젖소 유전체 선발 효율성에 관한 모의실험 연구

조충일,최태정,아람마부,이재구,박경도,이준호,조광현 경상대학교 농업생명과학연구원 2013 농업생명과학연구 Vol.47 No.6

The study was aimed to compare the accuracy of estimated breeding values (EBV) between two statistical methods for different levels of heritability of traits (h2), and different sizes of reference population (RP) for any given trait h2 using simulated data for dairy cattle. A total of 9 different populations were simulated using QMSim program based on heritabilities (h2:0.1/0.3/0.5) and, sizes of RP (N:420/630/1,050 heads) in first two generations of animals with phenotypes. The third generation of progenies without phenotypes were used to construct the test populations (TP) as well. The simulation was replicated 10 times to minimize the biases. The statistical methods considered were BLUP and genomic BLUP (GBLUP). Results showed that better accuracies for EBV were obtained from GBLUP than BLUP relatively; especially in the test populations where phenotypes were absent. Overall, the accuracies were always higher in RP than TP. Accuracies increased noticeably with higher levels of h2. Also that the accuracies in RP were less influenced by population sizes for BLUP method; whereas, gradually increased using GBLUP. The highest accuracies from GBLUP were 0.41, 0.63 and 0.77 in RP with 1,050 heads at h2 of 0.1, 0.3 and 0.5, respectively. Oppositely, the number of animals was found to be important in test populations to achieve better accuracies for any methods applied. In conclusion, the present study suggests the need for a larger reference population in genomic selection and this approach could be applicable in Korean dairy cattle development. 본 연구는 가상의 국내 젖소유전체 데이터를 생성하여 통계분석방법별, 유전력의 크기별, 참조집단 크기에 따라 유전평가의 정확도 변화에 대해 알아보고자 연구를 실시하였다. 모의실험 데이터 생성은 QMSim프로그램을 이용하였으며, 유전력의 크기(0.1, 0.3, 0.5) 및 참조집단의 크기를(420두, 630두, 1,050두) 달리하여 총 9가지 형태의 데이터를 생성하였고 각 형태별 10회 반복 모의실험을 수행하였다. 통계분석방법간 육종가 정확도 비교 결과 표현형정보, 혈통정보 및 유전체 정보를 모두 이용하여 개체의 유전능력을 평가하는 GBLUP이 유전체 정보 없이 분석하는 BLUP방법에 비해 육종가 정확도가 높게 나타났으며, 특히 자신의 표현형 정보를 갖지 않는 검정집단축군에서 통계분석방법간 육종가 정확도의 편차가 크게 나타났다. 검정형질의 유전력에 대한 크기별 육종가 정확도를 비교한 결과 BLUP과 GBLUP에서 모두 유전력이 높을수록 육종가 정확도가 높게 나타났다. 또한 참조집단크기별 육종가 정확도를 비교한 결과 참조집단축군에서 참조집단크기별 차이가 크게 나타나지 않는(0.02 - 0.03) 반면 검정집단축군의 경우 참조집단크기별 육종가 정확도는 0.02 - 0.10로 표현형 정보가 없을 경우 참조집단 크기에 더 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 본 연구결과를 통해 얻어진 결과는 젖소 유전체 선발을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

한우 암소집단의 혈통구조 및 근교계수 분석

조충일,최태정,Mahboob Alam,이재구,조광현,박병호,이승수,최연호,노승희,박수봉,최재관 경상대학교 농업생명과학연구원 2014 농업생명과학연구 Vol.48 No.4

