Bovine SNP50K BeadChip을 이용한 강원지역 한우의 연관불평형 분석

(1)

www.earticle.net

Bovine SNP50K BeadChip을 이용한 강원지역 한우의 연관불평형 분석

홍민욱 · 최소영 · 김훈 · 양송이 · 곽경록 · 김종복 · 이성진^* 강원대학교 동물생명과학대학

Linkage Disequilibrium and Association Analysis of Hanwoo Steer in Gangwon Region using Bovine SNP50K BeadChip

Min-Wook Hong, So-Young Choi, Hun Kim, Song-Yi Yang, Kyeongrok Kwak, Jong-Bok Kim and Sung-Jin Lee^*

College of Animal Life Sciences, Kangwon National University, Chuncheon 24341, Korea

ABSTRACT¹⁾

This study was conducted with DNA chip analysis to investigate genotypes of SNPs in genome wide association (GWA) of Korean native cattle (Hanwoo) in Gangwon region and extent of linkage disequilibrium (LD) among SNP markers. Genomic DNA for genotyping was extracted from the tissue samples of Hanwoo steers (n=139). A total of 54,609 SNPs were screened using Bovine SNP50K BeadChip. The filtering resulted in 35,769 useful SNPs, which were used for LD analysis. The total length of the SNP markers used in the analysis was 2499.26 Mb, the mean of minor allele frequency was 0.273 and the average interval distances of adjacent SNP markers by each chromosome was 60 to 82 Kb in GWA. The results of this study which confirmed by using Hanwoo steer in Gangwon, showed a pattern similar to previously reported studies for Hanwoo. Greater than 0.2 of LD value (r²) observed 34 percentage at adjacent SNP markers within 50 Kb.

Also graph showed an exponential trend the decay of LD with physical distance. When the decay of r² with a distance was plotted separately for each chromosome, the average r²values were lower than 0.2 on BTA 13, 15, 19, 23, 25, 28, and 29 in the less than 40 Kb when compared to all other chromosomes. Therefore this study could be utilized as baseline data using genetic improvement, helpful in a genetic breeding system for Gangwon Hanwoo.

(Key words: Hanwoo, Linkage disequilibrium, Single nucleotide polymorphism, Genome wide association)

Ⅰ. 서론

한우는 우리나라 고유의 재래종으로써 수천 년 전에 한 반도에 유입된 이후, 현재까지 외래종과의 교잡이 시도되 지 않은 비교적 순수한 종으로서 번식되어 왔다. 과거부터 한우는 우리 생활에 있어 매우 밀접한 관련을 갖고 있었는

데, 농경사회에서 역용(力用)으로써의 역할을 담당하던 한 우는 산업의 발달과 함께 육용(肉用)으로서의 가치가 더욱 중요해졌고 이에 따라 육질을 개선시키기 위한 육종이 중 요해졌다. 1961년 인공수정 기법을 도입하여 우수한 씨수 소를 활용한 육종이 시작되었고, 1987년부터는 후대검정사 업을 통한 보증씨수소 선발을 진행하는 등, 한우의 육질 개

* Corresponding author: Sung Jin Lee, College of Animal Life Sciences, Kangwon National University, Chuncheon 24341, Korea. Tel:

+82-33-250-8636, E-mail: [email protected]

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/deed.ko), which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. The moral rights of the named author(s) have been asserted.

[Provider:earticle] Download by IP 118.70.52.165 at Monday, December 20, 2021 7:52 PM

(2)

www.earticle.net

선과 고급화 노력에 힘쓰고 있다(NIAS, 2012). PCR (polymerase chain reaction) 기법의 개발과 생명공학 기술 의 발전으로 가축의 개량 또한 획기적인 발전을 이루었다. 이를 통해 과거에 후대검정 등으로 육종을 하던 방식에서 벗어나, 경제형질과 연관된 유전자를 발굴하고 육종에 활 용 가능한 마커를 개발하여 개체 및 집단의 유전자형을 파 악하려는 노력이 최근 전 세계적으로 이어지고 있다. 이에 국내에서도 한우의 유전자를 이용한 연구가 다수 진행되 어 왔으며, 또한 계속 진행 중이다(Li et al., 2009; Kim et al., 2010; Seo et al., 2010; Hong et al., 2011; Park et al., 2012; Kwon et al., 2016; Kim et al., 2016).

한편 매우 짧은 DNA 단편만을 탐색하는 PCR 기법의 한계로 인해 더 많은 염기서열을 해독하기 위한 분석법으 로 1977년 Sanger에 의해 Sanger sequencing 기술이 개발 되고, 이후 계속 발전하여 현재는 차세대염기서열(next generation sequencing, NGS) 분석법이 활용되고 있다.

