Genomic Polymorphism Analysis Using Microsatellites in the Jeju Dogs
Minjeong Ko
1†, Seulgi Kwon
1†, Hye-Ran Kim
2, Jae-Hyun Byun
3, Dae-Cheol Kim
3and Bong-Hwan Choi
1*
1Animal Genomics & Bioinformatics Division, National Institute of Animal Science, RDA, Wanju 55365, Korea
2Animal Nutrition & Physiology team, National Institute of Animal Science, RDA, Wanju 55365, Korea
3JeJu Livestock Promotion Institute, 6, Munyeon-ro, Jeju-si, Jeju-do 63122, Korea Received March 11 , 2019 /Revised June 23, 2019 /Accepted June 25 , 2019
This study was conducted to analyze the genetic characteristics of the Jeju dog for preservation and protection. A total of 139 dogs from 7 dog breeds, including the Jeju dog, were genotyped using 16 microsatellite markers. The results revealed 2-18 alleles per locus, with a total of 131 alleles among the 16 markers. Most alleles were identified for FH3381, which had 18 alleles, whereas FH2834 had the fewest alleles, with just 2. When the total mean value was observed, the expected heterozygosity and observed heterozygosity were higher for than for outgroup dogs, and the PIC values ranged from 0.000 to 0.862, respectively. The phylogenetic tree analysis of the Jeju dog and other dog varieties re- vealed that the Jeju dog is closest to the Sapsal dog (0.393). The phylogeny between the Jeju and Korean domestic dogs showed that the Jeju dog is most distant from the Dongkyung dog (0.507).
Looking at the distribution individually, the Jeju dog is in the same group as the Labrador Retriever and the Sapsal dog. Meanwhile, the Poongsan, Dongkyung, and Jindo dogs and the German Shepherd were in the same group. Genetic information confirmed through the results of this study can be used as basic data to study the genetic characteristics of the Jeju dog.
Key words : Heterozygosity, Jeju dog, microsatellite markers, multiplex PCR
†Authors contributed equally.
*Corresponding author
*Tel : +82-63-238-7304, Fax : +82-63-238-7347
*E-mail : [email protected]
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Journal of Life Science 2019 Vol. 29. No. 6. 637~644 DOI : https://doi.org/10.5352/JLS.2019.29.6.637
서 론
토종개란 그 나라에서 예전부터 길러져 현재까지 유전력이 뚜렷한 고유한 품종의 개를 뜻한다. 세계적으로 500여 종에 달하는 견종들 중에서 원종의 형태를 그대로 유지하고 있는 개보다는 의도적으로 개량된 개들의 수가 훨씬 많다. 이렇게 인위적으로 새로운 품종이 된 견종과 모국을 떠나 타국에 정 착하여 오랜 세월을 그 나라의 개로 토착화된 개들 또한 토종 개에 속한다고 볼 수 있다. 개의 기원에 관한 많은 연구가 실시 되었지만 아직 우리나라 개의 조상, 다양성, 집단 구조 등에 관한 자료가 부족하다[2, 5].
우리나라에서는 천연기념물로 지정된 진도개를 비롯하여 삽살개, 동경개, 풍산개 등이 있고 제주개, 불개 등은 미지정 상태이다. 제주개는 섬이라는 입지적 특수성으로 다른 견종과 의 교잡이 덜하여 고유의 토종개로 잘 보존되어있다. 멸종된 것으로 알려졌으나 1986년 제주도축산진흥원에서 제주개로 추정되는 세마리를 찾아낸 뒤 번식을 통해 혈통정립을 위해
보존 작업을 하였다. 현재 제주개는 진도개와 매우 흡사하게 생겼으나 체구는 조금 작으며 진도개 품종은 꼬리를 동그랗게 말아 올리지만 제주개 품종은 꼿꼿이 세우는 장대 꼬리를 하 고있다[3, 8, 13]. 우리나라의 토종개라 하면 일반적으로 풍산 개, 진도개, 삽살개 정도만 많이 알려져 있기 때문에 제주개는 진도개와 비슷해 보이는 이유로 진도개 품종의 교잡종이라는 등의 몇몇 논란도 있었다. 토종개인 제주개에 대한 체계적인 조사나 연구가 미진한 실정이다. 이와 같은 배경 하에 제주개 를 알리기 위해서는 제주개의 혈통 등록을 위한 지속적인 연 구가 필요하다.
