가축유전자원의 보존을 위한 국가관리체계(총설)

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Ι .

^서론

생물유전자원은 신품종 개발, 신물질 탐색 등 생명산업의

기본소재로서 그 중요성이 증대되면서 세계 각국은 생물유 전자원의 무한한 경제적 가치를 인식하여 국가 자산으로서 적으로 인류공동의 유산으로 인식되던 유전자원이 1992년

가축유전자원의 보존을 위한 국가관리체계 (총설)

최성복¹ㆍ변미정¹ㆍ김영신¹ㆍ김명직¹ㆍ최연호¹ㆍ김동훈¹ㆍ정응기²ㆍ강경수³ㆍ김경호⁴ㆍ김재환^1*

농촌진흥청 국립축산과학원¹, 농촌진흥청², 서울대학교³, 제주특별자치도 축산진흥원⁴

National Management System for Conservation of Livestock Genetic Resources:

An Overview

Seong-Bok Choi¹, Mi-Jeong Byun¹, Young-Sin Kim¹, Myung-Jick Kim¹, Yun-Ho Choy¹, Dong-Hun Kim¹, Eung-Gi Jeong², Kyung-Soo Kang³, Kyung-Ho Kim⁴ and Jae-Hwan Kim^1*

1National Institute of Animal Science, R.D.A.,

2Rural Development Administration, ³Seoul National University,

4Jeju Special Self-Governing Provincial Livestock Institute

ABSTRACT¹⁾

Preservation, distribution and share of regional genetic resources are one of the hot topics of international debates. Korean government under National Institute of Animal Science (NIAS) supervision made a law that initiated national management system of livestock genetic resources in agriculture and fishery (July, 2012).

NIAS preserve domestic livestock genetic sources of Chikso (Korean brindle cattle), Heugu (Korea black cattle), native pig and native chicken under the strategies of multiple place guardians to keep these minor animals from getting extinct through various reasons. A total of around 3,300 animals are under protection currently.

Around 70,000 germ cells of Chikso, Heugu, native goat, etc, are stored by cryopreservation method.

Moreover,around 30,000 samples of whole blood and DNA are stored in deep freezers. NIAS also constructed Animal Genetic Resource Information Management System (AGRIMS) and stored information including the phenotypes and genotypes of livestock genetic resources. We also have built companionships with nine provincial livestock institutes and two universities regarding rare livestock animal management since 2008.

These companion organizations have around 16,000 animals of 11 breeds in their custody. Internationally, we keep on registering these breeds on FAO and Domestic Animal Diversity Information System (DAD-IS) database systems. Recently we updated registration of 24 breeds of six species such as Chikso, Chookjin Chamdon, Ginkkoridak, Jindo, etc.

(Key words: Genetic resources, Livestock, Management)

* Corresponding author: Jae-Hwan Kim, National Institute of Animal Science, Namwon 590-832, Korea. Tel : +82-63-620-3522, E-mail : [email protected]

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생물다양성협약 체결 이후 보유국의 국가 자산으로 인정되 면서 유전자원에 대한 패러다임이 변화되었다. 또한 2010년 에는 생물다양성협약 제12차 당사국 총회에서 유전자원 접 근 및 이익공유(ABS)에 관한 나고야 의정서가 채택되면서 유전자원의 확보 및 관리에 막대한 투자를 하고 있다. 국제 자원 이용 시 제공국의 동의와 그로부터 발생하는 이익에 대한 공동분배 등에 대해 국제적으로 치열한 논쟁이 진행 되고 있다(CoP10, 2010).

동물유전자원은 농업과 식량생산에 이용되고 있는 혹은 이용될 수 있는 동물 종, 집단, 품종, 계통, 변종 및 유전적 재료 등을 포함한다. 최근 들어 동물유전자원은 세계 식량 안보 대응과 더불어 사회문화적인 역할, 환경적 서비스 등 다양한 분야에서 이용되고 있으며 미래에는 활용가치가 더 욱 증가할 것으로 기대하고 있다. 특히 국제연합(UN)이 채 택한 새천년개발목표(MDG)에서는 축산생산물이 인류의 생명유지를 위한 식량이자 생계유지 수단임을 강조하였으 며 전세계 기아와 빈곤의 근절에 공헌할 것으로 기대하고 있다.