NGS 기술은 낮은 비용으로 대용량의 데이터를 생산함으 로써 다양한 생물학적 분석에서 유용하게 사용될 수 있다 (Bae et al., 2011). NGS 분석 중 SNP chip 분석은 서로 다 른 종 또는 동일 집단 내의 전체 유전체를 분석(Genome- wide association studies, GWAS)하여 모든 유전자들의 유 전적 변이(genetic variation) 빈도를 조사하고, 질병 또는 경제형질과 관련한 유전자를 찾는 분석법이다. 최근 소와 돼지, 닭과 같은 가축의 표준유전체가 완전 해독되면서 전 장유전체(Whole genome)를 이용한 대용량 SNP chip 기술 이 유전체 육종가 추정을 위한 도구로 활용되고 있다. 이 방법은 전통적인 육종방법에 비해 신뢰도가 높고, 조기선 발 및 개량에 도움을 주고 있다(VanRaden et al., 2009). 더 불어 이 기술은 한 집단 내에서 SNP, CNV(copy number variation) 등의 유전적 변이와 표현형의 차이 또는 경제형 질과 연관된 양적형질좌위(quantitative trait loci, QTL)를 발굴하는 연구를 진행하는데 많은 역할을 하고 있다(Kim et al., 2011; Biochard et al., 2012; de Roos et al., 2008).

연관불평형(linkage disequilibrium, LD)은 다른 염색체 부위의 두 대립유전자의 비임의적인 연관(non-random association)으로 두 개의 다른 대립유전자가 기대치 이상 으로 연관되어 나타나는 것을 말하며(Weir and Ott, 1997), 집단 내에서 일어날 수 있는 유전자 재조합 가능성(유전자 이동, 선발, 부동, 돌연변이 등)을 추정하여 육종, 개체 선 발 효과를 확대하기 위해 사용된다. 이러한 요인들과 연관 불평형과의 관계를 밝히기 위해 최근 많은 연구가 진행되 어 왔다. 집단 내에서 연관불평형의 구조 분석은 경제형질 의 개량을 위한 GWAS 결과를 해석하고 적용하는데 매우

중요하다. 사람의 유전체를 이용하여 연관불평형 정도를 최초로 추정한 이후(Kruglyak, 1999), 많은 연관불평형 데 이터가 사람(Laan and Pääbo, 1997; Nickerson et al., 1998)과 몇몇 영장류(Crouau-Roy et al., 1996)에서 축적되 어 왔다. 그 이후 가축을 비롯한 포유류에서도 많은 연구 가 진행되어 오고 있다(Du et al., 2007; Badke et al., 2012).

전 세계적으로 NGS 기법이 대두되고 다양한 동식물 분 석에 대한 성과가 나타남에 따라 국내에서도 이 기술을 이 용한 다양한 개체에서의 연구가 속속 진행되고 있다. 특히 한우는 한우 집단 내 또는 외래 종(種)과의 연관성에 대해 연관불평형 분석을 실시하였다(Lee et al., 2011; Cho et al., 2012; Lee et al., 2013a; Lee et al., 2013b; Porto-Neto et al., 2014; Edea et al., 2015; Li and Kim, 2015). 하지만 대다수 의 연구가 주로 한우개량사업소 또는 축산과학원과 같은 국가기관에서 사육되고 있는 한우 집단(종모우, 거세우 등) 에서 분석되어 왔다. 비록 국가차원에서 한우의 육종과 개 량을 진행하고 있지만, 이와 같은 실험군의 모집은 국내 각 지방에서 사육되고 있는 한우와는 차이가 있을 것으로 사료된다. 특히 강원도는 다른 지방에 비해 산림이 우거지 고, 산악지형이 많은 특징을 보인다. 이러한 지형적 조건에 따라 한우의 체형과 골격이 크며, 강건한 체질을 가지고 있다. 또한 일교차가 심한 환경에 적응하면서 마블링 형성 이 상대적으로 뛰어나다. 따라서 본 연구는 강원지역 내 거세우의 전장유전체를 Bovine SNP50K BeadChip을 이용 하여 상염색체에서 각 SNP 표지인자간 연관불평형의 크기 를 추정하여 추후 강원지역의 한우 유전체 선발 및 마커선 발에 도움이 되고자 실시하였다.

Ⅱ. 재료 및 방법

1. 공시재료

본 연구에 사용된 공시재료는 강원도 홍천지역 내에서 사육되고 있는 한우 거세우 중 139두에 대하여 분석에 필 요한 조직샘플을 채취하였으며, 이들 개체에 대한 정보는 개체이력정보를 활용하여 확인하였다.

