유전 및 육종 : 전장 유전체 연관분석을 통한 한우 성장 연관 양적형질좌위 (QTL) 탐색

이승환 ( Seung Hwan Lee ),임다정 ( Da Jeong Lim ),장길원 ( Gul Won Jang ),조용민 ( Yong Min Cho ),최봉환 ( Bong Hwan Choi ),김시동 ( Si Dong Kim ),이준헌 ( Jun Heon Lee ),윤두학 ( Du Hak Yoon ),박응우 ( Eung Woo Park ),이학교 ( Ha 한국동물자원과학회(구 한국축산학회) 2012 한국축산학회지 Vol.54 No.5

본 연구는 한우 거세우 266두에서 유전자형 결정이 완료된 4,522개의 SNP를 이용하여 한우 성장형질 (6, 12, 18 및 24개월 령 체중)에 대한 양적형질좌위 (QTL)을 탐색 하였다. 각 SNP와 성장형질과의 연관성 분석은 회귀분석 (single marker regression) 을 이용하여 수행하였으며, 통계적 유의성은 P-value (P<0.001)로 설정하였다. 그 결과, 6개월체중에서 3개 좌위, 12개월 체중에서는 5개 좌위, 18개월체중에서 5개좌위 그리고 24개월체중에서 4개 좌 위가 통계적 유의차를 보였다. 통계적 유의차를 보인 SNP의 상가 적 유전분산을 분석한 결과, 몇몇 SNP에서는 6~11% 정도의 상가 적 유전효과를 보였으며, 대부분의 SNP들은 2~5%로 매우 작은 효과를 보였다. Genome-wide association study was performed on data from 266 Hanwoo steers derived from 66 sires using bovine 10K mapping chip in Hanwoo (Korean cattle). SNPs were excluded from the analysis if they failed in over 5% of the genotypes, had median GC scores below 0.6, had GC scores under 0.6 in less than 90% of the samples, deviated in heterozygosity more than 3 standard deviations from the other SNPs and were out of Hardy-Weinberg equilibrium for a cut-off p-value of 1-15. Unmapped and SNPs on sex chromosomes were also excluded. A total of 4,522 SNPs were included in the analysis. To test an association between SNP and QTL, a single marker regression analysis was implemented in this study. SNP was assumed to be in LD with QTL in close proximity and the effect evaluated was additive effect (QTL allele substitution effect). The number of significant SNP at a threshold of P<0.001 was 3, 5, 5 and 4 loci for live weight at 6, 12, 18 and 24 months, respectively. For live weight at different ages, significant SNP were spread out across chromosome but some of significant SNP (rs29012453 and rs29012456 on BTA24) had shown highly significant effects. As for the distribution of size of SNP effects, few loci for live weight at different age had moderate effects (6~11%) but most of significant loci had small effects (2 to 5% of additive genetic variance) against total additive genetic variance. In conclusion, live weight at different age might be affected by few loci with moderate effect and many loci with small effects across genome in Hanwoo.

Minimac3와 Beagle 프로그램을 이용한 한우 770K chip 데이터에서 차세대 염기서열분석 데이터로의 결측치 대치의 정확도 분석

안나래(Na-Rae An),손주환(Ju-Hwan Son),박종은(Jong-Eun Park),채한화(Han-Ha Chai),장길원(Gul-Won Jang),임다정(Dajeong Lim) 한국생명과학회 2018 생명과학회지 Vol.28 No.11

