가하고 있으며, 종모우 가계별 육량과 육질에 관련된 유전능력에는 개체의 차이가 나타나고 있다. 한우개량의 추세를 보면, 표준화 육종가를 기준으로 도체중은 매년 약 1kg 증가하고 있고, 등심단면적은 매년 0.3cm2 그리고 근내지방도는 연간 0.05이 증가하는 추세이다.
[0003][0004] 국가단위 한우씨수소 선발사업으로부터 매년 20두씩 선발되는 씨수소의 육종가 정확도는 0.7-0.8로 씨수소의 육종가를 이용한 후대의 육종가(EPD; 예상전달능력) 추정이 가능한 상황이다. 한우 생산시스템은 국가에서 종축을 생산하는 종축생산영역과, 번식우 및 비육우 영역으로 나누어 볼 수 있으며, 여기에서 생산되는 혈통 및 도체자료의 데이터베이스화가 진행되고 있다. 이에 따라, 매년 출하되는 도체자료 및 혈통자료를 통하여 비육대상 한우의 유전능력을 예측하여 생산·관리 시스템에 이용할 수 있는 인프라 구조는 현재까지 완성단계에 와있다.
[0004][0005] 하지만, 축산물 품질평가원의 도체자료 및 종축개량협회의 혈통자료 정보를 활용한 환류시스템 및 활용시스템과 연계된 기술개발은 현재까지 매우 제한적으로 이용되고 있다. 이는 농가 자체 보유축의 혈통 및 표현형정보의 기록이 부재한 이유가 원인이 될 수 있고, 영세한 농가규모와 축적된 자료의 신뢰성이 매우 낮은 것 또한 주요한 원인이다. 이러한 이유로 지금까지 축적된 자료의 활용을 통한 개체의 유전능력 및 가용할 수 있는 정보를 끌어내어 한우 생산비절감 및 비육기간단축과 같은 원천기술 개발이 매우 필요한 시점이라고 할 수 있다.
[0005][0006] 한우는 100대 민족문화상징(문화체육관광부) 중 하나로 가축이전에 식구(食口)로 대접받으며 한민족 농경문화의 애환과 함께 해왔으며, 농가 재산목록 1호로서 잔치의 풍성함을 평가하는 기준이자 신토불이 음식의 대표이다. 또한 한우는 우리고유의 품종으로 육량, 육질에 있어서 장기적 개량의 효과를 끌어내어 한우농가에 지속가능한 수익모델로 매우 중요한 경제동물이라고 할 수 있다. 2014년 기준으로 한우 개량에 있어 육량증가로 가져올 수 있는 효과는 약 819억이고 육질개선효과 약 1,741억원으로 보고되어 진다. 또한 한·육우 생산액은 2010년 구제역 발생으로 일시적 감소 후 현재는 증가 추세이다. (한육우 생산액(억원) : 9,224(`90) → 18,788(`00) → 48,633(`10) → 35,823(`13))
[0006][0007] 한우에 대한 연구개발의 필요성은 다음과 같다. 90년대 이후 소고기 수입개방에 맞서 한우의 차별성을 고수하며 연구로 현재까지 기술적으로 많은 진전이 있었다. 하지만, 여전히 한우 비육우 시장에서는 생산비를 절감할 수 있는 요인을 찾고 이를 적극 활용하는 농가 맞춤형 기술개발이 절실히 필요하다. 이러한 기술을 개발하기 위해서는 한우가 갖고 있는 고유의 유전적 자질(육종가)을 판단하고 이를 비육 및 사양에 활용함으로 출하시기 및 사료급여 조절 기술 개발이 필요하다. 최근 상용화 되고 있는 유전체정보를 이용하면 개체의 유전체 육종가를 활용한 사양관리 기술과 연계된 맞춤형 기술개발이 가능하다. 더욱이 이러한 유전체정보는 축산물 품질평가원에서 지속적으로 생산되는 한우 등급성적자료와 연계하여 한우도체성적의 빅데이터 구축이 가능하게 하므로 이를 활용한 농가 맞춤형 기술 개발이 가능하게 한다.
[0007][0008] 이러한 유전정보기술의 실용화를 위해서는 기 보유하고 있는 개체정보 (도체정보 및 혈통정보)를 활용한 개체의 유전능력 추정 고도화에 필요한 기술 개발이 필요하고, 이를 농가에 간편하고 저렴한 기술로 보급하기 위해서 농가보유 개체의 혈통오류 및 개체식별 기술 개발이 필요하다. 또한 농가의 혈통오류 및 유전적 자질평가가 동시에 가능한 기술 개발과 이를 기반으로한 사양기술과 융합한 정밀사양기술 개발 필요하다.
[0008][0009] 가축의 유전체정보를 활용하여 정밀사양기술을 개발하는 연구는 아직 국내에서는 수행된 적이 없으며, 외국의 경우 대형 비육장에서 유전체정보를 활용하여 가축의 축군을 형성하여 시장에 맞는 비육기술개발에 활용하거나 최근 개체의 사료급여잔차(Residual Feed Intake)자료를 이용하여 생산비를 높이는 기술을 개발 중이다. 하지만 축산선진국에서도 유전체 및 유전능력정보를 활용한 정밀사양기술은 아직 초기 단계이며 가축의 육종가 뿐 아니라 다양한 환경정보(날씨, 사료 등)를 고려하여 보다 정확한 정밀 사양기술 개발이 필요한 실정이다. 외국의 사례와 달리 국내 시장의 규모에 맞는 개체의 유전능력 및 특정유전자를 고려하여 현행 고급육 프로그램과 연계하여 맞춤형 사양기술 개발이 필요하다. 특히 한우산업의 경쟁력강화와 한우고기 생산비 감소를 위한 효율성을 강조한 정밀한 사양방법개발이 필수적이다. 우리나라의 한우산업에서 한우의 고급육 생산용 비육시스템은 비교적 정착이 되어있으나 일반적으로 3-5두가 한 우방에서 출하 때까지 사육되는 그룹사양체계를 적용하므로 개체의 유전적인 차이를 고려하지 않은 획일화된 시스템을 적용하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서 개발되는 개체별 유전적인 차이를 고정할 수 있는 유전적 평가시스템을 적용한 사양방법을 적용한다면 효율적인 한우고기 생산방법을 확립할 것이라 사료된다.
[0009][0010] 이 등(2011-2013년)은 강원지역 브랜드한우를 중심으로 보유암소 유전능력평가 후 우량암소를 선발하여 핵군조성에 활용하였고, 이를 통하여 품평원의 출하우 도체자료의 생산지, 생산자현황, 출생년, 월, 일 및 도축일 등의 자료와 종축개량협회의 혈통정보를 이용하여 브랜드한우에서 보유하고 있는 한우의 유전적 자질을 평가할 수 있게 되었다. 농촌진흥청, 축산과학원, 차세대 바이오그린 21사업(동물유전체육종사업단) 공동으로 한우 표준 참조집단 구축 및 현장 활용가능 유전체선발 모델 개발 연구 추진 중(2011-2020년)에 있다. 한우의 유전자를 도체성적 예측에 활용하기 위한 연구로 한우 육량(도체중) 조절 원인 유전자군 검출 및 현장적용 시험 수행중이며 이 연구로 염색체 14번, PLAG1 유전자의 효과 검증하였다 (상용축 1,000두 적용시험 완료). 또한 한우 육량마커(PLAG1) 농가암소에 적용 시험 추진 중에 있으며(‘15년 신기술시범사업), 한우 근내지방 관련 후보유전자군 발굴 및 도체성적과의 상관관계를 분석하여 단일 유전자와 표현형(도체성적)과의 관계를 보고하였다. 특히 한우의 근내지방과 높은 상관관계를 가지는 유전자 SCD와 FASN과 사양시스템의 상관을 분석한 과제를 완료하였다(‘13년 완료과제). 이 과제를 통하여 한우 사료에너지와 단일불포화지방산의 관계를 분석하여 고에너지 사양이 지방산의 단일 불포화도를 높이는 것을 확인하고 이는 개체의 유전적 배경에 영향을 받는다는 것을 확인하였다(‘13년 완료과제 보고서). 하지만 이 결과에서 단일유전자는 단일불포화지방산에 영향을 미치기는 하지만 근내지방도와 같은 다수의 유전자에 의해서 발현되는 표현형질에 관해서는 상관관계가 낮은 것으로 보아 표현형질과 관련유전자군에 관한 연구가 현장적용을 위해서 필요하다.