2. 유전자형 분석

공시재료로부터 얻은 조직샘플에서 G-spin^TM Total DNA Extraction Mini Kit(Intron Biotechnology, Seongnam,

(3)

www.earticle.net

Korea)를 이용하여 gDNA를 추출한 다음, Bovine SNP50K BeadChip(Illumina, San Diego, CA, USA)으로 유전자형 분석을 실시하였다(Matukumalli et al., 2009). 분석을 통해 얻어진 총 SNP의 개수는 54,609개였으며, 이 중 2개 이상 의 non-bialleleic SNP을 확인하여 allele flip 과정을 진행 하였다. 이를 통해 염기가 독립적으로 존재하는 SNP들에 한해 오류로 간주하여 201개의 SNP을 제거하였다. 이 후 미국 국립생물공학정보센터(National Center for Biotechnology Information, NCBI)의 표준유전체 정보 (Bos_taurus_UMD_3.1.1)에 등록되지 않은 유전자와 성염 색체에 존재하는 SNP을 제거하였고(1,647개), call rate가 98% 이하(1,898개), 하디-웨인버그 평형(Hardy- Weinberg equilibrium) 값이 0.001 이하(4,756개), 대립유전자형 빈도 (minor allele frequency, MAF)가 5% 이하(10,338개)인 SNP 표지인자를 제거하여 최종 연관불평형 분석에 이용한 SNP 마커는 35,769개였다(Table 1).

Table 1. Counts of selected SNP markers excluding needless factors from DNA samples in Hanwoo steers (n=139)

Category No. of

markers

Total SNP 54,609

Genotype error 201

Unidentified SNP, X, Y 1,647 SNP marker with missing genotyping > 0.1 0 Call rate < 0.02 (98%) 1,898

HWE^† < 0.001 4,756

Minor allele frequency < 0.05 10,338 Selected SNP markers for LD analysis 35,769

†Hardy-Weinberg equilibrium.

3. 연관불평형 분석

연관불평형은 서로 다른 대립유전자에서 연관되어 유전 되는 정도를 값으로 표현한 것으로 주로 D’(Lewontin, 1964)와 r²(Hill and Robertson, 1968)를 이용한다. D의 방 정식은 다음과 같이 정의된다.



  







 ×  







  







 ×  









여기서 







는 집단 내







처럼 각 대립유전자로

구성된 일배체형(haplotype)의 빈도이다. 그러나 통계 값 D는 개별 대립유전자의 빈도에 따라 값이 달라지므로 여 러 개의 유전자 좌위를 확인할 때는 유용하지 않다.



_{′  }



_{m ax}







_maxmin _ × _ _ × _  일때

min _ × _ _ × _ 

따라서 대립유전자 빈도에 덜 의존적인 r²를 이용하여 서로 다른 두 좌위 A와 B의 연관불평형의 크기를 아래와 같이 계산하였다.

^  



_ ×  



_ ×  



_ ×  



_



^

여기서  



_은 집단 내에서



_ 대립유전자의 빈도이다. 분석을 통해 얻어진 각 개체의 유전자형 기초 자료들은 Genome Studio Software 3^rd Tool(Illumina)을 이용하여 수치 및 그래프로 변환하였다.

Ⅲ. 결과 및 고찰

강원 홍천지역에서 사육되었던 139두의 한우 거세우 유 전자형을 분석하여 얻어진 54,609개의 SNP 표지인자 중, 분석에 이용되지 않은 18,840개를 뺀 35,769개의 SNP표지 인자로 연관불평형 분석을 실시하였다. Table 2의 결과를 보면, 29개의 상염색체에서 평균 대립유전자형 빈도는 0.273으로 나타났다. 상염색체에서 서로 거리가 가장 먼 SNP 표지인자간의 총합에서 25번 염색체는 42.64Mb로 가 장 짧은 길이를 보여주었고, 1번 염색체가 가장 긴 158.09Mb로 나타났으며, 계산된 모든 염색체의 총합은 2499.26Mb로 나타났다. SNP 표지인자간 평균 거리는 0.060Mb에서 0.082Mb로 고르게 분포하였다. 이와 같은 결 과는 앞서 한우를 이용하여 연관불평형을 분석한 Cho 등 (2012)과 Li와 Kim(2015)의 선행논문과 비교해보았을 때, 전체적으로 유사한 결과를 보여주었지만 SNP 표지인자간 평균 거리가 Cho 등(2012)이 제시한 0.055-0.074MB보다 높 게 나타난 것을 알 수 있었다. 이와 같은 결과는 강원지역 의 한우가 타 지역에 비해 지역 내 근교계수가 높아져 연 관불평형이 발생할 가능성이 높아져 집단 내 유전적 거리 가 가까워 진 것으로 추정되어 진다.

(4)

www.earticle.net

Table 2. Number of SNPs and genetic information of each autosome in Hanwoo steers BTA

No.