현재 DNA 분석 기술의 발달로 인해 대표적으로 DNA fin- gerprinting (지문법), restriction fragment length polymor- phism (제한효소 절편다형분석법), microsatellite 분석법이 이 용되고 있다[15]. Microsatellite DNA는 nucleotide가 보통 2~6개의 짧은 서열이 일정하게 반복된 것으로 각각의 유전자 좌위에 여러 primer를 혼합하여 동일한 조건으로 DNA 단편 을 증폭시키는 방법인 multiplex PCR (다중중합효소연쇄반 응)을 이용하여 수행한다[1, 4, 9, 16].
Microsatellite 마커는 대립유전자 수가 풍부하여 집단 구별
에 유용하며 높은 다형성을 보이는 마커로 집단 구조 및 유전
적 다양성 연구에서 많이 활용되며 PCR 반응으로 쉽게 유전
자형을 분석할 수 있는 장점이 있다. Microsatellite 마커의 활
용이 확대되어 품종들 간의 유연 관계, 혈통 증명 및 개체 식별
과 친자확인 등에 많이 이용되고 있다[7]. 또한, 제주개의 혈통
관리를 위하여 제주개의 안정적 사양관리를 통한 제주개 품종
Table 1. List of microsatellite markers
Set Chr. Repeat Marker Ta (℃) Size (bp) Dye
SET 1
10 10 12 19 27 30
2 2 2 4 2 2
FH2537 FH3381 FH3116 FH3372 REN277O05
REN51C16
61
146-176 276-312 186-200 142-162 331-338 246-264
FAM FAM VIC VIC VIC VIC
SET 2
4 8 9 10 16 18 31 35 36 Y
4 2 2 2 2 2 2 2 4 2
FH2097 REN204K13
FH1014 FH3921 FH3058 FH2834 FH2712 REN112C08
FH2998 REN197E16
61
268-300 246-254 242-250 364-394 218-234 263-265 170-186 218~236 196-228 140-160
NED VIC FAM NED FAM FAM PET NED PET FAM
정립과 유전학적 연구 활동이 필요하다. 이에 따라 본 연구에
서는 제주개의 유전적 특성을 파악하기 위해 microsatellite 마 커를 이용하여 제주개, 동경개, 세퍼트, 진도개, 레트리버, 풍 산개, 삽살개의 총 139두의 DNA로 마커별 대립유전자형을 분석하였다.
재료 및 방법
공시동물 및 DNA 추출
개 품종 중 제주개(Jeju, JJ), 동경개(Dongkyung, DK), 세퍼 트(German Sherpherd, GS), 진도개(Jindo, JD), 레트리버(La- brador Retriever, LR), 풍산개(Poongsan, PS), 삽살개(Sapsal, SS)를 포함한 7품종(총 139두)의 혈액을 채취하여 wizard ge- nomic DNA purification kit (Promega, USA)를 이용하여 ge- nomic DNA를 분리하였고 ND-1000 spectrophotometer (Nanodrop, USA)를 이용하여 260 nm 와 280 nm에서 흡광도 를 측정하여 실험에 이용하였다.
Microsatellite 마커 선정
Microsatellite 마커를 이용한 분석을 위해 각 마커의 좌위는 미국 국립생물공학정보센터(NCBI, national center for bio- technology information)의 mapviewer 데이터베이스에 보고 된 개의 microsatellite 유전자 좌위를 기초로 하여 선정하였고, 세부적인 선발 조건인 대립유전형의 출현 빈도(allele frequen- cy), primer의 결합 반응 온도, 증폭 산물의 크기, 형광물질 (dye) 등을 고려하여 최종적으로 16개 2세트로 나누어multi- plex PCR이 가능하도록 조합되었다(Table 1).
