• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제32권9호
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• pp.1349-1354
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• 2019

Objective: The objective of this study was to determine the best approach for handling missing records of first to successful insemination (FS) in Japanese Black heifers. Methods: Of a total of 2,367 records of heifers born between 2003 and 2015 used, 206 (8.7%) of open heifers were missing. Four penalty methods based on the number of inseminations were set as follows: C1, FS average according to the number of inseminations; C2, constant number of days, 359; C3, maximum number of FS days to each insemination; and C4, average of FS at the last insemination and FS of C2. C5 was generated by adding a constant number (21 d) to the highest number of FS days in each contemporary group. The bootstrap method was used to compare among the 5 methods in terms of bias, mean squared error (MSE) and coefficient of correlation between estimated breeding value (EBV) of non-censored data and censored data. Three percentages (5%, 10%, and 15%) were investigated using the random censoring scheme. The univariate animal model was used to conduct genetic analysis. Results: Heritability of FS in non-censored data was $0.012{\pm}0.016$, slightly lower than the average estimate from the five penalty methods. C1, C2, and C3 showed lower standard errors of estimated heritability but demonstrated inconsistent results for different percentages of missing records. C4 showed moderate standard errors but more stable ones for all percentages of the missing records, whereas C5 showed the highest standard errors compared with noncensored data. The MSE in C4 heritability was $0.633{\times}10^{-4}$, $0.879{\times}10^{-4}$, $0.876{\times}10^{-4}$ and $0.866{\times}10^{-4}$ for 5%, 8.7%, 10%, and 15%, respectively, of the missing records. Thus, C4 showed the lowest and the most stable MSE of heritability; the coefficient of correlation for EBV was 0.88; 0.93 and 0.90 for heifer, sire and dam, respectively. Conclusion: C4 demonstrated the highest positive correlation with the non-censored data set and was consistent within different percentages of the missing records. We concluded that C4 was the best penalty method for missing records due to the stable value of estimated parameters and the highest coefficient of correlation.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제32권7호
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• pp.913-921
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• 2019

Objective: The objectives of this study were to compare identified informative regions through two genome-wide association study (GWAS) approaches and determine the accuracy and bias of the direct genomic value (DGV) for milk production traits in Korean Holstein cattle, using two genomic prediction approaches: single-step genomic best linear unbiased prediction (ss-GBLUP) and Bayesian Bayes-B. Methods: Records on production traits such as adjusted 305-day milk (MY305), fat (FY305), and protein (PY305) yields were collected from 265,271 first parity cows. After quality control, 50,765 single-nucleotide polymorphic genotypes were available for analysis. In GWAS for ss-GBLUP (ssGWAS) and Bayes-B (BayesGWAS), the proportion of genetic variance for each 1-Mb genomic window was calculated and used to identify informative genomic regions. Accuracy of the DGV was estimated by a five-fold cross-validation with random clustering. As a measure of accuracy for DGV, we also assessed the correlation between DGV and deregressed-estimated breeding value (DEBV). The bias of DGV for each method was obtained by determining regression coefficients. Results: A total of nine and five significant windows (1 Mb) were identified for MY305 using ssGWAS and BayesGWAS, respectively. Using ssGWAS and BayesGWAS, we also detected multiple significant regions for FY305 (12 and 7) and PY305 (14 and 2), respectively. Both single-step DGV and Bayes DGV also showed somewhat moderate accuracy ranges for MY305 (0.32 to 0.34), FY305 (0.37 to 0.39), and PY305 (0.35 to 0.36) traits, respectively. The mean biases of DGVs determined using the single-step and Bayesian methods were $1.50{\pm}0.21$ and $1.18{\pm}0.26$ for MY305, $1.75{\pm}0.33$ and $1.14{\pm}0.20$ for FY305, and $1.59{\pm}0.20$ and $1.14{\pm}0.15$ for PY305, respectively. Conclusion: From the bias perspective, we believe that genomic selection based on the application of Bayesian approaches would be more suitable than application of ss-GBLUP in Korean Holstein populations.

