넙치 육종을 위한 유전적 다양성 확보 및 유전적 변이 추정에 관한 연구 = Study on identification of genetic diversity and estimation of genetic variation for breeding of olive, flounder, Paralichthys olivaceus

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study was conducted to analyze the genetic diversity of parents population of olive flounders collected for long-term breeding and to verify the results of the estimation of genetic parameter by growth stage and of the genetic evaluation. For the analysis of genetic diversity, the number of alleles by collected locations, the observed heterozygosity, the expected heterozygosity, or polymorphism information content of 443 parent fishes; and, the descriptive statistics by collected locations were examined and the regression coefficient of distribution curve was estimated. In the case of 170 days olds, the data on the growth-related traits for 3,113 fishes; in the case of 330 days olds, the data for 7,192 fishes; and in the case of 540 days olds, the data for 1,189 fishes was used to estimate the genetic parameters of the growth-related traits by growth stage. For testing the results of the genetic evaluation, the data on the growth-related traits for 518 progenies produced by mating superiority parents and inferiority parents is described below.
1. According to three DNA markers used in the analysis, the mean expected heterozygosity by collected location is distributed from 0.841(CA) of the lowest point to 0.936(WG) of the highest point. The mean expected heterozygosity of the total group is shown high as 0.892; it was especially estimated in wild populations than the average value, so genetic variability within group was found relatively large.
2. When the expected heterozygosity by collected locations analyzed with KOP02 marker was examined, the difference in heterozygosity was shown in the order of WG, WT, WE, WB, CB, CD, CC, and CA. The values of WG and WT were 0.941 and 0.931, respectively, shown as the groups with high genetic diversity, while the values of CA and CC were 0.770 and 0.800, respectively, shown as the groups with low genetic diversity.
3. When the expected heterozygosity by collected locations analyzed with KOP26 marker was examined, the difference in heterozygosity was shown in the order of WB, WG, WE, WT, CC, CD, CA, and CB. The values of WB and WG were 0.923 and 0.921, respectively, shown as the groups with high genetic diversity, while the values of CB and CA were 0.840 and 0.890, respectively, shown as the groups with low genetic diversity.
4. When the expected heterozygosity by collected locations analyzed with KOP27 marker was examined, the difference in heterozygosity was shown in the order of WG, WE, WB, WT, CB, CC, CA, and CD. The values of WG and WE were 0.946 and 0.940, respectively, shown as the groups with high genetic diversity, while the values of CD and CA were 0.760 and 0.780, respectively, shown as the groups with low genetic diversity. Overall, the cultured populations showed the low values in the number of alleles and heterozygosity, indicating that its stabilization process of genetic composition is advanced more than that of the wild population.
5. When the distributions of body weight and body shape of parent populations were examined by collected locations, it was found that, in the case of body weight, the cultured population is distributed more broadly than the wild population; but, on the contrary, in the case of body shape, the wild population is distributed more broadly. This kind of difference in distribution between groups could be the measurement to predict population diversity.
6. Regarding the effect of production batch for the growth-related traits among 170 days olds, body weight, total length, body height and condition factor were found significantly high in Batch 2, while body shape was found significantly high in Batch 1 (p<0.01). In terms of the growth-related traits of 330 days olds and 540 days olds, all traits were found significantly high in Batch 1 (p<0.01).
7. When the effect of sex for the growth-related traits among 330 days olds was examined, body weight, total length, body height, and body shape were found significantly high among the females, while condition factor was significantly high among the males (p<0.01). Regarding the effect of sex for the growth-related traits among 540 days olds, body weight, total length, body height, and condition factor were significantly high among the females, while body shape is significantly high among the males.
8. In terms of the effect of mating sire and mating dam by growth stage, body weight, total length, body height, and condition factor were overall significantly high in the cultured population, while body shape was shown significantly high in the wild population.
9. For the growth-related traits among 170 days olds, heritabilities of body weight, total length, and body height were estimated as 0.564, 0.590, and 0.588, respectively; the shape-related traits, body shape and condition factor were estimated as 0.306 and 0.332, respectively. Among 330 days olds, heritabilities of body weight, total length, body height, body shape, and condition factor were estimated as 0.753, 0.751, 0.787, 0.438, and 0.368, respectively; for 540 days olds, heritabilities of body weight, total length, body height, body shape, and condition factor were estimated as 0.689, 0.678, 0.657, 0.595, and 0.498, respectively.
10. In terms of genetic correlations between growth-related traits for all growth stages, genetic correlations between body weight and total length, between body weight and body height, and between total length and body height were 0.969～0.981, 0.953～0.976, and 0.914～0.963, respectively, showing highly positive correlations. Genetic correlations between body weight and body shape, between body weight and condition factor, and between body shape and condition factor were found -0.238～-0.430, 0.373～0.623, and -0.705～-0.740 respectively.