[0010][0011] 국내에서는 이미 2000년대 초반부터 한우사양표준 등을 재정 및 개정을 거치면서 현재 부산물을 이용한 한우의 TMR 급여 시스템 등 다양한 연구가 수행되어 왔다. 2017년 현재 4차개정을 완료하고 예년에 비하여 보다 더 안정적인 사양기술을 보급하고 있다. 또한 일부 대학과 국립 축산과학원을 중심으로 분자육종기술의 발달로 한우의 유전자 정보가 제공되면서 한우 생산에 있어 경제형질 및 기타 맛에 관련된 유전형질에 대하여 QTL연구가 급속히 진행되어 왔다.
[0011][0012] 한국의 고유품종인 한우를 중심으로 경제형질에 관한 연구가 진행되고 있는데, 주로 한우의 주요 경제 형질에 대한 유전체 선발 및 모델 개발이 이루어지고 있다. 즉, 2013년 축산과학원에서는 고능력 한우 생산을 위한 DNA 마커 개발 및 유전체 선발 모델을 구축하였다. 축산과학원과 경북대 윤두학 교수팀은 2013년 한우의 선발신호 및 신규 유전변이 발굴을 통한 품종의 특성 및 분자 육성소재를 제공하고 있다. 국내의 소 관련 경제형질 개선을 위한 기술개발 및 유전자 분석을 통하여 다수의 특허가 출원된 바 있는데, 주로 근내지방도 등 육질 개선과 관련된 특허 출원이 다수였으며, 그 외 사료효율, 도체 특성 및 성장률과 관련하여 분자생물학적 기법을 이용하여 소를 육종 선발하는 것에 관한 출원되었다.
[0012][0013] 일부 한우의 경제형질 중 고급육 즉 근내지방 침착에 관여되는 유전자의 표현형 별 특성을 보고 한 바 있으나 아직 시작단계 인 것으로 사료된다. 국립 축산과학원 한우시험장에서는 최근 한우의 집단을 이용하여 경제형질을 분석한 결과 여러 가지 성장에 관여하는 유전자 중에서 특히 도체중 에 매우 크게 영향하는 유전자를 발견 한 바, 14번째 염색체에 위치한 유전자가 한우의 성장 및 도체중에 크게 영향한 것으로 보고된 바 있다(Lee 등, 2012). 한우의 경제형질 중 근내지방 침착도와 관련된 유전자 중에서 약 95개의 유전자가 관여하는 것으로 보고된 바 있고 이중에서 5개의 유전자가 직접적으로 근내지방 침착도에 관련되어 있다고 보고되었다.
[0013][0014] Kinghorn(2012)은 가축의 유전체정보를 활용하여 효율적인 가축사양기술에 활용할 수 있는 방안을 시뮬레이션 등을 통하여 분석하였다. 이 연구를 통하여 가축의 유전적 자질을 아래의 표와 같이 총 7개로 나누고 사양관리의 효과를 분석하였고 그결과 등지방에서 효과가 매우 크게 나타났고, 등심단면적 및 도체중에서 유의적인 효과를 보였다.
[0014][0015] 미국과 호주에서 유전체 정보를 활용하여 앵거스 품종을 중심으로 종축을 선발하고 있고, 전 세계 주요 육우 품종 씨소에 대한 유전체 정보 획득 및 활용을 통하여 SNP 칩 기반에서 NGS 기반으로 유전체 선발법을 고도화 하는 국제적인 컨소시엄이 구성되고 있다 (1,000 bulls genome project). 연도별 소 유전체 육종관련 해외 특허 출원을 조사한바, 1991년도 이후 지금까지 101건이 검색되었고, 2000년대 초반으로 들어서면서 그 출원이 증가되는 추세를 보였으며, 2000년대 중반 이후 급격한 출원 증가세를 보이고 있다. 전 세계적으로 소 유전체 육종관련 특허를 가장 많이 출원한 기관으로는 미국의 워싱턴 주립대학과 위스콘신대학의 연구재단으로, 워싱턴 대학이 9건, 위스콘신 대학이 8건의 특허를 출원하고 있으며, 그 뒤로 Quantum Genetics 사, Alberta 대학, MMI Genomics사, Merial사, 미국 농림부 등 대학과 기업연구소, 정부기관 등이 주요 출원기관으로 조사된다. Narukami 등 (2011)의 보고에 의하면 유전자형에 따라 모색, 유지방함량 등은 육종가로 정확하게 예측 할 수 있다고 한다.
[0015][0016] 한우와 유전적으로 유사한 화우의 경우 앵거스종과 동일 사양조건으로 비육시 근내지방도의 조성이 뛰어나고 등지방 두께가 낮게 나타나는 보고가 있었다(Lunt 등, 2005). 이 연구에서 화우의 유전적 특징이 고에너지 장기비육 환경에서 마블링 성적이 높게 나타나는 반면 등지방두께는 다른 품종보다 낮으므로 육질을 높이기 위해서 화우가 유리하지만 앵거스와 비교하여 성장이 둔화되는 단점이 있다고 보고했다. 화우의 지방조직내의 SCD유전자 발현은 동일 사양조건에서 앵거스보다 높게 나타나고 이러한 이유로 지방조직의 불포화도가 높게 나타나고 융점을 낮게 하여 지방을 부드럽게 한다는 연구결과도 있었다(Chung 등. 2006). 또한 앵거스종은 목초사육시 지방조직내 SCD유전자발현이 억제 되는것에 반해 화우는 목초사육에서도 지속적으로 SCD유전자 발현이 증가함으로 품종별 유전적 차이가 사양방법을 극대화 하거나 억제하는 것을 확인하였다(Smith 등, 2007). Taniguchi(2011)는 화우의 SCD유전자형에 따라서 특정 SNP를 보유한 개체가 특이적으로 지방내 단일 불포화도가 높게 나타나고 특히 올레인산의 함유가 높게 나타난다고 보고한 적이 있다. 이러한 국외 연구들을 종합해 보면 품종에 따른 유전적 특징들이 있고 이를 바탕으로 사양을 접목하면 생산성을 높힐 수 있는 정밀사양 기술을 개발할 수 있을 것이다.