• 한국산림과학회지
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• 제100권3호
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• pp.367-373
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• 2011

낙엽송(Larix kaempferi)의 종자에 대한 수요는 증가하고 있으나 채종원에서의 종자생산량은 저조한 실정이다. 종자생산량을 증가시키기 위하여 42년생의 낙엽송 채종목에 환상박피처리를 한 결과 처리목에서 착과량과 착과목 비율이 무처리목에 비해 매우 높게 나타나 환상박피의 처리효과가 명확하였다. 환상박피처리에 의한 낙엽송 채종목의 대사물질 변화를 무처리간 비교분석하기위하여 GC/MS를 이용하여 주관부위의 흉고높이에서 체관부를 포함한 형성층조직 내의 대사물질을 분석하였다. 환상박피 처리목에서 14종의 극성 및 비극성 물질의 함량이 무처리목에 비해 유의적으로 차이가 있는 것으로 나타났다. 환상박피 처리에 의해 인산, sucrose, pimaric acid와 미지 물질 2종의 함량이 무처리목에 비해 상대적으로 증가하였고, malic acid, inositol, 2종의 2당류, 11-trans-Octadecenoic acid 및 4종의 미지 물질 함량은 상대적으로 감소한 것으로 나타났다. 또한 환상박피 처리 목은 무처리목에 비해 유의적으로 높은 전질소 함량을 나타냈다. 이러한 연구결과는 환상박피 처리에 의한 대사물질의 변화에 대한 정보를 제공하고 나아가 낙엽송 종자 생산 증진을 위한 연구에 이용될 수 있을 것이다.

• 한국동물생명공학회지
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• 제37권4호
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• pp.292-297
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• 2022

Direct injection of CRISPR/Cas9 into zygotes enables the production of genetically modified nonhuman primates (NHPs) essential for modeling specific human diseases, such as Usher syndrome, and for developing novel therapeutic strategies. Usher syndrome is a rare genetic disease that causes loss of hearing, retinal degeneration, and problems with balance, and is attributed to a mutation in MYO7A, a gene that encodes an uncommon myosin motor protein expressed in the inner ear and retinal photoreceptors. To produce an Usher syndrome type 1B (USH1B) rhesus macaque model, we disrupted the MYO7A gene in developing zygotes. Identification of appropriately edited MYO7A embryos for knockout embryo transfer requires sequence analysis of material recovered from a trophectoderm (TE) cell biopsy. However, the TE biopsy procedure is labor intensive and could adversely impact embryo development. Recent studies have reported using cell-free DNA (cfDNA) from embryo culture media to detect aneuploid embryos in human in vitro fertilization (IVF) clinics. The cfDNA is released from the embryo during cell division or cell death, suggesting that cfDNA may be a viable resource for sequence analysis. Moreover, cfDNA collection is not invasive to the embryo and does not require special tools or expertise. We hypothesized that selection of appropriate edited embryos could be performed by analyzing cfDNA for MYO7A editing in embryo culture medium, and that this method would be advantageous for the subsequent generation of genetically modified NHPs. The purpose of this experiment is to determine whether cfDNA can be used to identify the target gene mutation of CRISPR/Cas9 injected embryos. In this study, we were able to obtain and utilize cfDNA to confirm the mutagenesis of MYO7A, but the method will require further optimization to obtain better accuracy before it can replace the TE biopsy approach.

• 한국산림과학회지
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• 제112권2호
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• pp.145-156
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• 2023

본 연구에서는 -18℃ 및 4℃에서 18년간 저장된 소나무 종자 963개에 대해 FT NIR 스펙트럼을 조사하여 7개 머신러닝 방법(XGBoost, Boosted Tree, Bootstrap Forest, Neural Networks, Decision Tree, Support Vector Machine, PLS-DA)을 이용한 종자발아 예측모델을 만들고, 그 성능을 비교하였다. XGBoost 및 Boosted Tree 모델의 예측성능이 가장 우수하였으며, 정확도, 오분류율 및 AUC 값은 각각 0.9722, 0.0278, 0.9735과 0.9653, 0.0347, 0.9647이었다. 2개 모델에서 종자발아 유무를 예측하는 데 있어 상대적 중요도가 높았던 54개 파수 변수들에 대한 파장대는 크게 6개(811~1,088 nm, 1,137~1,273 nm, 1,336~1,453 nm, 1,666~1,671 nm, 1,879~2,045 nm, 2,058~2,409 nm) 그룹으로 나눌 수 있었으며, 방향족 아미노산, 셀룰로스, 리그닌, 전분, 지방산 및 수분과 관련된 것으로 추정되었다. 이상의 결과를 종합할 때, 본 연구에서 얻어진 FT NIR 스펙트럼 데이터과 2개의 머신러닝 모델은 소나무 저장종자의 발아 유무를 정확도 96% 이상으로 예측할 수 있기에 장기저장 종자 유전자원의 비파괴적 활력검정에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 생각된다.