Multiplex PCR 및 MS 분석
Multiplex PCR 은 genomic DNA (20 ng/ul) 6 ul와 각각의
microsatellite 마커 조합별로 구성된 primer (10 pmole)를 세 트당 0.3 ul - 0.4 ul, Hot start Taq DNA polymerase (2.5 Unit/ul) 1 ul, 10X buffer 4 ul, 2.5mM dNTP 3 ul를 혼합한 뒤 증류수를 첨가하여 총 25 ul로 준비하였다. 그 후 multiplex PCR을 수행하기 위해 GeneAmp PCR system 9700 (Applied Biosystems, USA) 기기에서 95℃에서 15분간의 변성 반응을 실시한 후 94℃에서 60초, 62℃에서 75초, 72℃에서 60초를 5 cycle, 94℃에서 60초, 61℃에서 75초, 72℃에서 60초를 5cycle, 94℃에서 60초, 60℃에서 75초, 72℃에서 60초를 25cycle을 수 행한 후, 마지막으로 65℃에서 30분간 합성 반응을 실시하여 PCR을 수행하였다. PCR 산물은 3% metaphor gel (Lonza, USA)을 이용하여 전기영동 과정을 통해 증폭 산물의 상태를 확인하였다.
Microsatellite DNA 다형 분석
PCR 산물은 1:70으로 희석한 후 희석액 1 ul, Hi-Di for- mamide (Applied Biosystems) 1 ml, GeneScan 500 LIZ size standard (Applied Biosystems) 10 ul를 혼합한 후 95℃에서 5분간 변성 반응을 시키고 ice에서 3분 동안 침지 한 뒤 자동 염기서열 분석 장치인 ABI 3730xl genetic analyzer (Applied Biosystems)에 의해 각 유전자 좌위의 대립유전자를 검출하였 고 대립유전자에 대한 분석은 GeneMapper version 4.0 soft- ware (Applied Biosystems)을 이용하여 PCR 산물의 크기와 표지 인자를 종류별로 분류하여 분석하였다.
통계분석
GeneMapper version 4.0 software에 의해 도출된 16종의
microsatellite loci에 대한 139두의 allele typing data를 micro-
satellite toolkit software를 통해 통계분석을 실시하여 각 집단
에 대한 locus 별 대립유전자의 수와 대립유전자 빈도(allele
Table 2. Expected and observed heterozygosity obtained from 16 microsatellites in 7 breeds Population Statistics
Population N Loci Unbiased Hz Observed Hz No. of alleles
JJ DK GS JD LR PS SS
20 20 20 20 20 19 20
16 16 16 16 16 16 16
0.5409±0.0488 0.6433±0.0454 0.4929±0.0540 0.6494±0.0491 0.5238±0.0512 0.5956±0.0537 0.5890±0.0418
0.5635±0.0283 0.7000±0.0256 0.4719±0.0279 0.6142±0.0275 0.5518±0.0278 0.5724±0.0284 0.5660±0.0278
3.31±1.49 4.88±2.00 3.63±2.03 6.25±2.82 3.75±2.27 5.00±2.31 3.88±1.86 JJ: Jeju, DK: Dongkyung, GS: German Sherpherd, JD: Jindo, LR: Labrador Retriever, PS: Poongsan, SS: Sapsal.
Hz: heterozygosity
Fig. 1. Phylogenetic tree showing the genetic relations among 7 breeds based on genetic distance in dogs. JJ: Jeju, DK: Dongkyung, GS: German Sherpherd, JD: Jindo, LR: Labrador Retriever, PS: Poongsan, SS: Sapsal.
frequency) 및 집단별 관측이형접합율(observed heterozy- gosity, H
o), 기대이형접합율(expectation heterozygosity, H
E), PIC (polymorphism information content)를 산출하였다. 또한 집단별 유전적 다양성을 조사하기 위해 FSTAT v.2.9.3. pro- gram을 이용하여 Hardy-Weinberg법칙을 통해 기대이형접합 율, microsatellite marker별 공시 품종 집단에 대한 전체 이형 접합율(H
t), 집단 내 이형접합율(H
s), 유전자의 분화 정도(G
st) 및 유전자 좌위의 다형성 정보량, 집단간 유연 관계 분석을 위한 집단간 유전적 거리 및 표준 오차의 추정은 Nei 등(1983)의 방법 으로 DISPAN package (Ota, 1993)를 이용하여 계산하였다.
