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논문KCI 등재

MS 마커 다형성을 이용한 칡소의 유전적 다양성 및 병목현상 분석

Genetic Diversity and Bottleneck Analysis of Chikso Based on Microsatellite Marker Polymorphism

박연수|김은성|김상우|김도현|박병호|정대진|박미나|정경섭|최태정|오재돈|서상원|백준종
농업생명과학연구원 (Institute of Agriculture & Life Science, Gyeongsang National University)|2021|농업생명과학연구 (Journal of Agriculture & Life Science)|제55권 제1호|pp. 83-90|DOI https://doi.org/10.14397/jals.2021.55.1.83

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유전적 다양성Genetic diversity병목현상칡소ChiksoMicrosatellite markerMS 마커유전적 부동Bottleneck effectGenetic drift

초록

본 연구는 한우와 함께 우리의 고유유전자원임에도 불구하고 한우에 비해 산업적 활용이 미흡한 칡소집단의 유전적 다양성과 특성을 파악하고자실시하였다. 또한 멸종위기까지 처했던 칡소가 복원사업을 통해 일정 수준의 축군 확보에 성공하였지만 이 과정에서 유전적 다양성의 증감에따른 유전적 병목현상 등의 현황을 파악하기 위해 11개의 MS 마커 유전자형을 이용해 분석을 수행했다. 관측(HObs) 및 기대 이형접합율(HExp)의평균은 0.753, 0.765였으며, 다형정보지수(PIC)값은 0.732로 유전적 다양성은 비교적 높게 유지되고 있었다. 하디-바인베르크 평형(HWE) 검정결과11개 좌위 중 5개 좌위는 유전적 평형 상태에서 유의적으로(p<0.05) 이탈해 있음을 확인했다. 칡소집단의 병목현상 여부를 검정하고자 11개좌위의 대립유전자형을 3가지 변이 모델 IAM (Infinite Allele Model), SMM (Stepwise Mutation Model) 및 TPM (Two-Phase Mutation Model) 방법으로 추정했다. 본 연구에서 세 가지 검정 모두 칡소집단이 변이부동평형(Mutation Drift Equilibrium)에서 유의적으로 높게 이탈해 있음을보였으며 이는 최근 유전적 병목현상이 발생했음을 시사한다. 희소 대립유전자 발생비율 검정결과 칡소 집단은 유전적 병목현상이 발생했음을 시사하는 모드변화(mode shifted) 분포를 보였다. 본 연구는 칡소를 대상으로 유전적 병목현상 여부를 분석한 최초의 보고이며 제시된 자료들은새로운 육종소재로서 칡소의 활용과 이를 기반으로 한우산업의 다양한 육종 및 브랜드화 전략을 수립하는데 기초자료로 유용하게 활용 될 것으로기대된다.

Abstract

This study was conducted to identify the genetic diversity and characteristics of the Chikso population that is underutilized in Korea beef industry compared to Hanwoo despite being the indigenous cattle genetic resource of Korea. However, although the Chikso population, which was endangered, succeeded in securing a moderate level of herds through the restoration project. Alleles of 11 MS loci were analyzed to determine the genetic diversity and bottleneck event of the Chikso population during restoration project. The mean observed and expected heterozygosity were 0.753(HObs) and 0.765(HExp), respectively, while the mean polymorphic information content (PIC) was 0.732. Thus, the genetic diversity of Chikso population remained relatively high. Using the Hardy-Weinberg equilibrium (HWE) test, 5 out of loci significantly (p<0.05) deviated from the genetic equilibrium. In order to test the mutation drift equilibrium in Chikso population using 11 loci genotypic data, three mutation models of microsatellite evolution were assumed IAM (Infinite Allele Model), SMM (Stepwise Mutation Model) and TPM (Two-Phase Mutation Model). All three tests in this study showed that the Chikso population deviated significantly from the mutation drift equilibrium, suggesting that a recent genetic bottleneck occurred. Furthermore, the qualitative test of allele frequency distribution in Chikso population revealed a strong mode shift from the normal L-shaped form suggesting that the population had experienced genetic bottleneck in the recent past. The present study is the first report in demonstrating the genetic basis for the demographic bottlenecks in a Chikso population. These results are considered to be an important essential data for eastablishing various breeding and branding strategies of the Korean beef industry based on the use of Chikso as a new breeding genetic resource.

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