11. For same traits of body weight, body shape, and condition factor, genetic correlations were 0.848, 0.902, and 0.775; phenotypic correlations were 0.707, 0.672, and 0.564; and, rank correlations were 0.688, 0.667, and 0.553, respectively, between 330 days olds and 540 days olds.
12. Regarding the least-squares means of body weight and total length by each mating group, the group produced by mating between superiority parents (S×S) were 145.58±1.76g and 22.44±0.10cm; the group produced by mating between superiority parent and inferiority parent (S×I) were 133.18±2.51g and 22.05±0.14cm; and, the group produced by mating between inferiority parents (I×I) were 114.04±2.13g and 21.08±0.12cm. All growth-related traits, body weight, total length, and body height, were significantly high in S×S group In terms of the least-squares means of shape-related traits by each mating group, S×S group had 2.756±0.005 and 12.74±0.04; S×I group had 2.817±0.008 and 12.20±0.06; and, I×I group had 2.863±0.007 and 11.90±0.05, respectively for body shape and condition factor. Body shape was found significantly high in I×I group, and condition factor was significantly high in S×S group.
13. Breeding values of the males used for mating, CC168, CC055, CC142, CC111 and CB067 by unit were estimated as 35.56, 33.09, 27.34, -12.60, and -21.05, respectively. The least-squares means of body weight for each mating sire were 148.54±5.14g, 139.86±3.47g, 138.74±4.61g, 118.31±3.66g, and 127.28±3.47g, respectively. Progenies of CC168 and CC055 with high breeding values were found to have the significantly higher values than progenies produced from other males. Breeding values of the females used for mating, CA014, CA093, CB003, CA053, CB105 and CA045 by unit were estimated as 20.81, 20.15, 13.11, 12.21, -8.08, and -12.29, respectively. The least-squares means of body weight for each mating dam were 142.42±4.77g, 130.00±8.37g, 141.29±4.17g, 141.07±5.70g, 125.21±2.39g, and 127.30±4.86g in the order of units from the highest breeding values to the lowest. Progenies of CA014 and CB003 with high breeding values were found to have the significantly higher values than progenies produced from other females.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 넙치의 장기적인 육종을 위해 수집된 친어 집단의 유전적 다양성 분석과 넙치의 성장단계별 유전모수 추정 및 유전능력평가 결과를 검정하기 위해 수행하였다. 다양성 분석은 친어 443마리의 수집장소별 대립유전자수, 관측된 이형접합성, 기대된 이형접합성 및 다형성 정보량을 비교하였으며, 수집장소별 기술통계량과 분포곡선의 회귀계수를 추정하였다. 성장단계별 계측형질의 유전모수 추정은 170일령의 경우 3,113마리의 계측형질 자료를 이용하였고, 330일령의 경우 7,192마리의 계측형질 자료를 이용하였으며, 540일령의 경우 1,189마리의 계측형질 자료를 이용하였다. 유전능력평가 결과 검정은 우량한 친어와 열등한 친어간의 교배에서 생산된 518마리 후대의 계측형질 자료를 이용하였다. 본 연구에서 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같다.
1. 분석에 사용된 3개의 microsatellite DNA marker에 의해 수집장소별 평균 기대된 이형접합성은 수집장소에 따라 차이가 있으며, 낮게는 0.841(CA)에서 높게는 0.936(WG)의 분포를 보였다. 전체 집단의 평균 기대된 이형접합성은 0.892로 높게 나타났으며, 특히 자연산 집단들에서 평균치보다 높게 추정되어 집단내 변이도가 비교적 큰 것으로 판단된다.
2. KOP02 marker에 의해 분석된 수집장소별 기대된 이형접합성을 볼 때, WG, WT, WE, WB, CB, CD, CC, CA 순으로 이형접합성의 차이를 보였다. WG와 WT가 각각 0.941, 0.931로 다양성이 높은 집단인 반면, CA와 CC가 각각 0.770, 0.800으로 다양성이 낮은 집단으로 나타났다.
3. KOP26 marker에 의해 분석된 수집장소별 기대된 이형접합성을 볼 때, WB, WG, WE, WT, CC, CD, CA, CB 순으로 이형접합성의 차이를 보였다. WB와 WG가 각각 0.923, 0.921로 다양성이 높은 집단인 반면, CB와 CA가 각각 0.840, 0.890으로 다양성이 낮은 집단으로 나타났다.