n : 대립유전자의 수
Pi · Pj : i 번째와 j 번째 대립유전자의 빈도
Het
E: 기대되는 이형접합율(expected heterozygosity) PIC : 유전적 다형성 정보량(polymorphism information
content)
또한 Weir&Cockerham (1984)의 방식을 통한 F-검정을 실 시하여 집단내 유전자 분화 정도인 F
IS을 계산하였다. 집단 간 유전적 유연관계를 분석하기 위해 DISPAN program을 이용
하여 유전적 거리를 추정하였고 NJ (Neighbor-Joining)의 clustering 방법을 통해 유전적 거리를 근거로 한 phylogenetic tree를 작성하였다(Fig. 1). 또한 개체간의 유전적 분화 정도를 확인하기 위해 개체별 대립유전자 빈도를 근거로 allele-shar- ing을 측정하여 개체별 유전적 거리의 추정 값을 계산하였으 며 Phylip v.3.0을 통해 tree file을 작성하여 TreeView v.1.6 프로그램으로 개체별 Neighbor-Joining dendrogram을 작성 하였다.
결과 및 고찰
유전적 다양성 분석
선진국에서는 개의 혈통 보존 및 개량을 목적으로 micro-
satellite DNA형 감정을 실시하여 친자 확인을 하는 연구가
진행 되고 있으나 우리나라는 이에 비해 상대적으로 미진하다
[10, 11, 14]. 개의 기원에 관한 많은 연구가 실시되었지만 아직
우리나라 개의 조상, 다양성, 집단 구조 등에 관한 자료가 부족
하다[2, 5]. 우리나라에서는 천연기념물로 지정된 진도개를 비
롯하여 삽살개, 동경개, 풍산개 등은 잘 알려져 있지만 그 외의
토종견들은 관심조차 받기 어려운 실정이다. 이에 따라 본 연
구에서는 제주개의 혈통 관리 및 유전적 특성을 파악하기 위
해 제주개를 포함한 동경개, 세퍼트, 진도개, 레트리버, 풍산
개, 삽살개의 139두 DNA로 microsatellite 마커 16종을 이용하
여 분석한 결과를 품종별로 분류하여 기대이형접합도, 관측이
Table 3. Expected and observed heterozygosity obtained from 16 microsatellites loci in 7 breeds.
Marker No. of alleles
JJ DK GS JD LR PS SS
He Ho He Ho He Ho He Ho He Ho He Ho He Ho
FH2537 FH3116 FH3372 FH3381 FH3921 REN277O05
REN51C16 FH1014 FH2097 FH2712 FH2834 FH2998 FH3058 REN112C08 REN197E16 REN204K13
10 7 10 18 13 7 8 5 10 10 2 10
7 4 5 5
0.631 0.296 0.554 0.790 0.765 0.262 0.578 0.545 0.790 0.647 0.328 0.467 0.672 0.537 0.650 0.142
0.750 0.250 0.600 0.778 0.889 0.300 0.550 0.550 0.850 0.650 0.200 0.600 0.550 0.550 0.800 0.150
0.799 0.273 0.686 0.858 0.736 0.701 0.753 0.517 0.813 0.836 0.385 0.836 0.512 0.629 0.427 0.535
0.850 0.300 0.600 0.950 0.850 0.700 0.750 0.650 0.900 1.000 0.500 0.950 0.450 0.850 0.350 0.550
0.527 0.000 0.350 0.828 0.709 0.450 0.650 0.358 0.638 0.662 0.142 0.603 0.645 0.450 0.347 0.528
0.500 0.000 0.350 0.850 0.600 0.250 0.700 0.350 0.550 0.550 0.150 0.550 0.700 0.650 0.200 0.600
0.769 0.431 0.831 0.883 0.907 0.587 0.742 0.415 0.871 0.810 0.296 0.645 0.695 0.632 0.396 0.479
0.750 0.450 0.650 0.750 0.786 0.650 0.800 0.400 0.842 0.900 0.250 0.800 0.400 0.700 0.300 0.400