[0016][0017] 이러한 배경 하에, 본 발명자들은 우리나라 한우의 고급육 사양프로그램을 적용하여 비육되는 거세한우의 개체별 유전능력을 고려한 정밀사양 기술을 개발하는 것을 목표로 하였다. 구체적으로, 개체 유전능력을 분류하기 위하여 유전체 육종가와 도체성적을 비교한 참조집단을 구축하는 것을 첫 번째 목표로 한다. 둘째로 육질 및 성장 유전체 육종가를 이용하여 시험축을 선별하고 에너지 사료를 급여한 뒤 유전능력과 사료에너지별 상관관계를 구명하여 개체 유전능력에 적합한 정밀사양체계를 구축한다. 또한 셋째로 거세한우의 성장, 육질형 특정 유전자형에 적합한 TMR 사료 급여체계를 구축하는 것을 목표로 하였다. 이에, 한우 개체의 유전자형에 따른 정밀사양 체계를 구축하여 본 발명을 완성하였다.
[0017][0019] 본 발명의 하나의 목적은 기제공된 한우의 도체자료 및 유전체 정보로부터 도체 성적에 따른 유전체 육종가 데이터를 도출하는, 참조집단 구축부; 대상 한우의 유전정보를 분석하는, 유전정보 분석부; 상기 구축된 참조집단 정보와 상기 분석된 대상 한우의 유전정보를 대조하는, 데이터 비교부; 상기 데이터 비교부에서 참조집단 정보와 대상 한우의 유전정보를 비교한 결과를 이용하여, 대상 한우를 기설정된 방법에 의해 고유전체 육종가 또는 저유전체 육종가로 분류하는, 유전체 육종가 분류부; 및 상기 유전체 육종가 분류부에서 고유전체 육종가로 분류된 대상 한우는 고에너지 급여구로 분류하고, 저유전체 육종가로 분류된 대상 한우는 저에너지 급여구로 분류하는, 맞춤형 사양기술 적용부;를 포함하는, 한우의 유전체 빅데이터를 이용한 맞춤형 정밀사양 시스템을 제공하는 것이다.
[0018][0021] 본 발명에서 개시된 각각의 설명 및 실시형태는 각각의 다른 설명 및 실시 형태에도 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에서 개시된 다양한 요소들의 모든 조합이 본 발명의 범주에 속한다. 또한, 하기 기술된 구체적인 서술에 의하여 본 발명의 범주가 제한된다고 볼 수 없다.
[0019][0023] 상기 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 기제공된 한우의 도체자료 및 유전체 정보로부터 도체 성적에 따른 유전체 육종가 데이터를 도출하는, 참조집단 구축부; 대상 한우의 유전정보를 분석하는, 유전정보 분석부; 상기 구축된 참조집단 정보와 상기 분석된 대상 한우의 유전정보를 대조하는, 데이터 비교부; 상기 데이터 비교부에서 참조집단 정보와 대상 한우의 유전정보를 비교한 결과를 이용하여, 대상 한우를 기설정된 방법에 의해 고유전체 육종가 또는 저유전체 육종가로 분류하는, 유전체 육종가 분류부; 및 상기 유전체 육종가 분류부에서 고유전체 육종가로 분류된 대상 한우는 고에너지 급여구로 분류하고, 저유전체 육종가로 분류된 대상 한우는 저에너지 급여구로 분류하는, 맞춤형 사양기술 적용부;를 포함하는, 한우의 유전체 빅데이터를 이용한 맞춤형 정밀사양 시스템을 제공한다.
[0020][0025] 본 발명의 개체 유전정보를 활용한 정밀 사양기술은 농가의 사양프로그램을 재정립할 수 있으며, 본 발명의 맞춤형 사양관리 기법 도입에 따라 사료비 절감, 도체 성적의 향상 등 농가 소득 향상에 이바지 할 수 있다.
[0021][0027] 도 1은 본 발명의 한우 유전정보 기반 개체별 정밀사양 시스템을 나타낸 개략도이다. 도 2는 개체의 유전자형을 이용한 GBLUP + 개체의 유전자 발현 정보를 이용한 eBLUP 기법에 관한 고급 통계 기법 개발 및 표현형 추정 정확도 분석을 나타낸다. 도 3은 유전체 육종가 기반 시험축 우방 배치를 나타낸다. 도 4는 한우 신생송아지와 6개월령 송아지의 등심근육 차등발현 유전자 변화를 나타낸다. 도 5는 한우 신생송아지와 6개월령 송아지의 등심근육 차등발현 유전자 변화를 나타낸다. 도 6은 한우 18개월령 등심근육과 30개월령 등심근육의 차등발현 유전자 변화를 나타낸다. 도 7은 한우 18개월령 등심근육과 30개월령 등심근육의 고/저 근내지방도에 따른 차등발현 유전자 변화를 나타낸다. 도 8은 한우 등심 근육내 고/저 근내지방도에 따른 차등발현 유전자 변화를 나타낸다. 도 9는 한우 신생 송아지의 등심과 사태 근육조직의 차등발현 유전자 변화를 나타낸다. 도 10은 한우 등심 사태 유래 근육위성세포의 발달단계별 차등발현 유전자 변화를 나타낸다. 도 11은 Difference between meat quality and yield grade of 160 Hanwoo steers treated with high energy diet based on breeding value를 나타낸다. 도 12는 Difference between meat quality of 160 Hanwoo steers treated with high energy diet based on breeding value를 나타낸다. 도 13은 Lenear regression of carcass weight, ribeye area, and backfat thickness of 160 Hanwoo steers treated with high energy diet based on breeding value를 나타낸다. 도 14는 Palmitoleic acid(16:1n-7) as a function of stearic acid (18:0) in longissimus dorci muscle of Hanwoo steers fed high and low energy diets based on high and low GEBV를 나타낸다. 도 15는 Biopsy from L.D. muscle area of Hanwoo steers를 나타낸다.
[0022][0028] 이하, 본 발명을 하기 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.
[0023][0030] <실시예 1> 시험축 개체벌 유전자 분석 및 유전 육종가 추정
[0024][0031] 시험축은 평창영월정선 축협조합으로부터 2005년부터 2014년도까지 출하우의 도체성적 및 혈통정보를 제공받아 2014년 출생 송아지의 유전능력을 평가하여 씨수소 가계 및 육종가를 기반으로 112두를 공시하였다. 또한 한우연구소에서 2014년생 29두, 2015년생 21두의 시험축을 유전능력을 평가하여 공시축으로 이용하였다.
[0025][0032] 시험축의 유전체 육종가를 추정하기 위해서 한우 후대검정축 39차에서 60차 3,800두(50K chip)를 공시축으로 선정하고, 선발집단으로 국립축산과학원 한우연구소 대상우를 선발하여 공시하였다. 한우 도체형질은 한우 후대검정에 포함된 후보 종모우의 후대 도체자료를 활용하였고 공시축의 genomic DNA는 개체로부터 혈액을 채취하여 Miller등의 salting out방법을 수정 보완하여 분리 정제 하였으며, Nano Drop 100를 이용하여 DNA 농도를 측정한 후 TE buffer(10mM, Tris-HCL, Ph 7.4; 1mM EDTA)에 용해하여 냉동고에 보존하면서 실험에 이용하였다.
[0026][0033] 유전체육종가 추정 모델은 유전자형관계행렬(G)는 VanRaden (2008)방법을 활용 하였고 한우 도체형질 표현형과 유전체혈연관계행렬(Genotype Relationship Matrix; GRM)을 이용한 유전체 육종가 추정의 모델식은 ASREML(Gilmour 등, 2006)을 활용하였다.