No. of SNPs

Mean MAF^†

BTA^‡ Size (Mb)^*

Total length (Mb)

Average Interval size (Mb)

Standard deviation (Mb)

1 2,370 0.270 158.34 158.09 0.067 0.060

2 1,865 0.279 137.06 136.50 0.073 0.081

3 1,783 0.270 121.43 121.14 0.068 0.067

4 1,690 0.284 120.83 120.01 0.071 0.062

5 1,484 0.269 121.19 121.08 0.082 0.079

6 1,786 0.274 119.46 118.98 0.067 0.074

7 1,554 0.269 112.64 112.36 0.072 0.085

8 1,637 0.267 113.39 113.01 0.069 0.057

9 1,402 0.262 105.71 105.46 0.075 0.074

10 1,465 0.269 104.31 104.17 0.071 0.090

11 1,553 0.277 107.31 107.14 0.069 0.063

12 1,159 0.268 91.16 90.94 0.079 0.134

13 1,250 0.272 84.24 83.86 0.067 0.060

14 1,270 0.275 84.65 83.15 0.066 0.063

15 1,158 0.276 85.30 84.17 0.073 0.069

16 1,127 0.273 81.72 81.25 0.072 0.073

17 1,097 0.273 75.16 74.89 0.068 0.067

18 920 0.277 66.00 65.16 0.071 0.069

19 993 0.273 64.06 63.54 0.064 0.057

20 1,081 0.268 72.04 71.59 0.066 0.055

21 996 0.272 71.60 71.10 0.071 0.079

22 889 0.270 61.44 61.12 0.069 0.061

23 782 0.277 52.53 52.23 0.067 0.070

24 893 0.280 62.71 62.10 0.070 0.060

25 712 0.283 42.90 42.64 0.060 0.050

26 750 0.271 51.68 50.95 0.068 0.057

27 671 0.279 45.41 45.33 0.068 0.068

28 666 0.272 46.31 46.18 0.069 0.062

29 766 0.274 51.51 51.10 0.067 0.068

Total 35,769 0.273 2512.09 2499.26 　　

†MAF: minor allele frequency.

‡BTA: Bos taurusautosome.

*Reference genome: Bos_taurus_UMD_3.1.1 (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genome?term=bos%20taurus).

(5)

www.earticle.net

Fig. 1. Number of SNPs according to minor allele frequency in Hanwoo steers.

분석된 SNP을 대립유전자형 빈도에 따라 구분하여 총 개 수를 확인하였다(Fig. 1). 이 분석에는 원래 제외했던 대립 유전자형 빈도가 0.05 이하인 SNP 표지인자도 포함하여 분석해보았다. 그 결과, 대립유전자형 빈도가 0.05인 SNPs 를 제외하고 나머지 빈도 구분에서 거의 비슷한 수치를 보 여주었다. 이는 대체로 대립유전자 빈도와 SNP 표지인자 들의 간격이 일정하게 분포하여 나타난 결과로 사료되어 진다.

가축을 대상으로 한 유전학연구는 유전체학의 발전과 함께 상당한 성과를 이루어냈다. 가축의 유전적 구조를 밝 히는데 성공하였고, 연관불평형을 기초로 하여 개체선발 계획을 세우는데 중요한 마커를 찾아내기 위한 노력을 기

울여왔다. 연관불평형(r²)은 표현형형질 변이와 상당한 관 련이 있는 SNP 또는 haplotype을 확인하는 가장 적절한 방법이다. Table 3은 강원 홍천한우를 대상으로 분석된 1Mb까지의 SNP 표지인자들을 인접한 거리별로 나누어 r² 값에 대한 평균값과 표준편차, 그리고 각 거리별 SNP의 개수를 제시한 표다. 총 529,112개의 SNP 표지인자들은 대 체로 고른 분포로 나뉘어져 있었으나, 0-50Kb 사이의 SNP 표지인자의 개수가 20,372개로 가장 적게 나타났다. 그리 고 50Kb 이하로 인접한 SNP 표지인자들의 거리에서 r²값 은 0.211로, 150-200Kb 사이인 r²값이 0.065로 나타나 급격 하게 연관불평형이 무너지는 것을 확인하였다(Fig. 2, Table 3). 이는 한우를 이용한 Li와 Kim(2015)의 결과와 비슷

Fig. 2. Average linkage disequilibrium (r²) as a function of average genomic distance for Hanwoo steers.