0.653 0.296 0.542 0.894 0.660 0.568 0.524 0.510 0.696 0.568 0.050 0.704 0.512 0.508 0.512 0.185
0.900 0.350 0.550 0.850 0.579 0.550 0.500 0.650 0.650 0.350 0.050 0.900 0.500 0.500 0.750 0.200
0.789 0.323 0.757 0.866 0.841 0.333 0.400 0.619 0.696 0.791 0.341 0.801 0.785 0.368 0.422 0.397
0.842 0.211 0.789 0.895 0.684 0.368 0.421 0.632 0.526 0.789 0.421 0.737 0.737 0.316 0.368 0.421
0.745 0.296 0.695 0.806 0.705 0.527 0.481 0.609 0.806 0.736 0.358 0.723 0.642 0.467 0.385 0.444
0.600 0.250 0.900 0.850 0.650 0.250 0.450 0.579 0.900 0.650 0.350 0.600 0.600 0.500 0.400 0.526 JJ: Jeju, DK: Dongkyung, GS: German Sherpherd, JD: Jindo, LR: Labrador Retriever, PS: Poongsan, SS: Sapsal.
He: expected heterozygosity, Ho: observed heterozygosity.
Table 4. Polymorphism information content (PIC) values obtained from 16 microsatellites in 7breeds
Marker No. of allele JJ DK GS JD LR PS SS
FH2537 FH3116 FH3372 FH3381 FH3921 REN277O05
REN51C16 FH1014 FH2097 FH2712 FH2834 FH2998 FH3058 REN112C08 REN197E16 REN204K13
10 7 10 18 13 7 8 5 10 10 2 10
7 4 5 5
0.534 0.247 0.466 0.736 0.674 0.222 0.469 0.468 0.740 0.569 0.269 0.351 0.580 0.455 0.561 0.129
0.744 0.250 0.625 0.817 0.675 0.639 0.685 0.466 0.762 0.789 0.305 0.789 0.374 0.539 0.392 0.409
0.438 0.000 0.317 0.782 0.634 0.342 0.561 0.288 0.590 0.572 0.129 0.532 0.562 0.342 0.311 0.424
0.712 0.400 0.784 0.848 0.862 0.543 0.690 0.368 0.830 0.760 0.247 0.585 0.630 0.547 0.329 0.397
0.563 0.247 0.447 0.859 0.594 0.475 0.454 0.454 0.624 0.490 0.048 0.637 0.397 0.372 0.374 0.164
0.736 0.288 0.693 0.825 0.795 0.310 0.356 0.519 0.638 0.735 0.277 0.747 0.735 0.336 0.327 0.350
0.677 0.247 0.610 0.753 0.644 0.438 0.359 0.562 0.754 0.681 0.288 0.653 0.548 0.351 0.305 0.339 JJ: Jeju, DK: Dongkyung, GS: German Sherpherd, JD: Jindo, LR: Labrador Retriever, PS: Poongsan, SS: Sapsal.
He: expected heterozygosity, Ho: observed heterozygosity.
형접합도 그리고 검출된 대립유전자수의 평균과 표준편차를 Table 2에 제시하였다. 기대이형접합도의 경우 진도개에서 가 장 높은 0.6494±0.0491, 세퍼트에서 가장 낮은 0.4929±0.0540, 관측이형접합도의 경우 동경개에서 가장 높은 0.7000±0.0256, 세퍼트에서 가장 낮은 0.4719±0.0279로 관찰되었다. 검출된 대 립유전자의 수에서는 진도개에서 가장 높은 6.25±2.82, 제주개 에서 가장 낮은 3.31±1.49로 관찰되었다.