• 환경생물
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• 제40권4호
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• pp.525-549
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• 2022

개체군은 진화적 단위이자 개체군 통계적 단위로서, 생물학적 침입의 과정은 개체군의 생태적, 진화적 동태에 기인한다. 개체군의 공간구조는 개체군 동태에 영향을 줄 수 있으며, 분산이 반드시 동반되는 생물학적 침입에 대한 연구에서는 공간구조를 고려할 필요가 있다. 메타개체군 이론은 공간구조를 가진 개체군에 대한 대표적인 접근으로, 주로 생태학 및 진화생물학 연구에 활용되고 있다. 메타개체군은 공간적 구조를 가진 개체군의 동의어로 여겨지기도 하지만, 용어의 모호한 사용을 피하기 위해서는 절멸 가능성이 고려되는 경우에 한해 정의되어야 한다는 비판이 있다. 침입 초기 단계의 개체군은 높은 절멸 가능성을 가지는 경우가 많으므로, 메타개체군 이론을 적용하기에 용이하다. 한편, 침입 초기 개체군의 생태적·유전적 특성은 분산의 영향을 크게 받기 때문에, 메타개체군 이론은 개체군 수준에서 침입성의 변화와 침입 가능성을 설명하는 강력한 도구가 될 수 있을 것으로 생각된다. 그러나, 한국에서 침입생물에 대한 생태학적 연구는 주로 종 수준의 분포 변화에 대해 이루어지고 있고, 메타개체군 개념을 적용한 경우가 드문 실정이다. 메타개체군 이론을 활용한다면, 국내 연구가 상대적으로 미진했던 개체군 단위의 침입 기작을 보다 상세히 규명할 수 있을 것으로 생각된다. 본 연구에서는 실제 침입생물에 미치는 메타개체군의 영향을 쉽게 파악하기 위해 침입생물 메타개체군이 자연적인 분산 거리를 넘어서 연결되는지 여부에 따라 장거리와 중거리 두 가지 규모로 나누는 체계를 활용할 것을 제안하였다. 메타개체군 개념에 입각한 침입생물 연구가 침입의 기작을 이해하고 장래의 침입 리스크를 예측·관리하는 데에 도움을 줄 것으로 기대한다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.267-267
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• 2022

Glutinous rice is a key grain quality trait occupying an important part during rice processing in most rice growing areas. Amylose content (AC) of rice determine eating quality which is one of the major traits in rice breeding program. In this study, a gene pyramiding approach was used to introduce two dull genes, responsible for low amylose contents, for glutinous rice breeding using marker assisted selection (MAS). Two dull genes were located on chromosome 6 (wx-mq, AC: 12.7 %) and chromosome 10 (du1, AC: 10.3%), respectively. To test whether these two dull genes have an epistatic interaction, we developed an F₂ population by crossing two nearly isogenic lines(NILs) harboring wx-mq and du1. Gene based marker and KASP marker were used to select NILs(NIL-nor, NIL-wxmq, NIL-du1, and NIL-wxmq/du1) from the F2 population. A two-way ANOVA revealed an epistatic interaction between the two genes in the F2 population. The mean of Amylose contents for NIL-nor, NIL-wxwq, NIL-(du1, and NIL-wxmq/du1 were 17.3%, 12.5%, 9.7%, and 7.2%, respectively. This interaction was confirmed by an analysis of NILs indicating that both genes are involved in the same genetic mechanism controlling amylose contents. This result will be useful for rice breeding related to amylose content.