야생동물의 가축화 이후 돌연변이, 선발육종, 적응, 유전 적 격리 및 이동 등에 의해서 지역 품종집단의 거대한 다양 성을 만들어냈다. 지난 세기까지만 해도 가축의 다양성은 서로 다른 특성을 나타내는 매우 많은 품종들의 형성에 기 여하였다. 하지만 최근 들어 생산형질의 향상, 외모특성의 고정 등을 위한 선발프로그램 적용과 함께 개량품종들의 전세계적인 확산으로 생산성이 낮은 지역품종은 멸종 및 멸종위기에 처해있으며, 유전적 다양성 또한 심각하게 감소 하고 있다. 2007년 FAO의 보고에 따르면 전체 가축 품종 중 약 20%는 멸종위험에 처해 있으며, 2000~2006년 사이에 62개 품종이 멸종되었다(FAO, 2007b). 하지만 지역품종이 생산성이 낮을지라도 미래에 요구될지 모르는 특정 형질의 발현에 기여할 수 있기 때문에 이들의 보존은 미래를 위해 필수적이다(Notter, 1999; Bruford 등, 2003; Toro 등, 2009).

국제적으로 동물유전자원의 다양성 보존을 위한 본격적 인 움직임은 2007년 스위스 인터라켄에서 개최된 제1차 식 량농업동물유전자원(CGRFA) 기술회의에서 채택된 세계행 동계획(GPA, global plan of action)이다(FAO, 2007). GPA 는 4개의 우선분야와 23개의 항목으로 구성되어 있으며, 동 물유전자원에 대한 목록화, 위험도 모니터링, 지속적인 이 용 및 개발, 보존, 정책 및 능력배양 등에 대한 계획이 포함 되어 있다. GPA이행에 있어서 품종등재 시스템인 가축다 양성정보시스템(DAD-IS, domestic animal diversity information system)은 FAO에 의해서 구축되었으며, 현재 이 시스템에는 198개국으로부터 38축종 14,000여 품종이 등

재되어 있다. 또한 각국은 보유 자원에 대한 유전적 다양성 평가 및 계통유전학적 분석 등 분자생물학적 특성평가를 실시하고 있는데, 특히 말(Georgescu 등, 2011 Aberle 등, 2004), 소(Kim 등, 2003; Lai 등, 2006), 돼지(Kim 등, 2002 Georgescu 등, 2012), 양(Peter 등, 2007; Tolone 등, 2012) 및 염소(Liu 등 2009 Serrano 등, 2009) 등에 대한 연구가 활발히 진행되었다.

본 총설에서는 우리나라 동물유전자원의 보존, 관리 및 평가를 위한 국가관리체계를 소개하고, 이와 덧붙여 앞으로 보완․추진 할 연구방향에 대해서 논의하고자 한다.

II. 본론

1. 우리나라 농업유전자원 국가관리 체계

국제적으로 유전자원에 대한 중요성과 그 가치가 높아지 면서 우리나라 농업유전자원의 보존, 관리 및 이용을 활성 화하기 위한 법적 근거가 마련되었다. 「농업유전자원의 보 존․관리 및 이용에 관한 법률」이 2007년 8월에 제정되었 고 이듬해 8월에 시행되었다. 또한 이 법률은 수산자원을 포함하는 「농수산생명자원의 보존․관리 및 이용에 관한 법률」로 개정되어 2012년 7월에 시행되었다. 이 법률을 근 거로 농촌진흥청은 농업유전자원에 대한 시행계획 수립, 책 임기관의 지정 및 운영, 자원 국외분양 등에 관한 사항을 관장하며, 농촌진흥청 훈령(직무육성품종 및 농업생명자원 관리 규정)에 따라 종자, 식물, 영양체 및 미생물 유전자원 분야는 국립농업과학원이, 가축유전자원 분야는 국립축산 과학원이 책임기관으로 지정․운영되고 있다(Fig. 1).