Table 3은 MS marker의 유전자형을 분석하여 품종별 기대
이형접합도와 관측이형접합도를 제시하였다. 분석 결과 기대 이형접합도의 경우 제주개는 0.412~0.790(평균 0.541)으로 나 타났고 동경개 0.273~0.858(평균 0.643), 셰퍼드 0.000~0.828(평 균 0.493), 진도개 0.296~0.907(평균 0.649), 레트리버 0.050~
0.894(평균 0.524), 풍산개 0.323~0.866(평균 0.596), 삽살개에서
는 0.296~0.806(평균 0.589)으로 나타났다. 제주개는 FH3381 마
커에서 0.79로 가장 높게 확인되었으며 동경개, 셰퍼드, 레트
리버도 FH3381에서 각 0.858, 0.828, 0.894, 0.866으로 확인되었
Table 5. F-statistic for inbreeding estimates within-population inbreeding coefficient (FIS) in 7 breeds canine populations
Marker JJ DK GS JD LR PS SS
FH2537 FH3116 FH3372 FH3381 FH3921 REN277O05
REN51C16 FH1014 FH2097 FH2712 FH2834 FH2998 FH3058 REN112C08 REN197E16 REN204K13
-0.195 0.159 -0.086 0.017 -0.174 -0.152 0.050 -0.010 -0.078 -0.004 0.397 -0.295 0.185 -0.025 -0.238 -0.056
-0.066 -0.101 0.128 -0.111 -0.160 0.002 0.003 -0.267 -0.110 -0.203 -0.310 -0.141 0.123 -0.363 0.184 -0.030
0.052 NA 0.000 -0.027 0.157 0.451 -0.079 0.022 0.142 0.172 -0.056 0.089 -0.088 -0.462 0.431 -0.140
0.026 -0.046 0.222 0.154 0.139 -0.110 -0.080 0.038 0.034 -0.114 0.159 -0.248 0.431 -0.111 0.248 0.169
-0.393 -0.188 -0.015 0.050 0.126 0.032 0.048 -0.283 0.068 0.390 0.000 -0.288 0.023 0.016 -0.484 -0.086
-0.069 0.354 -0.044 -0.034 0.190 -0.110 -0.055 -0.021 0.248 0.002 -0.241 0.082 0.063 0.146 0.131 -0.063
0.199 0.159 -0.305 -0.056 0.080 0.532 0.066 0.050 -0.119 0.119 0.022 0.174 0.067 -0.073 -0.041 -0.192 JJ: Jeju, DK: Dongkyung, GS: German Sherpherd, JD: Jindo, LR: Labrador Retriever, PS: Poongsan, SS: Sapsal.
NA; not available.
Table 6. Results of F-statistics per locus in 7 breeds canine
Allele Fis Fit Fst
FH2537 FH3116 FH3372 FH3381 FH3921 REN277 REN51C FH1014 FH2097 FH2712 FH2834 FH2998 FH3058 REN112 REN197 REN204 Mean
-0.058 0.053 -0.006 0.001 0.069 0.108 -0.010 -0.070 0.016 0.033 -0.009 -0.079 0.121 -0.137 -0.011 -0.051 -0.002
0.062 0.102 0.189 0.096 0.204 0.311 0.275 0.178 0.139 0.203 0.278 0.124 0.203 0.067 0.134 0.145 0.169
0.114 0.051 0.194 0.096 0.145 0.228 0.282 0.232 0.126 0.176 0.284 0.188 0.093 0.180 0.143 0.186 0.170
다. 진도개는 FH3921에서 0.907로 나타났다. 레트리버는
FH3381에서 0.894로 가장 높게 나타났으며 삽살개는 FH3381, FH2097에서 0.806으로 나타났다. 관측이형접합도의 경우 제 주개는 FH3921에서 0.889로 가장 높게 확인되었으며 동경개 는 FH2712에서 1로 전체 중 가장 높게 나타났고 셰퍼드는 FH3381에서 0.85, 진도개는 FH2712에서 0.9, 레트리버는 FH 2537과 FH2998에서 0.9, 풍산개는 FH3381에서 0.895, 삽살개 는 FH3372와 FH2097에서 0.9로 확인되었다. 전체적으로 평균 치를 보았을 때, 기대이형접합도와 관측이형접합도가 외래견 (셰퍼드, 레트리버)보다 토종개(제주개, 동경개, 진도개, 풍산 개, 삽살개)가 높게 나타났다.