• 식물병연구
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• 제30권2호
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• pp.124-130
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• 2024

Stemphylium vesicarium에 의해 발병하는 잎마름병은 마늘재배에 있어 전 세계적으로 가장 중요한 곰팡이 병 중 하나이며, 종자의 품질과 수확량을 감소시킨다. 병 저항성 품종의 재배는 화학 농약의 사용을 감소시키고, 작물 손실을 최소화하는 데 효율적인 방법이다. 본 연구는 잎마름병 저항성 마늘 유전자원을 발굴하기 위하여, 20점의 마늘 유전자원의 잎마름병에 대한 저항성을 조사하기 위하여 실험하였다. 온실에서 재배한 4엽기 유묘의 잎을, 접종 직전에 탈지하지 않은 비흡수성 재질의 솜으로 문지른 후에 멸균한 1/2 농도의 PDB 용액으로 수확한 S. vesicarium KACC 44530 균주의 포자현탁액(3.0×10⁵ spores/ml)을 분무하여 접종하였다. 그리고 접종 3-7일 후에 잎에 발생한 잎마름병의 병반면적률(%)을 조사하였다. 이때 저항성 및 감수성 대조 품종으로 '남도'와 '대서' 마늘이 사용되었다. 실험한 유전자원 중에서, IT245512, IT245528 및 IT244068은 잎마름병에 가장 높은 저항성을 보였으며, 유전자원 IT257134와 IT253043은 잎마름병에 대하여 가장 높은 감수성을 나타내었다. 본 연구에서 선발한 저항성 유전자원은 잎마름병 저항성 육종 시스템에 유용한 자원으로 이용될 수 있을 것이다.

• 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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• 제30권5_6호
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• pp.444-453
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• 2003

최근 생명공학(BT)에 대한 관심이 집중되면서, 새로운 생리활성 물질을 찾거나 유전자 정보를 분석하기 위한 목적으로 전기영동 젤의 영상 분석 기술에 대한 요구가 급증하고 있다. 이를 위해서는 젤 영상의 레인에서 각 밴드의 위치와 양을 정확히 측정해야 한다. 기존 연구에서는 주로 레인의 프로파일에서 피크를 탐색하는 접근방법을 사용하는데, 이 피크의 위치는 밴드에 있는 최대 자기 화소의 위치도 아니고 더욱이 밴드 무게중심의 위치도 아니기 때문에 밴드의 대표 위치로 인정하기 어렵다. 또한, 피크 추출을 쉽게 하기 위해 다양한 영상 향상 처리를 적용하기 때문에 밴드의 양을 측정하기에는 부적절한 경우가 많다. 본 논문에서는 영상의 상대적인 밝기를 변화시키지 않으면서 먼저 밴드의 영역을 추출한 후, 밴드 영역의 밝기 합으로 양을 구하고 이의 무게중심을 밴드 위치로 정하는 방식을 채택한다. 실제로, 먼저 젤 영상 히스토그램에 엔트로피기반 임계치를 설정하여 레인을 추출한 후, 밴드 영역 추출을 위해 서로 다른 세 가지 방법을 시도한다. 첫째, 추출된 레인을 이등분하는 중심선을 탐색하여 피크와 밸리를 찾고, 피크의 상하 밸리를 각 밴드의 최소 포함 박스영역으로 지정하는 방법(MER), 둘째, 앞의 방법에서와 같이 구한 피크를 영역 성장의 시드로 사용하여 이웃하는 밴드와의 중첩을 해결하면서 밴드 영역을 추출하는 방법(RG-1), 셋째, 이와 달리 레인을 삼등분하는 두 탐색선에서 피크를 찾고 동일한 밴드에 속하는 피크 쌍을 결정한 후 영역을 성장하는 방법(RG-2)을 제안한다. 이상의 세 방법을 비교하기 위해 밴드의 위치 및 양을 측정한 결과, 밴드 위치의 평균 오차는 레인의 길이를 단위 크기로 정규화 할 때, MER 방법이 6%, RG-1 방법이 3%, RG-2 방법이 1%로 나타났다. 또한, 밴드 양의 평균 오차는 레인 내 밴드들의 양의 합을 단위 크기로 정규화 할 때, MER 방법이 8%, RG-1 방법이 5%, RG-2 방법이 2%로 나타났다. 결과적으로, RG-2 방법이 밴드의 위치 및 양 추출에 있어서 정확도가 가장 높은 것으로 판명되었다.