(6)

www.earticle.net

Table 3. Pairwise linkage disequilibrium (r²) between pairs of SNPs by distance in all paternal autosomes on Hanwoo steers Distance (Kb) No. of SNPs Median Mean (r²) SD R²>0.2 (%) R²>0.3 (%)

0 - 50 20,372 0.097 0.211 33.512 34 25

50 - 100 28,150 0.050 0.125 19.67 20 13

100 - 150 27,794 0.034 0.084 11.65 12 7

150 - 200 27,377 0.026 0.065 8.018 8 4

200 - 250 26,994 0.023 0.055 5.916 6 3

250 - 300 26,909 0.021 0.049 4.608 5 2

300 - 350 26,919 0.019 0.044 3.559 4 1

350 - 400 26,939 0.019 0.042 3.326 3 1

400 - 450 26,685 0.018 0.040 2.747 3 1

450 - 500 26,705 0.018 0.039 2.573 3 1

500 - 550 26,552 0.017 0.037 2.241 2 1

550 - 600 26,699 0.017 0.037 2.004 2 1

600 - 650 26,477 0.016 0.036 2.066 2 1

650 - 700 26,487 0.016 0.035 1.891 2 0

700 - 750 26,529 0.015 0.034 1.866 2 1

750 - 800 26,408 0.016 0.034 1.613 2 0

800 - 850 26,358 0.016 0.034 1.726 2 0

850 - 900 26,274 0.015 0.033 1.648 2 0

900 - 950 26,439 0.016 0.034 1.691 2 1

950 - 1000 26,045 0.015 0.033 1.451 1 0

Fig. 3. Distribution of linkage disequilibrium (r²) between syntenic SNP pairs as a function of physical distance.

(7)

www.earticle.net

함을 알 수 있었다. 또한 인접 SNP 표지인자들의 거리가 50Kb 이하일 때 r²값이 0.2 이상이 34%, 50-100Kb일 때 20%로 나타났다. Marques 등(2008)은 홀스타인의 14번 염 색체를 대상으로 한 연관불평형 분석에서 r²값이 0.2 이상 으로 나타나는 범위를 100Kb까지 확장하였으며, Sargolzaei 등(2008)은 인접한 SNP 표지인자의 거리가 100Kb 이하일 때 r²값이 0.2 이상 나타난다고 보고하였다.

또한 Goddard 등(2006)과 Sargolzaei 등(2008)은 각각의 연 구에서 인접한 SNP 표지인자의 거리가 10Kb 이하일 때, r² 값이 각각 0.73(호주 홀스타인), 0.58(북아메리카 홀스타인) 로 보고하였다. 이와 같은 결과는 본 연구결과에서 측정된 연관불평형(r²) 값(0.22)과 매우 상반되는 것을 보이는데, 한우의 경우 다른 품종에 비해 상대적으로 낮은 선발 강도 를 갖기 때문에 나타난 결과라고 사료된다.

SNP과 양적형질유전자(QTL)간의 연관불평형 정도, 분 석집단의 크기, 형질의 유전적 요인 분석 및 양적형질유전 자의 효과 분산 등의 시뮬레이션 데이터는 대다수의 연구 에서 유전체 선발(genomic selection)의 정확성에 영향을 미치는 주요 인자였다. Meuwissen 등(2001)은 연구를 통해 유전체 선발 예측치가 85%에 도달하기 위한 연관불평형 (r²) 값은 0.2 이상이 되어야 한다고 보고했다. 이에 따라 Li 와 Kim(2015)은 이 값을 얻기 위해 약 75,000개의 SNP에 해당하는 40Kb 이하로 인접한 SNP을 기준으로 하여 분석 을 실시하였다. Figure 3은 SNP 표지인자간 거리별로 연관 불평형 값(r²)을 측정하여 29개의 상염색체 위에 구별하여 제시한 그림이다. 40Kb 이하로 인접한 SNP 표지인자의 r² 값은 0.174부터 0.254까지 나타났다. 일반적으로 염색체상 대립유전자의 비율이 50%일 때, r²값이 0.25인데, Figure 3 에서 연관불평형 값(r²)이 0.25 이상으로 나타난 상염색체 는 6번(0.254)으로 나타났다. 또한 0.2 이하의 값을 갖는 상 염색체는 13, 15, 19, 23, 25, 28, 29번으로 나타났다. Li와 Kim(2015)이 보고한 바에 따르면 연관불평형 값(r²)이 0.2 이하인 상염색체가 9개로 본 연구보다 더 많이 나타났으 며, 또한 본 연구의 연관불평형 값이 대체로 더 높게 나타 났다. 이와 같은 차이는 각 상염색체 상에서 일어나는 재 조합의 영향일 것으로 보이며, 0.2 이하의 값을 갖는 상염 색체의 유전자 좌위가 더욱 강력한 유전력을 가지려면 더 많은 SNP 표지인자를 확보해야 할 것으로 사료된다.