Fig. 1. National management system for livestock genetic resources.

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Table 1. Information of livestock conserved in 11 management institutions

No. Institutions Species Number of individuals

1 Gyeonggi Veterinary Service Center Cattle, Chicken 769

2 Gangwon Provincial Livestock Research Center Cattle, Chicken 1,161

3 Chungbuk Veterinary Service Center Cattle, Pig, Chicken 556

4 Chungnam Livestock Research Institute Cattle, Pig, Chicken 2,296

5 Jeonbuk Veterinary Service Center Cattle 60

6 Jeonnam Livestock Research Institute Cattle, Pig, Chicken 1,043

7 Gyeongbuk Livestock Research Institute Cattle, Chicken 4,223

8 Gyeongnam Livestock Experiment Station Pig 349

9 Jeju Special Self-Governing Provincial Livestock Institute Cattle, Pig, Chicken 809

10 Seoul National University Cattle, Quail 3,650

11 Gyeongnam National University of Science and Technology Chicken 1,055

Total 15,971

자원분야별 책임기관은 관리기관의 지정․운영, 관리계 획 수립, 유전자원의 수집, 특성평가, 정보화 및 국내외 협 력 등에 대한 임무를 가지고 있다. 또한 책임기관에 의해 지정된 관리기관은 유전자원 수집, 단기보존 및 자원에 대 한 모니터링을 추진하고 있다. 국립축산과학원(가축유전자 원시험장)은 법률에 근거하여 가축유전자원의 효율적인 수 집, 보존, 관리를 위하여 관리기관을 지정․운영하고 있는 데, 각 도 축산연구기관(9개)과 대학(2개)을 포함하여 총 11 개 기관으로 구성되어 있으며, 축산연구기관은 그 지역의 가축유전자원 사육농가와 연계되어 있다(Fig. 1). 가축유전 자원 관리기관에서 보유하고 있는 유전자원은 칡소, 재래돼 지, 재래닭 등 16,000여 두(수)이다(Table 1).

2. 우리나라 가축유전자원 관리 현황

가축유전자원은 크게 생축, 생식세포, DNA 시료로 보존 할 수 있으며, 가축유전자원시험장에는 한우, 칡소, 흑우, 백우 등 재래소, 재래돼지, 재래염소, 재래닭 등 재래가축과 면양, 사슴, 닭 등 외래종이 함께 보존 및 관리 되고 있다 (Table 2). 칡소와 흑우는 가축유전자원시험장과 일부 관리 기관에서 동시에 보유 중인 반면 백우인 경우는 유일하게 가축유전자원시험장에서 7두를 보유하고 있으며, 멸종위기 단계인 이들을 대상으로 인공수정 및 수정란 이식을 통해 집단 증식에 노력하고 있다. 재래돼지는 국립축산과학원에 서 20년 동안의 복원과정을 거쳐 생산되어 ‘축진참돈’으로

품종 등록되어 있는 재래돼지이다. 재래염소는 1990년대 초 반에 당진, 장수, 통영 등에서 수집된 3개 계통 234두가 가 축유전자원시험장에서 보존 및 관리 되고 있다. 현재 거의 대부분의 농가에서 사육되고 있는 염소들은 외래종과의 난 교잡이 되어 있는 상태로 파악되기 때문에 가축유전자원시 험장에서 사육되고 있는 3개 계통은 아주 귀중한 우리 고유 의 자원이라고 판단된다. 재래닭은 현재 15개 계통이 보존 하고 있는데, 5개 계통은 국립축산과학원(가금과)로부터, 10 개 계통은 관리기관에서 보유하고 있는 집단의 일부를 가 축유전자원시험장에 중복보존을 목적으로 관리되고 있다. 그 외 외래종으로 꽃사슴, 레드디어, 엘크 등 사슴 3품종, 면양 1품종, 닭 4 품종이 보존되고 있다(Table 2).