[0027][0034] [수학식 1]
[0028][0035] JPEG 112018105759651-pat00001.jpg 18 44
[0029][0036] 추정된 유전체 육종가의 정확도는 선발집단의 추정육종가의 prediction error variance(PEV)와 REML에서 추정된 전체 상가적유전효과를 이용하여 계산하였다.
[0030][0037] [수학식 2]
[0031][0038] JPEG 112018105759651-pat00002.jpg 14 35
[0032][0039] 또한 개체의 유전형과 환경과의 교호작용 분석을 위해 유전자 발현분석을 통한 환경(사양효과, 농장효과 등)에 따른 발현분석을 실시하였다. 이 분석에는 한우연구소 보유축의 1개월령, 6개월령, 18개월령, 30개월령의 한우 수소의 등심부위의 생검시료를 이용하였다. 각 개월령의 생검시료로부터 mRNA를 추출하고 대용량 RNAseq 분석으로 개월 및 사양 조건에 따른 유전자 발현 분석을 실시하였다(도 2).
[0033][0041] <실시예 2> 시험결과 확인
[0034][0042] 실시예 2-1: 유전체 육종가를 이용한 처리구 배치
[0035][0043] 한우연구소 보유 50두(2014년생 29두, 2015년생 21두) 및 평창축협 112두에 대해 유전체 육종가를 추정하였다. 근내지방도, 등지방두께, 도체중, 등심단면적의 4가지 경제형질에 대하 추정하고 그 결과 중 근내 지방도의 수준에 따라 높은형(High)과 낮은형(Low)의 두 그룹으로 나누었다. 그 결과 한우연구소는 High형 25두, Low형 25두로 나누었고 평창축협은 High형 56두, Low형이 56두로 나누었다.
[0036][0044] JPEG 112018105759651-pat00003.jpg 136 142
[0037][0045] 육질 유전체 육종가를 적용하여 높은그룹과 낮은그룹으로 나눈 후 각 그룹별로 낮은 에너지 사료(육성기: TDN70, 비육전기: 71, 비육후기: 74)를 급여한 그룹과 높은 에너지 사료 (육성기: TDN73, 비육전기: 74, 비육후기: 77)를 급여한 그룹으로 나누어 배치하였다(도 3). 각 우방은 3∼5두로 완전 임의 배치하여 30개월령 일괄 출하하여 도축한 결과를 분석하였다.
[0038][0047] 실시예 2-2: 거세한우 성장별 등심 근육 대용량 발현 유전자 분석
[0039][0048] 신생 한우수소 8두의 등심근육(LD0)과 6개월령 한우수소 8두의 등심 biopsy(LD6)를 이용하여 대용량 RNAseq를 분석하였다. 16개의 근육조직을 이용해서 총 14,018개 transcript를 분석한 결과 2,541개를 제외한 11,477개의 transcript의 변화를 바탕으로 통계 분석을 진행하였다. 6개월령의 등심바이옵시를 비교한 결과 5,223개 차등발현 유전자중 1,529개 유전자의 발현이 증가, 3,694개 유전자의 발현은 감소한 것을 확인하였다. 이를 바탕으로 생물학 기능(Gene Ontology)분석 결과 6개월간 분자기능에 관련한 유전자는 27개, 생물학 대사에 관련된 유전자는 33개, 그리고 세포의 형태를 유지하는데 관여하는 유전자 43개를 발굴하였다. Wang (2009)등의 선행연구에서 앵거스종과 화우종의 근내지방과 근육의 발달과정을 분석하기 위하여 출생 전 태아기부터 30개월령 출하때까지 등심근육조직을 채취하여 microarray방법을 통하여 유전자발현 분석을 하였다. 그 결과 근내지방 발달 관련 유전자 발현은 6개월령 이후에 높게 발달하는 것을 확인하였고, 근내지방도가 상대적으로 높은 화우종의 근육조직에서 높게 발현되는 것을 확인하였다. 흥미롭게도 6개월령 이전의 근육조직에는 근육내 결체조직 및 근육조직의 발달에 관련된 유전자의 발현이 높게 나타났지만, 지방축적에 관련된 유전자 발현이 활발하게 나타나지는 않았다(Wang 등 2005, 2006).
[0040][0049] 이러한 결과를 보아 6개월 동안 등심조직 내에서 성장, 세포분화, 대사관련 유전자 발현이 활발하게 나타나는 것을 볼 수 있었다. 이 중에서 발현량이 유의적으로 차이가 나는 transcript를 대상으로 DAVID의 functional annotation DB를 통해 enrichment 분석을 진행하였다. 그 결과, 그림 3에서 보는 바와 같이 송아지 출생 후 6개월간 등심근육에서는 단백질 생성에 관계된 유전자들의 발현이 활발하였고 지방생합성에 관련된 유전자는 특정 유전자만 발현되는 것을 확인할 수 있었다.
[0041][0050] 한우수소 20두의 18개월령, 30개월령 등심근육을 이용하여 대용량 RNAseq를 분석하였다. 40개의 근육조직을 이용해서 11,735개의 transcript의 변화를 바탕으로 통계 분석을 진행하였다. 선행연구에 의하면 Bos Indicus종에 비해 근내지방도가 높게 나타나는 Bos taurus에서 비육후기에 들어가면서 중성지방 합성에 관련된 유전자 군이 높게 발현되는 것을 발견하였다(Smith 등 1998, 2009).
[0042][0051] 그 결과 등심조직 내에서 생물학적 기능 및 조직 구성관련 유전자 발현이 나타나는 것을 볼 수 있었다. 특히 원형질막, 세포기질 등 세포 분화 관련 변화가 나타는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 출생후 6개월까지의 세포발달에 관련된 유전자 발현이 높은 것과 비교하여 발달된 조직과 조직간의 상호작용이 중요한 시기인 것을 나타낸다. 특히 근내지방의 축적이 6개월령 이후에 높게 나타나는 것으로 보아 조직간의 상호작용을 하는 원형질막 관련 유전자 발현이 높아지는 것으로 사료된다(Chung 등 2016).
[0043][0052] 또한 이 RNAseq 분석 결과로 시기에 따른 근내 지방과 관련한 유전자 발현 차이를 조사하였다. 시기별, 근내 지방의 수준 별로 비교해 차등발현 유전자(DEG)를 확인한 결과, 총 1,883개의 DEG를 확인할 수 있었다(up-regulated : 782 gene, down-regulated : 1101 gene).
[0044][0053] JPEG 112018105759651-pat00004.jpg 45 145
[0045][0054] 시기별 및 근내 지방의 수준에 따라 대사 과정(pathway)에 영향하는 유전자에 대해 확인한 결과, 전체의 그룹에서 지방 세포의 분화와 관련이 있다고 알려진 유전자(LEP, MEDAG, FOXO1, FABP4, ADIG, ADIPOQ, CMKLR1 등)의 발현이 있음을 알 수 있었고, 근내 지방이 높은 그룹보다 낮은 그룹에서 많은 유전자 발현이 일어남을 확인하였다.