The study was aimed to perform the analysis of pedigree structure and inbreeding coefficientin Hanwoo cows. Animal identification data and their pedigree information (440,429 heads) of228,177 Hanwoo cows that were born from 2000 till 2010 and that were raised inperformance testing farm groups of 9 provinces in Korea were collected by the Korean AnimalImprovement Association. The average inbreeding coefficients in our cow test populations inGangwon-do, Gyeonggi-do, Gyeongsangnam-do, Gyeongsangbuk-do, Jeollanam-do, Jeollabuk-do,Chungcheongnam-do, Chungcheongbuk-do and Jeju-do provinces were 0.63%, 0.46%, 0.49%,0.48%, 0.71%, 0.51%, 0.40%, 0.61% and 0.55%, respectively. And their percentages of cowswith fully identified ancestors when their pedigree structures were traced back up to 3generations were 80.0%, 79.3%, 75.5%, 76.8%, 77.3%, 71.6%, 75.4%, 79.3% and 73.3% inrespective provincial test populations. The average generation interval of sire-daughter geneticpath was 7.63 years and that of dam-daughter genetic path was 4.11 years. The estimatedeffective population sizes (Ne) were 215 in the cow groups born from 2000 to 2005, 140 in the cow groups born from 2006 to 2010 and 77 in the cow groups born from 2011 to 2012. Theseresults indicated that an increased rate of inbreeding led to a reduction in Ne and loss ofgenetic diversity over time. Therefore, optimizing the mating schemes and advised monitoringthe rate of inbreeding are required to control the effective population size and to maintaingenetic diversity enough to make Hanwoo cattle population capable of faster genetic progress. 본 연구는 한우암소검정사업을 통하여 수집된 자료를 이용하여 한우 집단의 근교계수 및 혈통구조를분석함으로써 한우 집단의 유전적 다양성 정도를 알아보고자 실시하였다. 한우 암소 데이터는 9개 도에서 2000년부터 2012년에 출생한 228,177두에 대한 정보 및 이들과 혈연관계가 있는 440,429두에 대한혈통정보를 이용하여 분석하였다. 각 지역별 평균 근교계수는 강원도 0.63%, 경기도 0.46%, 경상남도0.49%, 경상북도 0.48%, 전라남도 0.71%, 전라북도 0.51%, 충청남도 0.40%, 충청북도 0.61%, 제주도0.55%로 나타났으며, 선조 3세대까지의 조상을 알고 있는 개체의 비율은 동일한 지역에서 각각 80.0%,79.3%, 75.5%, 76.8%, 77.3%, 71.6%, 75.4%, 79.3% 및 73.3%였다. 또한 아비에서 딸소까지 평균 세대간격은 7.63년으로 나타났으며, 어미에서 딸소까지 평균세대간격은 4.11년으로 나타났다. 근교계수 및세대간격의 정보를 이용하여 유효집단의 크기를 추정한 결과 2000년생부터 2005년생까지가 215두,2006년생부터 2010년생까지가 140두, 2011년생부터 2012년생까지가 77두로 추정되어 시간이 지남에 따라 유효집단의 크기가 감소는 것으로 추정되었다. 따라서 한우 집단의 근교율을 감소시키면서 유전적 개량량을 극대화 할 수 있는 한우 암소 맞춤형 교배 전략 및 모니터링 시스템이 필요할 것으로 사료된다.

한우 암소 선형심사 형질에 대한 유전모수 추정에 관한 연구

조충일,최태정,조광현,최재관,이승수,최연호,Mahboob Alam,구양모,이기환,박병호 강원대학교 동물자원공동연구소 2014 동물자원연구 Vol.25 No.1