Table 2. Livestock conserved in Animal Genetic Resources Station

Species Total Mature Immature

Cattle Goat

Pig Chicken

Deer Sheep

Total

241 234 19 2,663

138 40 3,335

165 122 19 2,663

101 23 3,093

76 112 0 - 37 17 242

가축유전자원 중 생식세포인 경우는 액체질소(-196℃에 서 안정적으로 동결 보존되고 있다. 최근에 구제역, 조류인

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Table 3. Information of germ cells conserved by cryopreservation method

Livestock Breed Germ cell Numbers of donor Numbers of straw

Cattle Hanwoo Semen 230 56,910

Fertilized egg 78 520

Chickso Semen 6 4,597

Heugu Semen 5 4,069

Hackwoo Semen 3 2,077

Holstein Semen 54 6,009

Charolais Semen 17 1,000

Angus Semen 3 600

Hereford Semen 4 500

Pig Native Semen 26 574

Chookjin Duroc Semen 25 250

Goat Native Semen 12 564

Total 11 2 460 77,670

Table 4. Information of DNA samples collected for molecular genetic analysis

Livestock Breed DNA Blood Serum Tissue Total

Cattle 13 12,680 29,399 2,817 - 44,896

Pig 11 5,882 8,670 1,901 915 17,368

Chicken 13 5,567 5,349 1,901 12,817

Deer 4 500 1,383 732 320 2,935

Goat 9 552 1,014 235 1,801

Horse 4 200 131 78 - 409

Seep 9 811 19 - - 830

Duck 1 50 59 59 - 168

Total 64 26,242 46,024 7,723 1,235 81,224

플루엔자 등 악성질병에 의해 많은 가축들이 매몰되었고, 이에 따라 많은 국가예산이 투입되었으며 가축 사육농가들 은 정신적, 경제적 피해를 입었다. 이러한 상황에서 생축 자 원은 멸실 위험 가능성이 존재하기 때문에 이를 미연에 방 지하기 위해서 정액이나 수정란을 보존해야만 한다. 현재 가축유전자원시험장에서는 한우, 칡소, 흑우, 재래돼지, 재 래염소 등 재래종과 홀스타인을 포함한 4개 토착종 소품종 에 대한 정액 7만 7천여 점을 동결보존하고 있다(Table 3).

특히, 유전자원의 다양성 보존차원에서 한우 보증씨수소 (KPN)로 선발되기 전 단계의 후보씨수소(young bull)에 대 한 정액을 농협 한우개량사업소로부터 년 1회 기탁 받아 중 복보존을 실시하고 있다.

DNA시료는 축종별, 집단별 혹은 개체별 유전자분석을 위해 가축유전자원시험장에 보존되고 있는데, 관리기관으

로부터 정기적으로 혈액시료를 수집하여 추출하고 있다 (Table 4). 이 시료들은 각 품종별 혹은 집단별 유연관계 및 계통 분석 등 진화적 분석과 유전적 다양성 평가 등을 위해 이용되고 있으며, 추후 자원에 대한 형질정보와 연계된 유 전적 특성분석에도 활용이 가능할 것이다. DNA 시료는 초 저온냉동 보관법(-80℃)을 이용하고 있으며 소, 돼지를 포함 하여 8축종 81천여 점을 확보하여 보존 하고 있다.