[0046][0055] 높은 근내 지방 그룹(High)과 낮은 근내 지방 그룹(Low)에서의 생물학적, 형태학적, 세포 구성과 관련한 기능 별 많이 영향하는 유전자를 확인한 결과, 생물학적 기능과 관련하여 지방 세포 분화나 면역, 조직 발달에 영향을 하는 것으로 나타났고, 세포를 구성하는 기능에서는 세포외기질이나 세포외 공간 등, 형태학적인 기능 부분에서는 수용기(receptor)와 관련한 기능과 많이 관련이 있었다. 이 결과는 선행연구에서 나타난 비육후기 근내지방에서 발현되는 GPR43와 같은 수용체의 발현이 높아지는 것과도 유사한 결과이다(Chung 등 2016). GPR 단백질은 조직의 원형질막에 존재하는 수용체로 특히 GPR43는 소의 근내지방과 근육조직에 특이적으로 발현되는 것으로 나타나며 복강지방 또는 피하지방에는 나타나지 않는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 한우의 근내지방 조직은 수용체의 특이성으로 볼 때 피하 또는 복강지방 조직보다는 등심근육의 특성을 많이 가지고 있는 것을 알 수 있다. 특히 근내지방도가 높은 그룹에서 수용기관련 유전자 발현이 높게 나타나는 것은 근내지방 발달에 원형질막 내의 수용기 단백질의 역할이 높다고 할 수 있다.
[0047][0057] 실시예 2-3: 한우연구소 보유축 0개월령 등심 및 사태 근육조직 대용량 RNAseq 분석
[0048][0058] 한우의 부위별 근육조직의 차이를 확인하기 위하여 한우 신생송아지의 등심과 사태 근육내 대용량 RNAseq 발현유전자 분석하였다. 신생송아지의 등심과 사태를 비교한 결과 981개 차등발현 유전자중 98개 유전자의 발현이 증가, 883개 유전자의 발현은 감소하는 것을 확인하였다. 생물학 기능(Gene Ontology)분석 결과 등심과 사태근육 분자기능에 관련한 유전자는 9개, 생물학 대사에 관련된 유전자는 12개, 그리고 세포의 형태를 유지하는데 관여하는 유전자 20개를 발굴하였다. 이러한 결과로 근육의 성장단계별 발현되는 유전자군이 조직별로 발현되는 유전자군보다 많이 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
[0049][0059] 선행연구에 의하면 (Romao 등 2013, Basu 등 2013) 같은 비육우 개체의 복강지방과 피하지방의 발현유전자의 차이에 의해서 다른 단백질의 발현이 유래된다고 보고하는데, 복강지방에서 더 높은 대사활동에 관련된 단백질이 발현됨으로써 피하지방보다 체내 대사활동에 더욱 기여하는 것을 알 수 있다. 이와 유사한 결과로 한우의 등심과 사태 근육에서의 유전자 발현에서도 특히 세포의 형태를 유지하는 유전자군의 차이가 가장 높게 나타났다.
[0050][0061] 실시예 2-4: 한우연구소 신생송아지 등심 및 사태 유래 근육세포활용 대용량 RNAseq 분석
[0051][0062] 한우 근육조직의 발달단계별 유전특성을 세포차원에서 연구하기 위하여 등심 및 사태근육 발달시 발현되는 특이 유전자 발굴위한 근육세포 배양을 하였다. 근육조직은 다양한 세포들로 구성이 되어 근육 특이 유전자 발굴을 위해서는 균일화된 근육세포에서 발현되는 유전자 연구가 필수적이다. 근육위성세포를 이용한 소의 근육발달 연구는 여러 선행연구에서 보고가 되었는데 근육조직에서 유래된 근육위성세포는 발달과 분화함에 따라 근육형성에 관련된 유전자의 발현이 된다는 보고가 있었다(Du 등 2009, Johnson 등 2007). 이에 등심 및 사태 유래 원형세포(Primary cell)을 추출하여 발달시간과 조직별 차이를 확인하였다. 이 연구를 위해 형광염색으로 조직별(등심·근육) 근육 위성 세포의 시간(1,2,4,7일)에 따른 분화를 확인할 수 있었다. 근육 섬유의 형성 확인을 위해 근육수축성 단백질 유전자인 Myosin Light Chain 2 (MLC2)를 지표로 사용하였고 면역형광염색법을 이용하여 붉은색을 염색하였다. 등심과 사태 근육 모두 1, 2 Day에는 MLC2 가 발현되었고, 4 Day에는 섬유가 형성되는 것을 확인하였다. 등심 및 사태근육 유래 근육위성세포의 대용량 발현유전자 탐색 결과 Reference genome (Bos taurus UMD3.1)을 기반으로 등심과 사태유래 세포의 RNA seq를 확인 했을 때, 68∼84% 정도 mapping된 것을 확인 하였다. 또한 사태유래 원형세포가 등심유래 원형세포에 비해 더 많은 수의 유전자를 발현한다는 것을 확인(453/24616개 유전자 선발) 하였다.
[0052][0064] <실시예 3> 거세한우 유전정보 기반 개체별 정밀사양 시스템 개발
[0053][0065] 실시예 3-1: 거세한우 개체 유전정보 기반 정밀사양 시험
[0054][0066] 본 연구는 개체 유전정보 기반 정밀사양 기술 개발을 위해 외부농가와 한우연구소의 공시축을 이용하여 시험을 실시하였다. 외부농가로는 강원도 소재 평창영월정선축산조합 브랜드 축협 생축장에서 2015년 4월부터 2017년 5월에 걸쳐 거세한우 110두를 활용하여 시험하였다. 공시축의 두수확보가 어려워 40두와 70두를 두 번에 나누어 사양시험을 시작하였다. 공시재료로는 대조구로 이용한 일반사료 급여군과 전구간 TDN가를 3% 높혀서 급여한 고에너지 사료군으로 구분하였고 처리내용은 고, 저 육종가(GEBV high vs low)에 의해 구분 배치 하였다. 주요조사 항목으로는 발육성적, 초음파 측정(근내지방도, 등심단면적, 등지방두께), 혈중 대사성분(Glucose, Total protein, Triglyceride, Non-esterified fatty acid, Albumin)을 측정하였다. 도축 후 등심시료를 이용하여 등심의 이화학 분석과 도체성적, 그리고 지방산 분석을 수행하였다.
[0055][0067] 한우연구소에서 수행한 시험에서는 개체 유전형과 사양효과의 상관관계 분석을 위한 사양시험을 진행하였다. 시험기간은 2015년 4월부터 2017년 10월까지 거세한우 50두를 이용하여 수행 되었으며 처리방식 또한 외부농가에서 수행한 방법과 동일하게 수행하였다. 공시축의 두수확보가 어려워 29두와 21두와 같이 두 번에 나누어 사양시험을 시작하였다. 시험축의 성장단계별 등심근육 유전자 발현연구를 위하여 6개월, 12개월, 24개월, 30개월령에 바이옵시를 통해 등심근육 약 2g을 채취한 후 냉동고에 보관하여 모든 시험축이 도축되어 샘플이 확보된 뒤 대용량 RNAseq를 분석하였다. 주요조사 항목으로는 발육성적, 초음파 측정(근내지방도, 등심단면적, 등지방두께), 혈중 대사성분(Glucose, Total protein, Triglyceride, Non-esterified fatty acid, Albumin)을 측정하였고, 도축 후 등심시료를 이용하여 등심의 이화학 분석과 도체성적, 그리고 지방산 분석을 수행하였다.
[0056][0068] 본시험의 시험사료로 사용된 배합사료와 조사료의 사료성분 분석표는 표 3에 제시되었다. 사료는 시판되는 거세우 비육용 배합사료와 강원도 지역에서 생산된 볏짚을 이용하였고 시험사료의 일반성분 분석은 각각의 시료를 2kg씩 수거하여 AOAC으로 분석하였다(AOAC 1995).