제주재래돼지와 랜드레이스간 F2 교잡종 집단에서 성장형질과 전장의 유전체 정보간 연관성 분석

조충일,이득환,이준호,박병호 경상대학교 농업생명과학연구원 2013 농업생명과학연구 Vol.47 No.2

DNA samples were extracted from brood samples of 417 F2 progenies of 71 hybrids crossbred between 18 Jeju Native Black pigs and 16 Landrace pigs. All of F2 progenies were genotyped by way of Single Nucleotide Polymorphism (SNP) using Porcine SNP 60k BeadChip. Phenotypic observation of birth weight, 3 week weight, 10 week weight and 20 week weight on F2 progenies was also made. It was investigated on which genotypes by SNP were associated with these traits on whole genome wide cases using single regression method. SNP genotypes either missing over 10%, or monomorphic or all heterozygous were removed with assuming outliers. A total of 44,133 SNPs were validated with above criteria. All traits were regressed onto SNP data using a linear regression model after correcting for the effects of sex, parity of dam and age at slaughter. Numbers of significantly (p<10-6) associated SNP markers after correcting local false discovery rate were 657, 846, 49 and 122, for birth weight, 3 week weight, 10 week weight and 20 week weight, respectively. The number of significantly duplicated SNP markers were 286 between BWB and BW3, 5 between BW and BW10, 8 between BWB and BW20, 13 between BW3 and BW10, 11 between BW3 and BW20, 1 between BW10 and BW20. The significant markers for BWB and BW3 in whole genome were evenly distributed and especially 9 chromosome existed strong significant markers(p<10-15). There were, however, significant markers for BW10 and BW20 in just some chromosome. All significant markers associated with growth traits were broadly distributed and different patterns were shown by ages. 본 연구는 농촌진흥청 국립축산과학원에서 사육중인 제주재래돼지와 랜드레이스의 상호교차교배를 통해 생산된 417두의 F2집단을 대상으로 성장형질(생시체중, 3주령 체중, 10주령 체중, 20주령 체중)을 측정하고, 개체별 혈액으로부터 Illumina Porcine SNP 60k BeadChip을 이용하여 유전자형 분석을 실시하여 성장형질과 유전체 전장의 단일염기다형의 유전자형 간에 연관성을 알아보았다. 단일연기다형의 유전자형 분석은 돼지의 성염색체를 제외한 18개의 상염색체 내에 나타난 52,574개의 SNP표지인자 중 다형성이 나타나지 않은 7,564개의 표지인자, 모든 개체에서 이형으로 나타난 47개 표지인자 및 결측률이 10% 이상인 1,830개의 표지인자가 나타나 분석에 앞서 사전 제거를 실시하였으며, 남은 44,133개의 표지인자를 체중형질과 표지인자간 연관성 분석하는데 이용하였다. 체중에 영향하는 고정효과에 대해 일반선형모형을 설정하여 사전 보정을 실시하였으며, 여기서 얻어진 잔차값을 이용하여 표지인자와 월령별 체중간의 연관성 분석을 실시하였다. 분석결과 전장의 유전체 정보 중 통계적 판단의 오류를 고려하여 연관성이 강한(p<10-6)표지인자가 생시(BWB), 3주령(BW3), 10주령(BW10) 및 20주령(BW20) 체중에서 각각 657개, 846개, 49개, 122개로 추정되었다. 생시와 3주령 체중에 공통으로 유의적 영향을 하는 표지인자가 286개로 나타났으며, BWB와 BW10에서 5개, BWB와 BW20에서 8개, BW3와 BW10에서 13개, BW3과 BW20에서 11개, BW10과 BW20에서 1개로 나타났다. 또한 염색체별 성장형질에 영향하는 표지인자의 분포를 조사한 결과, 주령별 체중에 영향하는 표지인자는 전장의 유전체에 고르게 분포하는 것으로 조사되었으며, 특히 생시 및 3주령 체중에 영향하는 표지인자는 특정 염색체(SSC9)에서 고도의 통계적 유의차(p<10-15)를 나타내는 유전자 좌위가 있는 것으로 추정되었다.

듀록종의 산육형질에 대한 유전모수 추정

조충일,최연호,최재관,최태정,이승수,조광현,박병호 경상대학교 농업생명과학연구원 2012 농업생명과학연구 Vol.46 No.5

본 연구는 2004년부터 2011년까지 한국종축개량협회에서 듀록 품종에 대하여 수집된 40,657두의 검정기록 및 이들과 혈연관계가 있는 47,974의 가계혈통정보를 이용하여 산육형질에 대한 유전모수를 알아보고자 연구를 실시하였다. 듀록의 산육형질에 대한 유전모수 추정은 고정효과로써 성, 동기우 그룹, 산차 및 검정종료시 개체나이(공변이), 임의효과로써 개체의 상가적 유전효과 및 잔차효과를 포함한 혼합모형방정식을 구성하였으며, 분석은 리눅스 기반의 REMLf90 프로그램을 이용하여 다형질 분석을 실시하였다. 유전력은 90 kg 도달일령, 일당증체량, 등지방두께 및 등심단면적에서 각각 0.334, 0.340, 0.335 및 0.200로 추정되었다. 또한 형질간 유전상관의 결과를 살펴보면, 90 kg 도달일령과 일당증체량, 등지방두께 및 등심단면적에서의 유전상관이 각각 -0.992, 0.130, 0.358, 일당증체량과 등지방두께, 등심단면적에서의 유전상관은 각각 -0.142, -0.361, 등지방두께와 등심단면적간에는 -0.243로 나타났다. 90 kg 도달일령과 일당증체량간에 고도의 부의 상관을 보였으며, 90 kg 도달일령과 등지방두께, 등심단면적은 중저도의 정의 상관을 보였으며, 나머지 형질간에는 부의 상관을 보였다. 듀록 선발시 산육형질간 유전상관을 고려한 개량목표 설정이 필요할 것으로 사료된다. The purpose of this study was to estimate genetic parameters for productive traits in Duroc breed. In this study, 40,657 records for productive traits and the pedigree data of 47,974 families were collected from 41 farms registered at the Korean Animal Improvement Association (KAIA) from 2004 to 2011. The REMLf90 program was used to analyze a multiple traits animal model with fixed effects of sex, contemporary group, parity and age at the end of the test as covariate and random effects of animal and residual error. The heritabilities of days to 90 kg (D90KG), average daily gain (ADG), backfat thickness (BF) and eye muscle areas (EMA) were estimated to be 0.334, 0.340, 0.335, and 0.200, respectively. The genetic correlation coefficients were -0.992 between D90KG and ADG, -0.142 between ADG and BF, -0.361 between ADG and EMA, and -0.243 between BF and EMA. Conversely, positive genetic correlations for D90KG with BF and EMA were 0.13 and 0.36, respectively.