DNA 염기서열의 발전과 많은 단일염기서열변이 정보(Single Nucleotide polymorphism, SNP)의 발굴은 유전분석을 가능하게 만들었다. 단일염기서열변이 정보가 사람의 유전체뿐만 아니라 가축의 유전체에서도 이용할 수 있게 됨에 따라서 SNP 칩 마커를 통해 유전자형의 분석이 가능하게 되었다. 여러 유전자형 대치프로그램 중에서도 Minimac3 소프트웨어는 비교적 정확성이 높고, 계산의 효율성을 위해 분석을 단순화하여 유전자형의 결측치 대치 분석 시간을 단축시킨다. 따라서 본 연구에서는 Minimac3 프로그램을 사용하여 한우 1,226두 770K SNP 칩데이터와 311두 차세대 염기서열분석 데이터를 이용하여 유전자형 결측치 대치를 실행해 보았다. 그 결과 염색체별 정확도는 약 94~96%의 정확도를 나타냈으며, 개체별 정확도는 약 92~98%의 정확도를 나타냈다. 유전자형의 결측치 대치의 완료 후, R Square (R²) 값이 0.4 이상인 SNP는 총 SNP의 약 91%였다. R2 값이 0.6 이상인 SNP는 84%였으며, R² 값이 0.8 이상인 SNP는 70%였다. 대립유전자형빈도 차이를 기준으로 (0, 0.025), (0.025, 0.05), (0.05, 0.1), (0.1, 0.2), (0.2, 0.3), (0.3, 0.4), (0.4, 0.5)의 7구간에 해당하는 R2 값은 64~88%였다. 결측치 대치의 총 분석 시간은 약 12시간이 걸렸다. 추후의 유전체 데이터 세트의 크기와 복잡성이 증가하는 SNP 칩 연구에서 Minimac3를 사용한 유전체 결측치 대치법은 한우의 판별에 있어서 칩 데이터의 신뢰도를 향상 시킬 수 있을 것으로 본다. Whole genome analysis have been made possible with the development of DNA sequencing technologies and discovery of many single nucleotide polymorphisms (SNPs). Large number of SNP can be analyzed with SNP chips, since SNPs of human as well as livestock genomes are available. Among the various missing nucleotide imputation programs, Minimac3 software is suggested to be highly accurate, with a simplified workflow and relatively fast. In the present study, we used Minimac3 program to perform genomic missing value substitution 1,226 animals 770K SNP chip and imputing missing SNPs with next generation sequencing data from 311 animals. The accuracy on each chromosome was about 94~96%, and individual sample accuracy was about 92~98%. After imputation of the genotypes, SNPs with R Square (R²) values for three conditions were 0.4, 0.6, and 0.8 and the percentage of SNPs were 91%, 84%, and 70% respectively. The differences in the Minor Allele Frequency gave R2 values corresponding to seven intervals (0, 0.025), (0.025, 0.05), (0.05, 0.1), (0.1, 0.2), (0.2, 0.3). (0.3, 0.4) and (0.4, 0.5) of 64~88%. The total analysis time was about 12 hr. In future SNP chip studies, as the size and complexity of the genomic datasets increase, we expect that genomic imputation using Minimac3 can improve the reliability of chip data for Hanwoo discrimination.

열수 전처리에 따른 톨페스큐와 옥수수 사일리지의 영양적 가치와 in vitro 발효특성에 미치는 영향

김동현(Dong Hyeon Kim),손준규(Jun Kyu Son),이지환(Ji Hwan Lee),김상범(Sang Bum Kim),박범영(Beom Young Park),김두산(Doo San Kim),장길원(Gul Won Jang),임현주(Hyun Joo Lim),허태영(Tai Young Hur),김언태(Eun Tae Kim) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.1