[0057][0069] 거세한우 시험축 사료성분 분석표 (DM basis, %) Item Concentrate Rice straw DM(Dry matter) 90.52 91.43 CP(Crude protein) 14.08 4.39 EE(Ether extract) 4.80 2.36 CA(Crude ash) 9.41 13.07 NDF(Neutral detergent fiber) 28.05 70.21 ADF(Acid detergent fiber) 11.10 38.13
[0058][0070] 시험축은 콘크리트 재질 바닥의 톱밥 우사에서 군집사육하면서 배합사료는 1일 급여량(표 4)을 2회(08:00, 16:00) 균등분배, 조사료는 자유채식 하였다.
[0059][0071] 6∼11개월 12∼15개월 16∼21개월 22∼30개월 단위 (kg) 배합사료 조사료 배합사료 조사료 배합사료 조사료 배합사료 조사료 저에너지 4 3.5 6.0 2.2 8.5 2.0 9.7 1.5 고에너지 4 3.5 6.0 2.2 8.5 2.0 9.7 1.5
[0060][0072] 거세한우 개체 유전체 육종가로 분류되어 진행된 사양시험에서 처리구 모두 이유 후 육성기(6개월∼11개월)에는 배합사료와 건초를 이용한 비육을 하였고, 비육전기(12개월∼20개월)와 비육후기(21개월∼30개월)에는 배합사료와 볏짚을 이용한 일반사양으로 비육을 하였다. 고에너지 사료 급여구는 전구간 TDN을 3% 높혀 제조한 배합사료를 급여하였다 (표 5).
[0061][0073] Items 육성기(월령) 비육전기(월령) 비육후기(월령) ∼11 12∼20 21∼30 에너지 저(L) CP 16 13 12.4 TDN 70.2 71.0 74.0 고(H) CP 16.5 13.4 12.7 TDN 73.0 74.0 77.0
[0062][0074] 선행연구에 의하면 TDN을 3% 증가한 사료의 경우 한우 거세우의 증체성적과 도체성적(육질등급)을 개선시키는 효과가 있으며 비육기간을 1개월 단축시키는 효과가 있다고 알려져 있다(Jang 등 2016).
[0063][0075] 실시예 3-2: 증체량 및 사료효율(외부농장 시험결과)
[0064][0076] 평창영월정선 축협 한우농장에서 수행한 시험축의 비육단계별 생체중과 일당증체량을 제시하였다. 생체중은 육성기, 비육전기 및 비육후기 기간 동안 유전체 육종가와 에너지가의 상관관계에서 유의성은 나타나지 않았으나, 비육후기에서 고에너지 급여구가 일반사양 보다 높은 경향이 있는 것으로 나타났다(P=0.0657). 선행연구에서는 혈통 육종가를 이용하여 고, 저 육종가를 구분한 경우에 유의적인 차이는 나타나지 않은 것으로 보아(Chung 등 2015), 유전체 육종가로 분류 후 고에너지 사료를 급여한 경우가 더 효과적이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 육종가에 의한 증체량의 효과는 나타나지 않는데(P>0.05) 이는 유전체 육종가의 평가 기준이 참조집단의 근내지방도에 관한 선발기준을 적용하여 성장효과 와는 상관관계가 나타나지 않은 것으로 사료된다.
[0065][0077] Bv L Bv H Bv TRT B x T L H L H SE Calf 195.63 186.75 194.92 206.75 5.64 0.2438 0.2520 0.1179 Early Fattening 404.62 401.62 389.08 413.25 10.59 0.5311 0.3410 0.9741 Final Fattening 675.25 686.50 643.08 688.41 15.30 0.1333 0.0657 0.4616
[0066][0078] Bv L Bv H Bv TRT B x T L H L H SE Calf 0.98 0.91 0.97 1.01 0.02 0.4130 0.0680 0.1580 Early Fattening 0.82 0.83 0.82 0.84 0.02 0.8156 0.7263 0.9254 Final Fattening 0.78 0.82 0.80 0.83 0.02 0.5978 0.2494 0.8225
[0067][0079] 일당증체량은 육성기에서 고에너지군이 높게 나타난 경향 (P=0.0680)이 있었지만 나머지 구에서는 차이가 나타나지 않았다. 생체중에서 나타난 비육후기 고에너지 급여구의 차이는 일당증체량에서는 나타나지 않았지만 수치적인 차이는 유사하게 나타났다.
[0068][0080] 실시예 3-3: 성장단계별 혈액성상(외부농장 시험결과)
[0069][0081] 성장단계별 혈액성상에서 육성기에서는 유의적 차이가 나타나지 않았으나, 비육전기 고육종가에서 알부민과 유리지방산이 낮게 나왔고 고에너지 구에서 중성지방이 높게 나타났다(P<0.05). 비육후기에서는 고육종가 구에서 인이 낮았으며 유리지방산의 수치는 높아졌다(P<0.05). 성장단계가 높아짐에 따라 포도당, 인 유리지방산 농도는 떨어지는 것으로 나타났고, 이는 거세 한우시험을 수행한 선행연구과 유사한 결과로 나타났다 (Jang 등 2016). 유리지방산의 농도는 비육후기에서 낮게 나타났는데 이는 한우연구소에서 수행된 유리지방산의 농도 보다 낮게 나타났다. 이는 외부 농가의 시험축이 채혈과 같은 스트레스에 대한 반응이 높게 나타나므로 차이가 나타나는 것으로 판단된다.
[0070][0082] JPEG 112018105759651-pat00005.jpg 111 170
[0071][0084] 실시예 3-4: 초음파 및 도체성적(외부농장 시험결과)
[0072][0085] 28개월령 초음파 결과에서는 유의적인 차이가 나타나지 않았으나 고에너지 사료 급여구에서 근내지방도가 높은 수치를 나타냈다. 이는 도축성적과 유사한 결과로 나타났으나 초음파 측정의 경우 표준편차가 높게 나타나서 유의적인 결과는 나타나지 않은 것으로 사료된다. Kim (2016)등에 의하면 초음파 측정 등심단면적과 도체등급의 등심단면적 성적이 양의 관계이긴 하지만 성별과 환경에 따른 차이가 존재한다고 보고하였다. 본 연구에서도 초음파 측정된 근내지방도에서는 유의적 차이가 나타나지 않았지만, 도체성적의 근내지방도에는 차이가 나타나는 것으로 보아 차이가 존재하는 것으로 나타났다.