홀스타인 선형심사형질에 대한 유전모수 추정

조충일,Mahboob Alam,조광현,노재광,고대영,박경도,이준호,박수봉,최태정 강원대학교 동물생명과학연구소(구 강원대학교 동물자원공동연구소) 2014 동물자원연구 Vol.25 No.2

The objective of this study was to estimate genetic parameters for 18 linear conformation traits and overall conformation score in Holstein cattle. A total of 376,606 records for type traits were collected from 2001 to 2011 from Korea Animal Improvement Association. The model of estimation of variance components and correlations among lactations using VCE included both fixed effects (herd-year-season and stage of lactation parity-wise) and random effect (animal additive genetic). The estimated heritabilities (h2) for capacity class, such as stature, chest width, body depth, angularity, and body condition score were 0.32, 0.16, 0.27, 0.12, and 0.19, respectively. Rump angle and width from rump class also showed h2 of 0.31 and 0.17, respectively. The heritabilities in udder class were mostly low to medium; in which traits were fore udder attachment (0.13), rear udder height (0.17), udder support (0.11), udder depth (0.33), front teat placement (0.17), front teat length (0.21), and rear teat placement (0.21). For feet and legs composite class, the estimated heritabilities for rear leg set, foot angle, rear leg rear view, and locomotion were 0.12, 0.07, 0.08, and 0.03, respectively. The h2 estimated for overall conformation score was 0.16 in the study. The genetic and environmental variance components estimated from this study would be helpful to change from single lactation animal models to multiple lactation animal models in the national genetic evaluation system for the improvement of linear type traits. Moreover, The breeding values obtained using these variance components would be able to be used in the calculation of Korean type production index (KTPI), udder composite (UDC) and, feet and legs composite (FLC).

유전 및 육종 : 국내 두록종 농장간 유전적 연결성 추정

조충일 ( Chung Il Cho ),최재관 ( Jae Kwan Choi ),박병호 ( Byoung Ho Park ),김시동 ( Si Dong Kim ),권오섭 ( Oh Sub Kwon ),최유림 ( You Lim Choi ),최연호 ( Yun Ho Choy ) 한국동물자원과학회(구 한국축산학회) 2012 한국축산학회지 Vol.54 No.5

돼지에서 농장간 유전적 연결성은 다른 농장간 추정 육종가의 비 교를 위해 매우 중요한 지표이다. 본 연구에서는 유전적 연결고리 가 존재하는 6개의 두록 농장에서 수집된 24,971두의 90 kg 도달 일령에 대한 검정자료 및 456,697두의 혈통정보를 이용하였으며, 농장간 연결성은 연결율 수식에 의해 계산하였다. 분석 결과, 두록 농장간 교류를 위하여 총 8두에서 생산된 정액이 사용된 것으로 나타났다. A 농장은 8두의 종돈을 통하여 나머지 5개 농장과 모두 종돈 교류가 이루어졌으며, B-E 농장의 경우 F 농장을 제외한 나머 지 4개 농장과의 종돈 교류가 있었으며, F 농장은 오직 A농장과 혈연적인 연결이 존재하는 것으로 나타났다. 그러나 F 농장은 A농 장과의 연결을 통하여 나머지 다른 농장과 연결성을 갖게 되어 두 록 6개 농장간 연결성이 존재하는 것으로 나타났다. 또한 농장간 연결율이 가장 높은 값은 A농장과 C 농장간의 91.7%로 6개의 두 록 농장 중 농장간 연결율이 가장 높았으며, 반대로 D농장과 F 농 장에서 65.1%로 가장 낮은 연결율을 나타냈다. 국내 6개 두록 종 돈장간 연결율은 65% 이상으로 고도의 유전적 연결성이 존재하는 것으로 나타나 단일 집단의 개념에서 유전평가가 가능하며, 이를 이용하여 농장내외 개체간 상대적 비교를 통해 우수 종축을 선발할 수 있을 것으로 사료된다. The genetic connectedness between herds is an essential requirement to make robust across-herd estimation of the breeding values of the animals. In this study, genetic connectedness between herds was evaluated by a connectedness rating method. A total of 24,971 records of days to 90 kg (D90KG) of the pigs on performance testing programs collected from six herds (labeled from ``A`` to ``F``) of Duroc breed along with pedigree information comprising 456,697 families were used. Results showed that a total of eight boars were used for semen exchange programs among participant farms. Herds ``A`` through ``E`` were found strongly connected among them. But ``F`` herd was genetically connected strongly only with ``A`` herd. The highest average connectedness rating was 91.7% between ``A`` herd and ``C`` herd. The lowest average connectedness rating was 65.1% between ``D`` and ``F``. The concept of a single genetic group comprising six Duroc herds studied is meaningful due to high connectedness rates among them. Therefore, with this high genetic ties between participant Duroc farms, the more accurate genetic evaluation would be possible.