3. 정보시스템 운영 및 활용 현황

농수산생명자원의 정보화에 대해서 책임기관은 통합정보 시스템 구축에 대한 임무, 관리기관은 자원의 정보화에 대 한 임무를 가지고 있다. 이에 따라 국립축산과학원은 가축 유전자원 책임기관과 관리기관에서 관리되고 있는 자원에

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Table 5. Registration number of livestock genetic resource in information system

Livestock 2008 2009 2010 2011 2012 Total

Cattle Pig Chicken

Goat Deer

329 131 1 0 0

1,896 812 3,896

34 0

138 103 345 0 0

30 39 277

0 0

329 0 0 366 195

2,722 1,085 4,519 400 195

Total 461 6,638 586 346 890 8,921

서 주기적으로 생성되는 개체, 형질특성 및 유전적 특성평 가 등의 정보에 대한 표준화 및 체계적이고 효율적인 관리 를 위해 가축유전자원정보관리시스템(AGRIMS)을 구축하 여 운영하고 있다. 이 시스템은 책임기관과 관리기관에서 접근이 가능하며, 각 축종에 따라서 정보를 입력할 수 있다.

따라서 각 관리기관의 사용자는 관리축에 대한 정보를 주 기적으로 입력하고 책임기관의 사용자는 입력된 정보를 모 니터링 할 수 있다. 2012년 9월 현재 약 8,900여 개의 정보 가 입력되어 있다(Table 5).

4. 가축유전자원의 국제시스템 등재

가축다양성정보시스템(DAD-IS, http://dad.fao.org/)은 국제식량농업기구에 의해 구축되었으며, 유전자원에 대한 품종수준에서의 현황 파악 및 관리전략 수립을 목적으로 운 영되고 있다. 이 시스템에 대한 접근은 각 국가에서 동물유 전자원 관리를 대표하는 국가조정관(national coordinator) 만이 가능하며, 우리나라의 경우 농촌진흥청 국립축산과학 원장이 국가조정관으로 등록되어 있다. 가축유전자원의 국 제기구(DAD-IS) 등재 시에 주요 입력사항은 품종명, 외형 적 특성, 기원 및 분포상태, 이용분야, 집단구조, 번식방법, 보존프로그램 등이다. 전 세계 품종 등재현황은 198개국으 로부터 38개 축종을 대상으로 14천여 품종이 등재되어 있 다. 대륙별 현황을 살펴보면 유럽에서 가장 많은 품종이 등재되어 있으며, 다음으로 아시아․태평양, 라틴아메리 카․카리브해, 아프리카 순이다. 또한 축종별 현황을 보면 소 품종이 3,078개로 가장 많고, 그 뒤로 양, 닭, 말, 돼지, 염소 순으로 품종수가 많은 것으로 확인된다. 가장 많은 품 종을 등재한 국가는 중국, 영국, 프랑스, 독일 순이며, 특히 중국은 아시아 전체 품종 중에서 23%를 차지하고 있다.

우리나라 가축유전자원의 DAD-IS 등재는 2004년부터 시 작되었으며, 2012년 5월 칡소(Chikso), 축진참돈(Chookjin Chamdon), 긴꼬리닭(Ginkkoridak), 진돗개(Jindo) 등 6축종

24품종을 신규 등재하였고(Fig. 2), 기존에 등록되어 있던 품종들을 포함하면 총 등재품종은 14축종 76품종이다 (Table 6).

Table 6. Information of Korean resources in Domestic Animal Diversity Information System (DAD-IS)

Livestock Breed

Indigenous Exotic Total Cattle

Pig Goat Chicken

Horse Dog Duck Rabbit

Deer Sheep Goose Turkey

Quail

4 3 4 10

1 3 1 1 - - - - -

4 10

5 8 1 - 2 7 3 2 3 2 1

8 13

9 18

2 3 3 8 3 2 3 2 1 Muscoby

Duck 1 1

Total 27 49 76

Ⅲ. 결론

농업유전자원, 특히 가축유전자원의 가치는 국제적으로 식량안보에 대한 대응과 더불어 경제적, 사회․문화적, 환 경적 분야에서 그 중요성이 점점 높아지고 있다. 또한 유전 자원에 대한 패러다임의 변화로 인류공동유산에서 보유국 의 배타적 권리를 인정하면서 각국은 자원의 수집, 보존, 관 리 및 지속 가능한 활용에 노력을 기울이고 있다. 지금까지 다른 국가의 자원을 이용하여 개량품종을 개발하고 관련