[0073][0086] JPEG 112018105759651-pat00006.jpg 89 168
[0074][0087] 개체 유전형 정밀사양 시험축 110두의 도체성적을 분석해 본 결과 고육종가 그룹의 근내지방도가 1이상 높아지는 것을 확인하였다(P<0.05). 도체중은 육종가에 의한 차이는 나타나지 않으나 고에너지 급여구에서 높게 나타났으며(P<0.05), 등심단면적도 고에너지 급여구에서 높은 경향을 보였다(P=0.07). 전체적으로 육종가와 에너지급여 차이에 관한 상관관계는 없는 것으로 나타났다. 육질등급의 출현율을 분석해본 결과 1 + 등급 이상 출현율은 육종가 효과로 고육종가가 81.8%이고 저육종가가 64.3%로 약 17.5%가 향상이 되는 것으로 나타났고, 육량 A등급 출현율은 저육종가가 14.3%이고 고육종가가 9.1%로 약 5.2%가 향상되었다(표 9). Vieselmeyer (1996) 등에 의하면 육질등급 EPD(expected progeny difference)에 의해서 선발된 거세우와 그렇지 않은 거세우를 비교하였을 때 마블링에 관한 EPD는 등지방 두께, 육량등급, 도체중, 증체율, 사료섭취율에는 영향을 미치지 않았지만 육질등급(초이스)의 비율에서 3%등급이 차이가 났다. 다른 연구에서는 육종가(estimated breeding value)를 이용하여 사료섭취율 잔차(Residual feed intake)를 측정하여 선발한 결과 높은 RFI를 가진 개체의 도체중을 높혀주고, 등지방 두께를 줄여주며, 연도를 개선하나 근내지방도에는 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다 (Hebart 등 2016, Copping 등 2014). 선행연구에서 나타나듯이 육종가를 이용한 개체능력 예측 사양프로그램 적용결과 Bos Taurus종에서는 도체성적을 예측할 수 있는 방법으로 보고가 되고 있다. 본 연구에서는 육질관련 유전체 육종가를 적용하여 처리군을 배치하였고 높은 유전체 육종가 그룹에서 유의적으로 근내지방도가 높게 나타났으며, 도체중의 경우 고에너지 사료 급여구에서 대조구보다 높게 나타났다(P<0.05). 선행연구에서 앵거스를 이용한 연구결과와는 도체평가 시스템의 차이로 근내지방도의 직접적인 비교는 어려우나, 유전체 육종가를 적용한 본 연구 결과와 비교할 때 기존의 육종가를 적용한 방법 보다는 유전체 육종가 적용 방법이 도체등급을 향상시키는 데 효과적인 것으로 나타났다. 이는 증체량에서도 유전체 육종가 적용방법에서 차이가 나타난 것으로 판단하여 한우의 성장과 도체성적 모두 영향을 미치는 결과를 가져왔다.
[0075][0088] JPEG 112018105759651-pat00007.jpg 63 137
[0076][0089] 지방산 분석에서는 palmitoleic acid의 조성이 육종가가 높은 그룹에서 낮게 나타났고, 고에너지를 급여한 구에서 linoleic acid가 높게 나타났다(P<0.05). 선행연구에서는 고에너지 사양에서 단일 불포화 지방산인 올레인산의 농도가 높아진다는 보고가 있었는데, 본 연구에서는 효과가 없는 것으로 나타났다(Jang 등 2003, Smith 등 2006). 올레인산의 농도는 다른 농가와 비교하여 높게 나타났고(Table 16), 다른 품종과 비교하여도 높게 분석되었다(Zembayashi 등 1995, Smith 등 2009). 이는 한우에서 나타나는 유전적인 특징으로 보이며, 사육되는 지역에 따른 차이로 분석 된다. 팔미톨레인 산의 농도가 낮게 나타났고 반대로 스테아린산의 농도가 높았다. 대표적 TIFF 112018105759651-pat00008.tif 6 3 -3 지방산인 linolenic acid의 경우 고에너지 사료 급여구에서 높게 나타났고(P<0.05), 전체적인 다가 불포화지방산의 조성이 고에너지 사료 급여구에서 높게 나타났다(P<0.05). 반면 유전체 육종가에 따른 지방산 조성의 차이는 나타나지 않은 것으로 보아 근내지방도에 따른 영향은 낮은 것으로 나타났다.
[0077][0090] JPEG 112018105759651-pat00009.jpg 60 169
[0078][0091] 이화학 분석에서 고에너지 사료를 급여한 구에서 밝은 적색(a)으로 나타났고 유전체 육종가가 높을수록 밝은 적색이 나타났다(P<0.05). 황색도(b)는 유전체 육종가가 높을수록 어두운 황색을 나타냈고, 고에너지를 급여할수록 밝은 황색을 나타났다(P<0.05). 수분감량은 육종가가 낮은 그룹에서 높게 나타났으나(P<0.05), 연도관련(Shear Force) 변화는 나타나지 않았다. 이러한 결과는 고육종가 군에서 높게 나타나는 근내지방도에 의해 밝은 육색으로 영향을 주는 것으로 판단되며, 저육종가에서 수분감량이 낮은 이유도 낮은 근내지방도에 의한 영향으로 판단된다. 선행연구에 의하면 조지방량이 높은 구의 연도가 낮게 나타났고, 육색 또한 조지방량이 높은 구에서 밝게 나타났다(Choi 등 2013). 본 연구의 결과에서도 조지방량과 연도와의 관계에서 선행연구와 동일하게 나타났으나 유의적인 차이는 나타나지 않았다.
[0079][0093] 실시예 3-5: 증체량 및 사료효율(한우연구소 시험결과)
[0080][0094] 대관령 소재 국립축산과학원 한우연구소에서 수행한 시험축의 비육단계별 생체중과 일당증체량을 제시하였다. 생체중은 육성기, 비육전기 및 비육후기 기간 동안 유전체 육종가와 에너지가의 상관관계에서 유의성은 나타나지 않았으나, 비육 전구간 고 유전체 육종가 군에서 체중이 높은 것으로 나타났다(P<0.05). 이는 외부농가 시험에서는 나타나지 않은 결과로 상대적으로 체중 및 채혈을 빈번히 하는 연구소의 환경에서 스트레스에 내성과 연관이 있을 가능성이 있다. 즉 유전적으로 근내지방도가 높은 군이 스트레스에 대한 내성이 높을 수 있다는 가설이 가능하다.
[0081][0095] JPEG 112018105759651-pat00010.jpg 112 170
[0082][0096] 일당증체량은 전체적으로 유의적인 차이가 나타나지 않았고, 사료효율성에서도 뚜렷한 수치적 차이가 나타나지 않았다.
[0083][0097] JPEG 112018105759651-pat00011.jpg 48 168
[0084][0099] 실시예 3-5: 성장단계별 혈액성상(한우연구소 시험결과)
[0085][0100] 성장단계별 혈액성상에서 육성기에 단백질 농도가 고에너지 급여구에서 감소되는 것으로 나타났으나 비육전기에는 영향이 없었고, 비육후기에서 동일한 효과가 나타났다(P<0.05). 비육전기에서는 중성지방의 농도가 고육종가 그룹에서 낮게 나타났다. 비육후기에는 생리적 효과가 많이 나타났는데, 고육종가 그룹에서 알부민, 단백질 및 포도당은 감소하였다(P<0.05). 성장단계가 높아짐에 따라 포도당, 인 유리지방산 농도는 떨어지는 것으로 나타났고 이는 선행연구와 유사하게 나타났다(Jang 등 2016). 외부농가의 결과와 비교하여 비육후기에 유리지방산의 농도가 크게 감소하지 않았는데 이는 주기적인 체중과 채혈로 인한 스트레스에 관해 상대적으로 내성이 생긴 결과로 판단된다. 유리지방산의 경우 유전체 육종가와 사양조건에 따른 상관관계에서 유의적 차이는 나타나지 않았다.
[0086][0101] JPEG 112018105759651-pat00012.jpg 99 152
[0087][0103] 실시예 3-6: 초음파 및 도체성적(한우연구소 시험결과)
[0088][0104] 28개월령 초음파 결과에서는 유의적인 차이가 나타나지 않았으나 고에너지 사료 급여구에서 등심단면적이 높은 수치를 나타냈다. 초음파 측정 등심단면적과 도체등급의 등심단면적 성적이 양의 관계이긴 하지만 성별과 환경에 따른 차이가 존재한다고 보고되어 (Kim 등 2016), 본 연구에서의 결과에도 유사한 것으로 판단된다.