개량은 가축의 특정 경제형질을 원하는 방향으로 선발 을 계속하여 목적에 맞게 바꾸는 기술이다. 과거 표현형만 을 가지고 번식하여 얻어내는 당대검정 또는 후대검정은 시간이 오래 걸리고 결과를 예측할 수 없기에 현재는 유전

형질을 활용한 개량이 활용되고 있다. 특정 형질에 기인하 는 유전자 마커(MS, SNP 등)의 발굴은 가축의 유전적 개 량(genetic improvement)을 가능하게 하였으며, 향후 다양 한 형질 및 질병을 판독하는데 주요한 인자가 될 것이다. 최근 대용량의 SNP 패널(50K, 700K, HD 등)이 상용화되 면서 한우에서도 SNP 마커를 활용한 연구가 많이 보고되 어 왔다(Lee et al., 2011; Cho et al., 2012; Li and Kim, 2015). 한반도에 유입된 이후 비교적 순혈로써 보존되어 왔 던 한우는 그 보존적 가치로서 이미 우수하다고 볼 수 있 다. 그러나 육용(肉用)으로서의 가치가 더 커지면서 개량을 국가적인 차원에서 관리하기 시작하였고, 씨수소의 정액을 이용한 인공수정이 1980년대부터 진행되어 왔다. 이는 전 국의 한우에서 근교계수가 높아지는 결과를 보여주었고 (Dang et al., 2011), MS마커를 이용한 국내 한우 집단 간 유전적 거리추정을 보고한 연구에 따르면 각 지역별로 그 룹을 이루어 존재하기엔 어려움이 있다고 하였다(Oh et al., 2008). 본 연구의 결과 또한 앞서 보고된 연구와 비교 해보았을 때, 분석집단 내 연관불평형 정도가 큰 차이를 보이지 않았다. 따라서 특정종모우의 선호에 의한 근친 및 유전적 다양성을 잃지 않기 위해 암소에 대한 검정이 더욱 필요할 것으로 보인다. 특히 강원도와 같이 지형적 특성이 특수한 지역에서 사육되는 한우의 경우 이에 적합한 맞춤 형 교배시스템이 더욱 필요할 것으로 보이며 향후 강원지 역 한우의 유전적 개량에 기초자료로서 사용될 수 있을 것 으로 사료된다.

Ⅳ. 요약

본 연구는 한우의 전장유전체 내에 존재하는 단일염기 다형성(SNP)에 대해 DNA chip 분석을 통해 각 개체의 유 전자형을 파악하고, SNP 표지인자간 연관불평형의 크기를 알아보기 위해 실시하였다. 강원도에서 사육되고 있던 한 우 거세우 139두의 조직을 채취하여 DNA를 추출하였으 며, Bovine SNP50K BeadChip 분석을 이용하여 분석에 사 용 가능한 최종 35,769개의 SNP 표지인자를 얻어 연관성 분석을 실시하였다. 분석에 이용된 SNP 표지인자의 총 길 이는 2499.26Mb이었고, 전장 유전체에서 평균 대립유전자 빈도(MAF)는 0.273이었으며, SNP 표지인자간의 평균 거 리는 0.060과 0.082 사이에 분포하였다. 강원지역 내 한우 거세우를 이용하여 확인한 본 실험 결과는 기존의 전국의 한우를 대상으로 한 연구결과와 유사한 패턴을 보였다.

(8)

www.earticle.net

50Kb 이하로 인접한 거리를 갖는 SNP 표지인자들의 연관 불평형 값(r²)이 0.2 초과인 인자가 34%로 나타났다. 또한 SNP 표지인자간 거리가 멀수록 측정값이 떨어지는 지수형 식의 그래프를 보였다. 염색체별로 구분한 40kb 이하로 인 접한 SNP표지인자의 연관불평형 값(r²)은 0.2 이하로 나타 난 것이 총 7개(13, 15, 19, 23, 25, 28, 29번 염색체)였다. 종 합하여 볼 때, 본 연구 결과는 강원한우의 유전적 개량을 이 용한 기초자료로서 활용될 수 있을 것이며, 유전적 개량을 이용한 육종시스템에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

사사

본 연구는 농협중앙회 한우암소검정사업(과제번호 C1013426-01-01)의 지원에 의하여 수행되었습니다.

Ⅴ. REFERENCES

1. Badke, Y. M., Bates, R. O., Ernst, C. W., Schwab, C.

and Steibel, J. P. 2012. Estimation of linkage disequilibrium in four US pig breeds. BMC Genom.

13(1):24.

2. Bae, S. E., Kim, H. Y., Lee, J. H., Jang, J. H. and Son, H. S. 2011. New technology in bioinformatics–NGS.

Kr. J. Public Health. 48(1):12-22.

3. Boichard, D., Chung, H. Y., Dassonneville, R., David, X., Eggen, A., Fritz, S., Gietzen, K. J., Hayes, B. J., Lawley, C. T., Sonstegard, T. S., Van Tassell, C. P., VanRaden, P. M., Viaud-Martinez, K. A. and Wiggans, G. R. 2012. Design of a bovine low-density SNP array optimized for imputation. PloS one. 7(3):e34130.