유전 및 육종 : 홀스타인의 유생산형질에 대한 유전모수 추정

조충일 ( Chung Il Cho ),조관현 ( Kwang Hyeon Cho ),최연호 ( Yun Ho Choy ),최재관 ( Jae Kwan Choi ),최태정 ( Tae Jeong Choi ),박병호 ( Byoung Ho Park ),이승수 ( Seung Su Lee ) 한국동물자원과학회(구 한국축산학회) 2013 한국축산학회지 Vol.55 No.1

The purpose of this study was to estimate (co)variance components of three milk production traits for genetic evaluation using a multiple lactation model. Each of the first five lactations was treated as different traits. For the parameter estimation study, a data set was set up including lactations from cows calved from 2001 to 2009. The total number of raw lactation records in first to fifth parities reached 1,416,589. At least 10 cows were required for each contemporary group, herd-year-season effect. Sires with fewer than 10 daughters were discarded. Lactations with 305d milk yield exceeding 15,000 kg were removed. In total, 1,456 sires of cows were remained after all the selection steps. A complete pedigree consisting of 292,382 records was used for the study. A sire model containing herd-year-season, caving age, and sire additive genetic effects was applied to the selected lactation data and pedigree for estimating (co)variance components via VCE. Heritabilities and genetic or residual correlations were then derived from the (co)variance estimates using R package. Genetic correlations between lactations ranged from 0.76 to 0.98 for milk yield, 0.79~1.00 for fat yield, 0.75~1.00 for protein yield. On individual lactation basis, relatively low heritability values were obtained 0.14~0.23, 0.13~0.20 and 0.14~0.19 for milk, fat, and protein yields, respectively. For the combined lactation heritability values were 0.29, 0.28, and 0.26 for milk, fat, and protein yields. The estimated parameters will be used in national genetic evaluations for production traits. 본 연구의 목적은 여러 산차를 이용한 모델을 사용하여 유전평가분석을 하기위하여 3개의 유량생산 형질에 대한 (공)분산 성분을 추정하고자 하였다. 모수추정을 위한 자료는 2001년부터 2009년까지의 검정자료를 이용하였고 원시자료수는 1,416,589개이며 5개의 산차형질에 대해 각각 다른 형질로 가정하여 추정하였다. 동기그룹 내 10두 이하 및 씨수소의 딸소가 10두 미만인 개체는 삭제를 하였으며 305일 유량생산이 15,000kg을 초과하는 비유개체에 대하여 사전 데이터 가공을 실시하였다. 혈통파일은 총292,382개의 혈통자료와 1,456두의 씨수소로 구성되어진 혈통자료가 연구에 사용되었다. Sire 모형은 herd-year-season의 동기그룹과 분만월령 그리고 혈통과 5산까지 상가적 유전효과들이 적용되었으며 VCE를 이용하여 유전 (공)분산이 추정되었다. 유전율과 유전상과 그리고 잔차상관은 R 패키지를 이용하여 계산하였다. 유량에 대한 산차간 유전 상관은 0.76에서 0.98였고, 유지방량은 0.79~0.10, 유단백질량은 0.75~1.00로 나타났다. 각 산차별 유량, 유지방량, 유단백질량은 상대적으로 낮은 유전력인 0.14~0.23, 0.13~0.20이 추정되었으며 산차에 가중치로 결합된 유전력은 각 형질에서 0.29, 0.28, 0.26로 나타났다. 본 연구에서 추정된 모수들은 국가단위 유전평가분석에 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

Control Performance Test of an Electrically-Controlled Variable Valve Timing System Using Servo Motors

조충일(Chung-Il Cho),안형준(Hyeong-Joon Ahn) Korean Society for Precision Engineering 2017 한국정밀공학회지 Vol.34 No.6

자기부상 시스템의 안정성 향상을 위한 와전류 감쇠기의 유한요소해석

조충일(C. I. Cho),황킴덕(K. D. Hoang),유성종(S. J. Yoo),안형준(H. J. Ahn) 한국정밀공학회 2017 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2017 No.5월