[0089][0105] JPEG 112018105759651-pat00013.jpg 23 170
[0090][0106] 개체 유전형 정밀사양 시험축 50두의 도체성적을 분석해 본 결과 유의적인 차이는 나타나지 않았지만 고육종가 그룹의 근내지방도가 수치적으로 높아지는 것을 확인하였다(P>0.05). 육색의 경우 고에너지 급여구에서 낮게 나타났고(P<0.05), 도체중, 등심단면적 및 등지방 두께에서는 유의적인 차이가 나타나지 않았다(P<0.05). 전체적으로 육종가와 에너지급여 차이에 관한 상관관계는 없는 것으로 나타났다. 육질등급의 출현율로 보았을 때 1+등급 이상 출현율은 육종가 효과로 보았을 때 고육종가가 38.06%이고 저육종가가 21.21%로 약 16.85%가 향상이 되는 것으로 나타났고, 육량 A등급 출현율은 저육종가가 43.18%이고 고육종가가 29.23%로 약 13.95%가 향상되었다(Table 15). 비록 전체적인 등급은 외부농가보다 낮으나 육종가 적용시 1 + 등급 이상 출현율은 유사한 수치로 나타났다. 이는 등급이 잘나오는 그룹과 잘나오는 그룹에 상관없이 유전체 육종가 분류가 효과적으로 작용한다는 결과를 나타낸다.
[0091][0107] JPEG 112018105759651-pat00014.jpg 83 170
[0092][0108] 개체 유전형 정밀사양 시험축 50두의 도체성적을 분석해 본 결과 유의적인 차이는 나타나지 않았지만 고육종가 그룹의 근내지방도가 수치적으로 높아지는 것을 확인하였다(P>0.05). 육색의 경우 고에너지 급여구에서 낮게 나타났고(P<0.05), 도체중, 등심단면적 및 등지방 두께에서는 유의적인 차이가 나타나지 않았다(P<0.05). 전체적으로 육종가와 에너지급여 차이에 관한 상관관계는 없는 것으로 나타났다. 육질등급의 출현율로 보았을 때 1+등급 이상 출현율은 육종가 효과로 보았을 때 고육종가가 38.06%이고 저육종가가 21.21%로 약 16.85%가 향상이 되는 것으로 나타났고, 육량 A등급 출현율은 저육종가가 43.18%이고 고육종가가 29.23%로 약 13.95%가 향상되었다(표 16). 비록 전체적인 등급은 외부농가보다 낮으나 육종가 적용시 1 + 등급 이상 출현율은 유사한 수치로 나타났다. 이는 등급이 잘나오는 그룹과 잘나오는 그룹에 상관없이 유전체 육종가 분류가 효과적으로 작용한다는 결과를 나타낸다.
[0093][0109] JPEG 112018105759651-pat00015.jpg 78 170
[0094][0110] 지방산 분석에서는 유의적 차이가 나타나지 않았다(P>0.05). 하지만 외부농가와 비교해 봤을 때 전체적으로 올레인산 농도 및 불포화지방산의 농도가 낮게 나타났으며, 포화지방산 농도는 높게 나타났다.
[0095][0111] JPEG 112018105759651-pat00016.jpg 32 169
[0096][0112] 이화학 분석에서 고에너지 사료를 급여한 구에서 연도가 낮은 경향이 나타났다(P=0.07).
[0097][0113] <실시예 4> 경제성 분석
[0098][0114] 유전체 육종가를 이용한 개체별 정밀사양 기술 결과에 대한 경제성 분석을 해보았다. 처리구별 사양조건과 도체성적을 고려하여 조수입과 소득향상을 비교해본 결과 유전정보를 이용하여 육질형으로 선발시 조수입 7.5% 향상으로 두당 62만원의 소득이 증가하는 것으로 나타났고, 성장형으로 선발시 조수입 3.7% 향상으로 두당 30만원의 소득이 증가 하는 것으로 나타났다(표 19).
[0099][0115] BV-TRT 조수입 도체중 1+이상 원 % kg % 두 % LL LH 302,792 3.7 8 1.8 -1 -3.6 HL 82,899 1.0 -10 -2.3 5 17.9 HH 621,078 7.5 18 4.0 4 17.2
[0100][0116] 유전체 육종가에 따른 개체선발 및 정밀사양 적용시 도체중은 약 4%정도 차이가 나는 것으로 확인되었다. 이는 육질 1+등급 이상 출현율이 17.5% (81.8∼64.3%) 향상되는 것으로 나타났고, 육량 A등급 출현율은 5.2% (14.3∼9.1%)가 향상되었다. 참고로 2016년 전국평균 1+등급 출현율은 59.7%로 본연구의 낮은 그룹이 전국평균보다 높게 나와 평균집단보다는 다소 과잉된 결과라 할 수 있다.
[0101][0117] 본 연구에서 생성된 자료로 유전체 육종가와 정밀사양과의 상관관계 분석을 해본 결과 근내지방의 육종가가 높은 개체들(0.46)의 표현형이 근내지방 육종가가 낮은 개체(-0.08)들에 비해 근내지방이 1이 높게 나타났다. 이를 표현형으로 환산하여 분석한 결과, 근내지방 육종가가 높은 개체들의 표현형 예측치는 4.2였고, 근내지방 육종가가 낮은 개체들의 예측치는 2.9 였다. 이들 두 그룹간 정밀 사양결과, 근내지방 육종가가 높은 개체들의 표현형은 6.8이었고, 낮은 개체들의 표현형은 5.8로 분석되었다. 여기에서 근내지방 육종가가 높은 개체들 중 저영양 그룹이, 낮은 육종가 고영양 그룹보다 약 0.66이 높게 나타났다.
[0102][0118] 유전체 육종가별 정밀사양의 도체중, 등단면적, 및 등지방두께를 분석해 본 결과 도체중의 경우, 도체중 육종가가 1이 증가함에 따라 도체중 1.1kg 증가하는 것을 확인 하였다. (선형회귀식 : 도체중 예측치(kg) ~ 437.9kg + 1.1kg × 도체중 육종가)
[0103][0119] 유전체 육종가 및 에너지급여 차이에 따른 SCD활성화 차이 분석을 해본 결과 유전체 육종가가 높은 그룹의 경사가(R2=0.5757)이 낮은 그룹보다 (R2=0.5115) 높은 경향을 보이는데 반해 고에너지 급여 그룹은(R2=0.4609)은 저에너지 그룹보다 (R2=0.5805) 낮게 나타나므로 stearoyl CoA desaturase index는 사료에 의한 영향보다는 유전적인 영향을 더 받는다고 볼 수 있다.
[0104][0120] 성장단계별 거세한우의 성장단계별 등심근육 연구를 위하여 신생송아지, 6개월령, 18개월령, 30개월령의 근육조직을 약 2g씩 등심 biopsy를 통해 채취하였다. 성장단계별 등심biopsy 연구는 선행연구에서 많이 보고되고 있는데 도축을 하지않고 등심근육의 생리학적 연구를 하기위해 효과적인 방법으로 알려져 있다(Chung 등 2012, Johnson 등 2007). 샘플로부터 생산된 유전자 발현은 RNAseq방법을 이용하여 1세부과제에서 유전자의 발현정도를 DNA chip정보와 비교분석하여 후생유전학적 분석을 수행하였다.
[0105][0122] 이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