4. Cho, C. I., Lee, J. H. and Lee, D. H. 2012. Estimation of linkage disequilibrium and effective population size using whole genome single nucleotide polymorphisms in Hanwoo. J. Life Sci. 22(3):366-372.

5. Crouau-Roy, B., Service, S., Slatkin, M. and Freimer, N. 1996. A fine-scale comparison of the human and chimpanzee genomes: linkage, linkage disequilibrium and sequence analysis. Hum. Mol. Genet. 5(8):1131- 1137.

6. Dang, C. G., Lee, J. J. and Kim, N S. 2011. Estimation

of inbreeding coefficients and effective population size in breeding bulls of Hanwoo (Korean cattle). J. Anim.

Sci. Technol. 53(4):297-302.

7. de Roos, A. P. W., Hayes, B. J., Spelman, R. J. and Goddard, M. E. 2008. Linkage disequilibrium and persistence of phase in Holstein-Friesian, Jersey and Angus cattle. Genet. 179(3):1503-1512.

8. Du, F. X., Clutter, A. C. and Lohuis, M. M. 2007.

Characterizing linkage disequilibrium in pig populations. Int. J. Biol. Sci. 3(3):166-178.

9. Edea, Z., Bhuiyan, M. S. A., Dessie, T., Rothschild, M.

F., Dadi, H. and Kim, K. S. 2015. Genome-wide genetic diversity, population structure and admixture analysis in African and Asian cattle breeds. Animal.

9(2):218-226.

10. Goddard, M. E., Hayes, B., McPartlan, H. and Chamberlain, A. J. 2006. Can the same genetic markers be used in multiple breeds? Proceedings of the 8th World Congress on Genetics Applied to Livestock Production, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brazil. p.22.

11. Hill, W. G. and Robertson, A. 1968. Linkage disequilibrium in finite populations. Theor. Appl.

Genet. 38(6):226-231.

12. Hong, M. W., Kim, H., Park, S. R., Lee, S. K., Lee, Y.

S., Kim, J. W., Kim, K. B., Lee, S. Y., Song, Y. H. and Lee, S. J. 2011. Association analysis between A1795G single nucleotide polymorphism (SNP) in myopalladin (MYPN) gene and carcass traits in Korean cattle. Ann. Anim. Resour. Sci. 22(2):77-83.

13. Kim, B. S., Kim, N. K., Lee, S. H., Cho, Y. M., Heo, K. N., Park, E. W., Yang, B. K. and Yoon, D. H. 2011.

Association study between the polymorphisms of Exostosin-1 gene and economic traits in Hanwoo. J.

Anim. Sci. Technol. 53(1):7-13.

14. Kim, H. J., Sharma, A., Lee, S. H., Lee, D. H., Lim, D. J., Cho, Y. M., Yang, B. S. and Lee, S. H. 2016.

Genetic association of PLAG1, SCD, CYP7B1 and FASN SNPs and their effects on carcass weight, intramuscular fat and fatty acid composition in Hanwoo steers (Korean cattle). Anim. Genet.

48(2):250-252.

(9)

www.earticle.net

15. Kim, S. W., Lee, H. J., Kim, J. H., Won, Y. S., Kim, N. S. and Kim, K. S. 2010. Effect of the fatty acid synthase gene for beef quantity traits in Hanwoo breeding stock. J. Anim. Sci. Technol. 52(1):9-16.

16. Kruglyak, L. 1999. Prospects for whole-genome linkage disequilibrium mapping of common disease genes. Nature Genet. 22(2):139-144.

17. Kwon, A., Srikanth, K., Lee, E. J., Kim, S. K. and Chung, H. Y. 2016. Confirmation of genotypic effects for the bovine APM1 gene on marbling in Hanwoo cattle. J. Anim. Sci. Technol. 58(1):15.

18. Laan, M. and Pääbo, S. 1997. Demographic history and linkage disequilibrium in human populations.

Nature Genet. 17(4):435-438.

19. Lee, S. H., Cho, Y. M., Lim, D., Kim, H. C., Choi, B.

H., Park, H. S., Kim, O. H., Kim, S., Kim, T. H., Yoon, D. H. and Hong, S. K. 2011. Linkage disequilibrium and effective population size in Hanwoo Korean cattle. Asian-Aust. J. Anim. Sci.

24(12):1660-1665.

