Diagnosis of Pigs Producing PSE Meat using DNA Analysis

Stress-susceptible pigs have been known as the porcine stress syndrome (PSS), swine PSS, also known as malignant hyperthermia (MH), is characterized as sudden death and production of poor meat quality such as PSE (pale, soft and exudative) meat after slaughtering. PSS and PSE meat cause major economic losses in the pig industry. A point mutation in the gene coding for the ryanodine receptor (RYR1) in porcine skeletal muscle, also known calcium (Ca$^{2+}$) release channel, has been associated with swine PSS and halothane sensitivity. We used the PCR-RFLP(restriction fragment length polymorphism) and PCR-SSCP (single strand conformation polymorphism) methods to detect the PSS gene mutation (C1843T) in the RYR1 gene and to estimate genotype frequencies of PSS gene in Korean pig breed populations. In PCR-RFLP and SSCP analyses, three genotypes of homozygous normal (N/M), heterozygous carrier (N/n) and homozygous recessive mutant (n/n) were detected using agarose or polyacrylamide gel electrophoresis, respectively. The proportions of normal, carrier and PSS pigs were 57.1, 35.7 and 7.1％ for Landrace, 82.5, 15.8 and 1.7％ far L. Yorkshire, 95.2, 4.8 and 0.0％ for Duroc and 72.0, 22.7 and 5.3％ for Crossbreed. Consequently, DNA-based diagnosis for the identification of stress-susceptible pigs of PSS and pigs producing PSE meat is a powerful technique. Especially, PCR-SSCP method may be useful as a rapid, sensitive and inexpensive test for the large-scale screening of PSS genotypes and pigs with PSE meat in the pork industry.y.

DNA검사기법을 이용한 PSE 돈육 생산 돼지 진단

돼지 골격근 근소포체의 $Ca^{2+}$ 방출통로(calcium - release channel)를 지정하는 ryanodine receptor (RYR1) 유전자의 이상은 악성고열증(malignant hyperthermia, MH)을 유발하고, RYR1 유전자의 점 돌연변이는 돼지 스트레스 증후군(porcine stress syndrome, PSS)과 밀접하게 관련되어 있다. PSS 유전인자 보유 돼지의 90% 이상은 PSE 돈육을 생산하는 것으로 알려져 있어 물퇘지 발생과 생산성 하락으로 경제적 손실을 초래하는 유전적 원인의 PSS 유전자를 검사하여 제거하는 것은 고품질 돼지고기 생산 및 국내 양돈산업의 경쟁력 향상에 매우 중요한 과제라고 할 수 있다. 따라서, 본 연구는 PCR-RFLP 및 PCR-SSCP 기법을 이용하여 PSE 돈육을 생산 하는 PSS 돼지 유전자 진단기술을 개발하고 이를 이용한 국내 종돈 및 교잡 비육돈의 PSS 유전자형 출현빈도를 파악하고자 수행하였다. 돼지 PSS의 원인이 되는 RYR 유전자의 단일염기 돌연변이 (RYR1 C1843T)를 포함하는 DNA 영역을 PCR로 증폭한 후 RFLP 및 SSCP 기법을 이용하여 분석한 결과 동형접합체의 정상 개체(N/N), 이형접합체의 잠재성 개체(N/n)그리고 열성의 돌연변이 유전자를 동형접합체 상태로 갖는 PSS 감수성 개체(n/n)에 각각 특이적인 RFLP 및 SSCP 유전자형이 검출되어 PSS 저항성, 잠재성 및 감수성 개체의 정확한 판별이 가능하였다. 돼지 주요 품종 집단내 PSS유전자형 출현빈도를 조사한 결과 Landrace는 PSS저항성 개체가 57.1%, 잠재성 개체가 35.7%그리고 PSS 감수성 개체의 출현 비율은 7.1%로 분석되었고 L. Yorkshire는 82.5, 15.8 및 1.7%, Duroc은 95.2, 4.8 및 0.0%로 각각 조사되었다. 비육용 교잡돈은 정상 개체가 72.0%, 잠재성 개체가 22.7% 그리고 PSS 감수성 개체는 5.3%였다. 특히, PCR-SSCP 기법을 이용한 RYR1 유전자 돌연변이 검출 방법은 보다 신속 간편하면서도 상대적으로 분석비용이 저렴한 정확성이 높은 PSS 돼지 진단기술로서 대규모 돼지집단 검색이나 RFLP 방법으로 판정이 불확실한 시료의 재검에 효율적으로 이용할 수 있을 것으로 판단된다.