4. KOP27 marker에 의해 분석된 수집장소별 기대된 이형접합성을 볼 때, WG, WE, WB, WT, CB, CC, CA, CD 순으로 이형접합성의 차이를 보였다. WG와 WE가 각각 0.946, 0.940으로 다양성이 높은 집단인 반면, CD와 CA가 각각 0.760, 0.780으로 다양성이 낮은 집단으로 나타났다. 전체적으로 양식산 집단이 대립유전자수, 이형접합성 등에서 낮은 값을 보여 유전자 구성이 상대적으로 자연산 집단보다 고정화가 진행된 집단임을 알 수 있었다.
5. 친어의 수집장소별 체중 및 체형분포를 살펴본 결과, 체중의 경우는 자연산집단과 비교해 볼 때 양식산 집단의 분포가 넓게 나타났으며, 체형의 경우는 반대로 자연산 집단의 분포가 넓게 나타났다. 이 같은 집단간의 분포 차이는 집단의 다양성을 예측하는 측도가 될 수 있다.
6. 170일령 계측형질의 생산시기 효과는 체중, 전장, 체고 및 비만도에서 Batch2가 유의적으로 높게 나타난 반면, 체형지수에서는 Batch1이 유의적으로 높게 나타났다(p<0.01). 330일령과 540일령 계측형질은 전체 조사형질에서 Batch1이 유의적으로 높게 나타났다(p<0.01).
7. 330일령 계측형질의 성별 효과는 체중, 전장, 체고, 체형지수에서 암컷이 유의적으로 높게 나타난 반면, 비만도는 수컷이 유의적으로 높게 나타났다(p<0.01). 540일령 계측형질의 성별 효과는 체중, 전장, 체고, 비만도에서 암컷이 유의적으로 높게 나타난 반면, 체형지수는 수컷이 유의적으로 높게 나타났다.
8. 성장단계별 교배수컷 및 교배암컷의 효과에서는 전체적으로 체중, 전장, 체고 및 비만도에서 양식산 집단이 유의적으로 높게 나타났으며, 체형지수는 자연산 집단이 유의적으로 높게 나타났다.
9. 부화후 170일령 넙치의 성장 관련 형질인 체중, 전장 및 체고의 유전력은 각각 0.564, 0.590, 0.588로 추정되었고, 체형 관련 형질인 체형지수와 비만도는 각각 0.306, 0.332로 추정되었다. 330일령 넙치의 체중, 전장, 체고, 체형지수 및 비만도의 유전력은 각각 0.753, 0.751, 0.787, 0.438, 0.368로 추정되었으며, 540일령 체중, 전장, 체고, 체형지수 및 비만도의 유전력은 각각 0.689, 0.678, 0.657, 0.595, 0.498로 추정되었다.
10. 전 성장단계의 계측형질간 유전상관에서 체중과 전장, 체중과 체고, 전장과 체고간의 유전상관 범의는 각각 0.969～0.981, 0.953～0.976, 0.914～0.963으로 높은 정의 상관을 보였으며, 체중과 체형지수, 체중과 비만도, 체형지수와 비만도간의 유전상관 범위는 각각 -0.238～-0.430, 0.373～0.623, -0.705～-0.740으로 나타났다.
11. 330일령과 540일령의 동일 형질간 유전상관은 체중, 체형지수 및 비만도가 각각 0.848, 0.902, 0.775로 나타났으며, 표현형 상관은 각각 0.707, 0.672, 0.564로 나타났다. 동일 형질간 순위상관은 체중, 체형지수 및 비만도에서 각각 0.688, 0.667, 0.553으로 나타났다.
12. 체중 및 전장의 각 교배그룹별 최소자승평균치에 있어서 우량친어간의 교배에 의해 생산된 교배구(S×S)가 각각 145.58±1.76g, 22.44±0.10cm로 나타났고, 우량친어와 열등친어간의 교배에 의해 생산된 교배구(S×I)가 각각 133.18±2.51g, 22.05±0.14cm로 나타났으며, 열등친어간의 교배에 의해 생산된 교배구(I×I)가 각각 114.04±2.13g, 21.08±0.12cm로 나타났다. 성장 관련 형질인 체중, 전장 및 체고는 S×S교배구가 전 형질에서 유의적으로 높게 나타났다. 체형 관련 형질인 체형지수와 비만도의 각 교배그룹별 최소자승평균치에 있어서, S×S교배구가 각각 2.756±0.005, 12.74±0.04로 나타났고, S×I교배구가 각각 2.817±0.008, 12.20±0.06으로 나타났으며, I×I교배구가 각각 2.863±0.007, 11.90±0.05로 나타났다. 체형지수는 I×I교배구가 유의적으로 높게 나타났으며, 비만도는 S×S교배구가 유의적으로 높게 나타났다.