본 연구는 열수 전처리에 따른 사료의 영양소 함량과 반추위내 발효특성의 변화를 알아보고자 수행되었다. 본 시험은 2(대조구 또는 열수 전처리)×2(건초; 톨페스큐 또는 사일리지; 옥수수)의 요인설계를 통해 실시하였다. 열수 전처리는 사료에 물을 20% w/v 수준하고, 멸균기를 이용하여 열처리를 20분간 실시하였다(121℃, 0.12 MPa). 제조된 시험사료는 in vitro 배양 시험을 통해 39℃에서 24시간 및 48시간동안 배양하였다. 연구결과, 열수 전처리 후 ADF의 함량은 조사료 종류에 구분없이 모두 유의적으로 증가하였다. In vitro 24시간 배양 후 total VFA는 조사료 종류에 관계없이 열수 전처리 후에 함량이 유의적으로 낮았으며(p ≤ 0.05), Propionate 함량은 열수 전처리된 옥수수 사일리지에서 옥수수 사일리지 보다 유의적으로 증가하였다(18.9 vs. 26.6%; p ≤ 0.05). In vitro 48시간 배양 후에는 옥수수 사일리지에서 열수 천처리에 의해 propionate 함량이 유의적으로 증가하였으나(p ≤ 0.05), Butyrate 함량은 유의적으로 감소하였다(p ≤ 0.05). 건물과 NDF 소화율의 경우에는 조사료 종류에 관계없이 열수 전처리에 의한 변화가 없었다(p > 0.05). 따라서 열수 전처리된 옥수수 사일리지를 이용할 시 반추동물의 에너지원 공급에 유리할 것으로 판단된다. This study examined the effects of a hydrothermal pretreatment (HP) on the nutritional values and in vitro fermentation characteristics of tall fescue and corn silage. This study was conducted through a factorial design of 2 (control or HP) x 2 (hay; tall fescue or silage; corn). For the HP, forage was placed into a glass bottle with 20% w/v of water, and the glass bottle was sealed and heated to reach a temperature of 121°C (0.12 MPa). The solid residue and liquid were collected and oven-dried at 65°C for three days. The dried materials were tested for in vitro fermentation at 39℃ for 24 and 48 h. The content of ADF increased significantly regardless of the forage type. After in vitro incubation for 24 h, the total VFA content was significantly lower after HP, regardless of the forage type (p ≤ 0.05), and the propionate concentration was increased in corn silage with HP (p ≤ 0.05). After 48 hours of in vitro incubation, the propionate content increased significantly (p ≤ 0.03) in corn silage with HP (p ≤ 0.05), but the butyrate content decreased significantly (p ≤ 0.05). There was no change in the in vitro dry matter and neutral detergent fiber digestibility by HP regardless of the forage type. Therefore, the use of hydrothermally pretreated corn silage could be advantageous for the supply of energy for ruminants.

전장 유전체 관련성 분석을 통한 한우 도체수율 관련 양적형질좌위 탐색

이승환,임다정,당창권,장선식,김형철,전기준,연성흠,장길원,박응우,오재돈,이학교,이준헌,강희설,윤두학 충남대학교 농업과학연구소 2013 농업과학연구 Vol.40 No.2

Genome-wide association study was performed on data from 266 Hanwoo steers derived from 66 sire using bovine 10K mapping chip in Hanwoo (Korean Cattle). SNPs were excluded from the analysis if they failed in over 5% of the genotypes, had median GC scores below 0.6, had GC scores under 0.6 in less than 90% of the samples, deviated in heterozygosity more than 3 standard deviations from the other SNPs and were out of Hardy-Weinberg equilibrium for a cutoff p-value of 1-15. Unmapped and SNPs on sex chromosomes were also excluded. A total of 4,522 SNPs were included in the analysis. To test an association between SNP and QTL, GWAS for five genetic mode(additive, dominant, overdominant, recessive and codominant) was implemented in this study. Three SNPs (rs29018694, ss46526851 and rs29018222) at a threshold p<1.11×10-5 were detected on BTA12 and BTA21 for dressing percentages in codominant and recessive genetic mode. The G allele for rs29018694 has 4.9% higher dressing percentage than A allele, while the T allele for ss46526851 has 2.57 % higher dressing percentage than C allele. Therefore, rs29018694 SNP showed a bigger effect than the other two SNPs (ss46526851 and rs29018222) in this study. In conclusion, this study identifies three loci with moderate effects and many loci with infinitesimally small effect across genome in Hanwoo.