Table 4는 다형성 정보량(PIC)의 분석 결과를 제시하였다.
분석 결과, 대립유전자 수는 2~18개(평균 8.2)로 확인되었고 마커들 중 FH3381에서 PIC가 평균 0.803으로 가장 높게 나타 났다. 제주개의 PIC는 0.129~0.740(평균 0.467)으로 나타났고 동경개 0.250~0.817(평균 0.579), 셰퍼드 0.000~0.782(평균 0.427), 진도개 0.247~0.862(평균 0.596), 레트리버 0.048~0.859 (평균 0.450), 풍산개 0.277~0.825(평균 0.542), 삽살개 0.247~
0.754(평균 0.513)으로 나타났다. 제주개는 FH2097 마커에서 0.74로 가장 높게 확인되었고 동경개는 FH3381에서 0.817, 셰 퍼드는 FH3381에서 0.782, 진도개는 FH3921에서 0.862, 레트 리버는 FH3381에서 0.859, 풍산개는 FH3381에서 0.825, 삽살 개는 FH2097에서 0.754로 확인되었다. Kang 등(2009), 이 보고 한 우리나라 개(풍산개, 진도개)와 외래견종(셰퍼드, 비글, 그 레이하운드)의 다양성 비교 결과에서는 기대이형접합도와 PIC는 진도개(0.85, 0.82)와 풍산개에서(0.84, 0.82)로 가장 높게 나타났고 그 다음으로 비글(0.78, 0.74), 그레이하운드(0.76, 0.72), 셰퍼드(0.71, 0.66)으로 확인되었으며 관측이형접합도에
서는 비글(0.78)이 가장 높게 나타났고 진도개(0.73), 풍산개
(0.71), 그레이하운드(0.66), 셰퍼트(0.65)로 확인되었다. 본 연
구의 결과와 같이 기대이형접합도와 관측이형접합도, PIC가
외래견종보다 토종견이 수치가 더 높게 나타났다. F-statistics
(Fis, Fit, Fst) 결과는 수치가 클수록 집단 내 개체간 상관 정도
가 높은 것을 의미하며 반대로 수치가 낮을수록 근친도가 낮
음을 의미한다. 각 MS marker의 집단별 유전적 고정에 따른
근친도 및 집단간의 차별성 여부를 확인하기 위하여 실시하였
다. 근친교배계수(Fis)는 각 집단별 이형접합체의 감소 정도를
나타내는 척도로써 근친도가 존재하면 양의 값으로 나타내며
Fig. 2. A neighbor joining dendrogram was constructed from allele-sharing distances among 139 individuals in 7 breeds.
음의 값은 존재하지 않음을 뜻한다. 집단 내 유전적 고정 정도 에 따른 근친화 정도를 파악할 수 있다. Fit는 전체 집단에 대한 유전적 고정 정도를 나타내는 지수, Fst는 서로 다른 집단 내에 개체들 간의 이형접합체 감소 정도를 나타내는 지수로 집단간 의 유전적 유사도를 확인하는데 이용되며 값이 높을수록 차별 화 정도가 높음을 나타내고 값이 낮을수록 차별화 정도가 낮 음을 나타낸다.
품종별, 마커별 Fis를 Table 5에 제시하였다. Hardy-Wein- berg Equilibrium (HWE)에 따르면 기대이형접합도보다 관측 이형접합도의 수치가 높게 나타났을 경우 Fis는 음의 값을 나 타내고 이형접합체초과임을 뜻한다[6]. 좌위별 Fis값은 -0.484 (REN197E16) ~ 0.532(REN277O05)로 나타났으며 그 중 Fis값 이 0이상인 수치가 가장 많은 좌위들은 FH3058으로 이형접합 체초과임을 알 수 있고, 0이하인 수치가 가장 많은 좌위들은 REN204K13에서 발견되었으며 관측이형접합도보다 기대이 형접합도가 높다는 것을 알 수 있다.
Table 6은 F-statistics 결과로 MS 마커별 Fis값은 -0.137 (REN112) ~ 0.121(FH3058)로 나타났으며 평균값은 -0.002로 확인되었다. 또한 Fit값은 0.062(FH2537) ~ 0.311(REN277)로 나타났으며 평균값은 0.169로 확인되었고, Fst값은 -0.051(FH3116)
~ 0.284(FH2834)로 나타났으며 평균값은 0.170으로 확인되었다.