20. Lee, S. H., Choi, B. H., Lim, D. J., Gondro, C., Cho, Y. M., Dang, C. G., Shama, A., Jang, G. W., Lee, K.

T., Yoon, D. H., Lee, H. K., Yeon, S. H., Yang, B. S., Kang, H. S. and Hong, S. K. 2013a. Genome-wide association study identifies major loci for carcass weight on BTA14 in Hanwoo (Korean cattle). PLoS ONE 8(10):e74677.

21. Lee, T. H., Cho, S. A., Seo, K. S., Chang, J. S., Kim, H. B. and Yoon, D. H. 2013b. Genetic variants and signatures of selective sweep of Hanwoo population (Korean native cattle). BMB Rep. 46(7):346-351.

22. Lewontin, R. C. 1964. The interaction of selection and linkage. I. General considerations; heterotic models.

Genet. 49(1):49-67.

23. Li, S., Kim, S. W., Lee, J. J., Lee, J. H., Yoon, D. H., Kim, J. J., Jeong, Y. C., Jeon, S. H., Choi, J. W., Kim, N. S. and Kim, K. S. 2009. Characterization of the Bovine FASN Gene variation for carcass and beef quality traits in Hanwoo. J. Anim. Sci. Technol.

51(3):165-192.

24. Li, Y. and Kim, J. J. 2015. Effective population size and signatures of selection using Bovine 50K SNP

Chips in Korean native cattle (Hanwoo). Evol.

Bioinform. 11:143-153.

25. Marques, E., Schnabel, R. D., Stothard, P., Kolbehdari, D., Wang, Z., Taylor, J. F. and Moore, S.

S. 2008. High density linkage disequilibrium maps of chromosome 14 in Holstein and Angus cattle. BMC Genet. 9(1):45.

26. Matukumalli, L. K., Lawley, C. T., Schnabel, R. D., Taylor, J. F., allan, M. F., Healton, M. P., O’Connell, J., Moore, S. S., Smith, T. P. L., Sonstegard, T. S. and Van Tassell, C. P. 2009. Development and characterization of a high density SNP genotyping assay for cattle. PLoS ONE 4(4):e5350.

27. Meuwissen, T. H. E., Hayes, B. J. and Goddard, M.

E. 2001. Prediction of total genetic value using genome-wide dense marker maps. Genet. 157(4):1819- 1829.

28. NIAS (National Institute of Animal Science). 2012.

2011 Animal Improvement Facts and Figures. NIAS, Korea. pp.3-166.

29. Nickerson, D. A., Taylor, S. L., Weiss, K. M., Clark, A. G., Hutchinson, R. G., Stengård, J., Salomaa, V., Vartiainen, E., Boerwinkle, E. and Sing, C. F. 1998.

DNA sequence diversity in a 9.7-kb region of the human lipoprotein lipase gene. Nature Genet.

19(3):233-240.

30. Oh, J. D., Jeon, G. J., Lee, H. K., Cho, B. W., Lee, M.

R. and Kon, H. S. 2008. Genetic relationship between populations and analysis of genetic structure in Hanwoo proven and regional area populations. J.

Life Sci. 18(10):1442-1446.

31. Park, S. R., Hong, M. W., Kim, H., Lee, S. K., Lee, Y.

S., Kim, J. W., Song, Y. H., Kim, K. B., Oh, J. D., Lee, H. K., Choi, J. W. and Lee, S. J. 2012. Association between a SNP of Stearoyl-CoA Desaturase-1 (SCD1) gene and economic traits using PCR-RFLP in Hanwoo. Ann. Anim. Resour. Sci. 23(1):1-7.

32. Porto-Neto, L. R., Lee, S. H., Sonstegard, T. S., Van Tassell, C. P., Lee, H. K., Gibson, J. P. and Gondro, C. 2014. Genome-wide detection of signatures of selection in Korean Hanwoo cattle. Anim. Genet.

45(2):180-190.

(10)

www.earticle.net

33. Sargolzaei, M., Schenkel, F. S., Jansen, G. B. and Schaeffer, L. R. 2008. Extent of linkage disequilibrium in Holstein cattle in North America. J. Dairy Sci.

91(5):2106-2117.

34. Seo, S. M., Jeon, M. H., Lee, J. H., Hong, M. W. and Lee, S. J. 2010. Analysis of meat quality grade in Gyeonggi Hanwoo based on the samples of DNA identity test. Ann. Anim. Resour. Sci. 21(2):118-123.

35. VanRaden, P. M., Van Tassell, C. P., Wiggans, G. R.,

Sonstegard, T. S., Schnabel, R. D., Taylor, J. F. and Schenkel, F. S. 2009. Invited review: Reliability of genomic predictions for North American Holstein bulls. J. Dairy Sci. 92(1):16-24.

36. Weir, B. S. and Ott, J. 1997. Genetic data analysis II.

Trends Genet. 13(9):379.

(Received 02 June 2017, Revised 20 June 2017, Accepted 23 June 2017)