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Fig. 2. Names and images of the major breeds registered in DAD-IS

시장을 독점하고 있는 국가 혹은 종축회사들은 막대한 수익 을 창출한 반면 자원보유국은 자원에 대한 권리주장은고사 하고 자원에서 발생한 수익도 얻을 수 없었다. 그러나 국제 사회의 인식이 변화함에 따라 자원보유국들은 보유자원에 대한 권리와 여기서 발생하는 이익의 공동분배를 주장하고 있어 앞으로는 자원에 대한 무상접근은 불가능하게 되었다.

자원빈국이며 이용국인 우리나라는 이러한 국제적 자원 전쟁에서 살아남고 나아가 선재적으로 대응하기 위해서는 가축유전자원의 수집, 보존, 평가 및 활용 등 모든 분야에 대한 철저하고 체계적인 전략을 수립하고 실행해야 한다. 특히 자원 수집의 범위를 국내에서 국외로 넓혀야 할 것이 며, 이를 위하여 국내 자원에 대한 지속적인 모니터링과 함 께 국제적인 협력 및 공동연구를 통한 자원수집 노력을 해 야 할 것이다. 또한 보유자원에 대한 목록화, 특성평가 및 정보화를 조기에 완료하고 이 결과를 토대로 국내외 전문 가들과의 협력을 통한 유전자원에 대한 특성분석을 실시하 여 미래의 환경변화에 대비해야 할 것으로 사료된다.

IV. 요약

유전자원의 다양성 보존, 접근 및 이익공유 등 국제적 쟁 점에 대한 우리나라 유전자원의 보존 및 관리를 위해 「농 수산생명자원의 보존, 관리 및 이용에 관한 법률」이 시행 되었다. 이 법률에 따라 농촌진흥청 국립축산과학원 가축유 전자원시험장은 가축유전자원의 관리를 위한 책임기관으로 서 악성질병에 의한 유전자원의 멸실을 방지하기 위해 칡 소, 흑우, 백우, 재래돼지, 재래닭 등 생축 유전자원 3,300여 두(수)를 보존하고 있다. 또한 소, 돼지, 염소 품종에 대한 생식세포(정액, 수정란) 7만여 점을 동결보존하고 있으며, 분자생물학적 특성평가를 위한 혈액, DNA시료 등 3만여 점을 보존하고 있다. 가축유전자원의 개체 혹은 집단의 표 현형적, 유전적 특성평가 정보 등을 관리하기 위해 가축유 전자원정보관리시스템(AGRIMS)을 구축․운영 있다. 가축 유전자원의 다양성 확보와 지역별 분산보존을 위해 2008년 부터 각도 축산연구기관 9개소와 대학 2개소를 가축유전자

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원 관리기관으로 지정하여 운영하고 있다. 가축유전자원 관 리기관에는 칡소, 흑우, 재래돼지, 재래닭 등 생축 유전자원 5축종 11품종 1,600여두(수)가 보존․관리 있다. FAO는 전 세계 가축유전자원의 현황 파악 및 다양성 보존을 위해 가 축유전자원 다양성정보시스템(DAD-IS)을 구축․운영 있으 며, 세계 각국은 이 시스템에 자국의 가축유전자원을 등재 하고 있다. 우리나라도 2004년부터 우리나라의 가축자원을 등재해오고 있으며, 최근에는 칡소, 축진참돈, 긴꼬리닭 등 6축종 24품종에 대해서 신규 등재 및 정보 보완을 실시하여 지금까지 14축종 76품종이 등재되었다. 앞으로 신규자원의 수집 및 국제기구 등재와 함께 확보된 자원의 지속가능한 활용을 위해 많은 노력을 기울여야 할 것이다.

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(투고일: 2012.10.08. 수정일: 2012.11.29. 판정일: 2012.11.30)