유연관계분석
품종 간의 유연관계를 알아보기 위해 MS toolkit software 분석에서 구해진 Da genetic distance matrix를 DISPAN pro- gram에 도입하여 유전적 거리를 계산하였으며 이렇게 분석된 결과를 근거로 NJ (Neighbor-Joining)의 clustering방법을 이 용하여 Fig. 1에 집단간의 분지도를 작성하여 제시하였다. 제 주개와 나머지 6품종의 유전적 근연관계를 나타내는 집단 간 의 분지도를 보면 제주개는 한국 토종개 집단 안에 위치한 것을 알 수 있고, 외래견종과는 뚜렷이 다른 유전자형을 가지 고 있음을 알 수 있다.
또한 제주개와 다른 품종 간의 계통수를 분석한 결과 삽살 개와 94%로 가장 가까운 것으로 확인 되었다. 이를 계통발생 학적으로 유연관계를 분석하여 유전적 거리를 나타낸 결과는 Table 7에 제시하였다. 제주개와 다른 품종들 간의 유전적 거 리를 확인한 결과 삽살개가 0.393으로 가장 가깝게 나타났고 토종개 중에서는 동경개와의 거리가 0.507로 가장 먼 것으로 나타났다. 또한 외래견들과의 거리는 토종개들과의 거리와 비 교했을 때 확연하게 차이를 나타냈다.
분석 된 집단간의 유전적 구조에 따라 각 개체들이 어떻게
분포되어 있는가를 확인하기 위하여 simple allele-sharing 측
정 수준을 통하여 개체별 대립 유전자의 빈도를 근거로 각
Table 7. DA genetic distance matrix estimated from the frequencies of 16 microsatellites loci among the 7 breeds
Breeds JJ DK GS JD LR PS
JJ DK GS JD LR PS SS
0.507 0.541 0.443 0.545 0.458 0.393
0.464 0.338 0.573 0.440 0.429
0.442 0.441 0.459 0.460
0.484 0.323 0.335
0.521 0.482
0.419 JJ: Jeju, DK: Dongkyung, GS: German Sherpherd, JD: Jindo, LR: Labrador Retriever, PS: Poongsan, SS: Sapsal.
개체들 간의 유전적 거리에 대한 추정 값을 계산하였으며, 이 를 바탕으로 유전 분석 프로그램 중 하나인 Phylip v.3.0을 이 용하여 개체별 분지도 작성을 위한 tree file을 작성하였다. 작 성된 tree file은 TreeView 프로그램을 이용하여 개체별 Neighbor-Joining phylogenetic dendrogram을 작성하여 Fig.
2에 제시하였다. Fig. 2에 제시된 각 개체별의 분포도를 살펴보 면 제주개는 레트리버, 삽살개와 같은 그룹 내에 존재하였고 풍산개, 동경개, 진도개, 셰퍼드가 같은 그룹 내에 존재한 것을 알 수 있다. 현재 토종개인 제주개에 대한 체계적인 조사나 연구가 미진한 실정이다. 본 연구는 차후 제주개의 유전 특성 을 반영한 MS marker의 선발 관련 연구를 통해 제주개의 순수 화에 대한 보존 및 강화가 가능할 것으로 사료되며, 이를 통해 제주개의 유전적 특성 연구에 큰 도움이 될 것으로 사료된다.
감사의 글
본 논문은 제주축산진흥원과 2019년도 국립축산과학원 전 문연구원 과정 지원사업 및 농촌진흥청 연구사업(PJ013415)에 의해 이루어진 것임.
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초록：제주개의 microsatellite 마커를 이용한 유전적 다양성 분석 고민정
1†․권슬기
1†․김혜란
2․변재현
3․김대철
3․최봉환
1*
(1농촌진흥청 국립축산과학원 동물유전체과, 2농촌진흥청 국립축산과학원 영양생리팀, 3제주축산진흥원)