• 비교문화연구
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• 제52권
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• pp.277-312
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• 2018

1940년대와 50년대에 등장한 1차 사이버네틱스 이론은 관찰 주체를 배제한 채 관찰하고자 하는 대상에 대한 객관적이고 보편적인 작동 메커니즘을 연구하는 방법론이다. 반면에 1970년대에 등장한 2차 사이버네틱스 이론은 시스템을 관찰하는 관찰자의 인식론적 구조 자체를 연구 대상으로 여기면서 인식 방식의 주관성, 개별성, 다양성을 인정하는 방법론이다. 훔베르토 마투라나와 프란시스코 바렐라는 2차 사이버네틱스의 탐구 영역을 인간 관찰자로 대표되는 생물학적 시스템의 작동 메커니즘 연구로 확대한다. 그들은 살아있는 시스템이 지닌 자기 조직화와 자기 재생산 메커니즘을 규명하는 일을 2차 사이버네틱스의 핵심적 연구 과제로 여긴다. 생물학적 시스템이 지닌 자기생산 능력을 기계적으로 재현하는 시스템 탐구는 통제 메커니즘 연구를 새로운 단계로 나아가게 하므로 3차 사이버네틱스라고 불릴만하다. 1차 사이버네틱스가 관찰자를 배제한 채 객관적 시스템에 대한 통제 기제를 탐구하고 2차 사이버네틱스는 인간으로 대변되는 생물학적 작동 메커니즘을 탐구한다면 3차 사이버네틱스에서는 살아 움직이는 시스템을 인위적으로 재창조하는 생명-기계 융합 시스템을 연구한다. 생물학적 시스템의 기계적 재생산을 현실화하는 일은 클라우스 슈밥의 4차 산업 혁명이나 에릭 브린욜프슨과 앤드루 맥아피가 제안하는 제2 기계 시대의 핵심적 화두 중 하나이다. 자기생산의 인위적 재현이 가능하게 되면 인간중심주의에서 인간과 기계가 다양한 형태로 결합되는 포스트휴먼 시대로 나아간다. 미국 소설가 딘 쿤츠의 소설 "악마의 씨앗"은 기계의 자기생산 능력을 주제로 삼는다. 1973년판과 이를 개정한 1997판를 비교하면 작가의 논점이 2차 사이버네틱스에서 3차 사이버네틱스로 변하고 있음을 읽을 수 있다. 1973년판에서는 과학 기술에 대한 공포심을 보여주는 인간 관찰자와 기술 만능을 주창하는 인공지능 프로테우스의 차이가 부각되나 궁극적으로는 인간 관찰자가 담론의 주도권을 행사하고 있다. 1973년에 비해 훨씬 기술 지배력이 강화된 1997년도에 출판된 수정본에서는 과학 기술에 대해 공포감을 느끼는 인간 화자는 사라지고 기술 만능을 자랑하는 인공지능 프로테우스가 처음부터 끝까지 이야기를 주도한다. 더 나아가 그는 첨단 지능뿐 아니라 인간 주인공 수잔에게 성적 갈망을 표출하는 남성적 정체성을 획득하여 더 이상 인간의 통제 대상으로 이용되는 기계가 아닌 이성을 욕망하는 능동적 주체가 된다. 남성 정체성 획득은 프로테우스의 기계적 자율성이 극대화됨을 의미한다. 여기서 우리가 주목할 만한 일은 프로테우스가 만든 인공지능 아이는 과학기술을 활용한 우생학이 앞으로 도래할 미래에 보편화될 수 있다는 우려를 낳게 하는 존재라는 사실이다. 프로테우스는 인간의 유전병을 고치고 유전자를 변형하여 완벽한 신체를 꿈꾼다. 또한 방대한 첨단 지성을 인간-기계 생명체에 주입하여 최고의 지성을 갖추도록 기획한다. 즉 그는 상품가치를 지닌 우수한 신체적 조건과 지적 자질을 기계적으로 재현하는 능력을 갖춘다는 측면에서 디지털 표준화를 추구한다. 결국 이런 기술적 우생학은 고전적 휴머니즘이 지닌 장점에 심각한 위해를 가하는 결과를 초래한다. 인간은 양도할 수 없는 자기 운명의 주관자가 아니라 언제든지 공학적으로 변경 가능한 구성물로 전락할 위험성을 동반하기 때문이다.