13. 교배에 사용된 수컷 CC168, CC055, CC142, CC111 및 CB067의 개체별 체중 육종가는 각각 35.56, 33.09, 27.34, -12.60, -21.05로 추정되었으며, 체중의 교배수컷별 최소자승평균치는 각각 148.54±5.14g, 139.86±3.47g, 138.74±4.61g, 118.31±3.66g, 127.28±3.47g으로 나타났다. 육종가가 높게 평가된 CC168과 CC055의 후대가 다른 수컷에서 생산된 후대보다 유의적으로 높게 나타났다. 교배에 사용된 암컷 CA014, CA093, CB003, CA053, CB105 및 CA045 개체별 체중 육종가는 각각 20.81, 20.15, 13.11, 12.21, -8.08, -12.29로 추정되었으며, 체중의 교배암컷별 최소자승평균치는 육종가가 높은 개체순으로 각각 142.42±4.77g, 130.00±8.37g, 141.29±4.17g, 141.07±5.70g, 125.21±2.39g, 127.30±4.86g으로 나타났다. 육종가가 높게 평가된 CA014와 CB003의 후대가 다른 암컷에서 생산된 후대보다 유의적으로 높게 나타났다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 연구사 4
• 1. 넙치 양식의 일반현황 4
• 2. 유전적 다양성 분석 5
• 3. 계측형질의 일반능력 6
• 4. 계측형질의 유전변이 7
• 5. 육종가 및 유전모수의 추정 방법 10
• 1) 유전모수의 추정 방법 10
• 2) 육종가의 추정 방법 13
• Ⅲ. 실험 1 : 넙치의 수집장소별 유전적 다양성 16
• 1. 재료 및 방법 16
• 1) 수집장소별 유전적 다양성 분석 16
• 2) 수집장소별 체중과 체형의 분포 17
• 2. 결과 및 고찰 18
• 1) 수집장소별 유전적 다양성 분석 18
• 2) 수집장소별 체중과 체형의 분포 29
• (1) 교배수컷의 수집장소별 체중 분포 29
• (2) 교배암컷의 수집장소별 체중 분포 30
• (3) 교배수컷의 수집장소별 체형 분포 31
• (4) 교배암컷의 수집장소별 체형 분포 32
• Ⅳ. 실험 2 : 넙치의 성장단계별 유전변이 추정 34
• 1. 재료 및 방법 34
• 1) 재료 34
• (1) 자연산 및 양식산 친어의 수집 34
• (2) 교배 35
• (3) 자치어 사육 35
• (4) 친자확인 36
• (5) 부화후 170일령 계측형질 자료 36
• (6) 부화후 330일령 계측형질 자료 37
• (7) 부화후 540일령 계측형질 자료 38
• 2) 조사 형질 및 조사 방법 39
• 3) 통계 분석 방법 40
• (1) 생산시기, 성, 교배수컷 및 교배암컷 수집장소의 효과 40
• (2) 성장단계별 유전모수 및 육종가의 추정 42
• 2. 결과 및 고찰 47
• 1) 분산분석 및 일반능력 47
• (1) 170일령 계측형질의 분산분석 47
• (2) 330일령 계측형질의 분산분석 48
• (3) 540일령 계측형질의 분산분석 48
• (4) 170일령 계측형질의 일반능력 49
• (5) 330일령 계측형질의 일반능력 50
• (6) 540일령 계측형질의 일반능력 50
• 2) 생산시기, 성, 교배수컷 및 교배암컷 수집장소의 효과 51
• (1) 생산시기의 효과 51
• (2) 성의 효과 54
• (3) 교배수컷 수집장소의 효과 55
• (4) 교배암컷 수집장소의 효과 59
• 3) 유전모수 62
• (1) 유전력 62
• (2) 유전상관 및 표현형 상관 65
• (3) 330일령과 540일령 계측형질간의 유전상관 및 표현현 상관 68
• Ⅴ. 실험 3 : 170일령 계측형질의 유전능력평가 결과 검정 70
• 1. 재료 및 방법 70
• 1) 재료 70
• (1) 우량친어와 열등친어의 선발 70
• (2) 교배 70
• (3) 분석에 사용된 자료 70
• 2. 결과 및 고찰 71
• 1) 일반능력 71
• 2) 교배그룹, 교배수컷 및 교배암컷의 효과 71
• (1) 교배그룹의 효과 71
• (2) 교배수컷의 효과 73
• (3) 교배암컷의 효과 74
• Ⅵ. 적요 75
• Ⅶ. 참고문헌 79