• Animal Bioscience
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• 제37권5호
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• pp.795-806
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• 2024

Objective: Karan Fries (KF), a high-producing composite cattle was developed through crossing indicine Tharparkar cows with taurine bulls (Holstein Friesian, Brown Swiss, and Jersey), to increase the milk yield across India. This composite cattle population must maintain sufficient genetic diversity for long-term development and breed improvement in the coming years. The level of linkage disequilibrium (LD) measures the influence of population genetic forces on the genomic structure and provides insights into the evolutionary history of populations, while the decay of LD is important in understanding the limits of genome-wide association studies for a population. Effective population size (N_e) which is genomically based on LD accumulated over the course of previous generations, is a valuable tool for e valuation of the genetic diversity and level of inbreeding. The present study was undertaken to understand KF population dynamics through the estimation of N_e and LD for the long-term sustainability of these breeds. Methods: The present study included 96 KF samples genotyped using Illumina HDBovine array to estimate the effective population and examine the LD pattern. The genotype data were also obtained for other crossbreds (Santa Gertrudis, Brangus, and Beefmaster) and Holstein Friesian cattle for comparison purposes. Results: The average LD between single nucleotide polymorphisms (SNPs) was r² = 0.13 in the present study. LD decay (r² = 0.2) was observed at 40 kb inter-marker distance, indicating a panel with 62,765 SNPs was sufficient for genomic breeding value estimation in KF cattle. The pedigree-based N_e of KF was determined to be 78, while the N_e estimates obtained using LD-based methods were 52 (SNeP) and 219 (genetic optimization for N_e estimation), respectively. Conclusion: KF cattle have an N_e exceeding the FAO's minimum recommended level of 50, which was desirable. The study also revealed significant population dynamics of KF cattle and increased our understanding of devising suitable breeding strategies for long-term sustainable development.

• 한국초지조사료학회지
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• 제38권2호
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• pp.106-111
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• 2018

본 연구는 고창증 발병으로 폐사된 저지종 젖소의 반추위액과 캐놀라가 장착한 저지종 젖소의 반추위액을 샘플링하여 반추위 내 미생물 균총의 급작스런 변화에 따른 반추위 발효와 고창증 발병간에 연관성을 알아보고자 진행되었다. 채취한 반추위액 샘플은 PowerMax Soil DNA Isolation Kit (MO BIO Inc., CA, USA)를 이용하여 DNA를 추출한 후 PicoGreen (Turner BioSystems, Inc., CA, USA)과 Nanodrop spectrophotometer (ND-1000, NanoDrop Technologies Inc., DE, USA)를 이용하여 260/280 nm와 260/230 nm 흡광도 값을 측정하였다. DNA를 정량분석하고 $MiSeq^{TM}$ platform (Illumina, CA, USA)을 이용한 장내 미생물 균총의 다양성 분석을 마크로젠(Macrogen Inc., Seoul)에 의뢰하여 실시하였다. 반추위액 내 미생물 균총 분석 결과, 전분 분해균의 경우 고창증 발병으로 인한 폐사우의 반추위 내에서 R. bromii가 우점 하였으며, R. bromii, B. pseudolongum, B. merycicum 및 B. fibrisolvens 등과 같은 전분 분해균들이 정상우 대비 36배 높았다. 반면 반추위 발효와 밀접한 관련이 있는 F. succinogenes, R. albus 및 R. flavefaciens 등과 같은 대표적인 섬유소 분해균 비율은 정상우에서 고창증 발병으로 인한 폐사우 대비 12배 높았다. 이와 같은 결과를 볼 때, 반추위 내 균총 가운데 R. bromii, B. pseudolongum, B. merycicum 및 B. fibrisolvens 등과 같은 전분 분해균들의 급격한 증가가 반추위 내 pH 저하 및 가스 생성 증가를 초래했고 이는 저지종 젖소의 고창증 발병으로 인한 폐사와 밀접한 연관이 있었을 것으로 판단된다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제55권1호
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• pp.13-18
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• 2013

본 연구는 농협 한우개량사업소 후대검정우 552두의 도체중, 배최장근단면적, 등지방두께 및 근내지방도를 측정한 후 고밀도 SNP 패널(777K)을 사용하여 유전체 혈연 행렬(Genetic Relationship Matrix, GRM)을 추정하고 GBLUP (Genomic Best Linear Unbiased Prediction) 방법으로 GEBV (Genomic Estimated Breeding Value)를 구하여 교차 검증(Cross-validation) 방법으로 그 정확도를 추정함으로써 유전체 선발 기법을 한우 유전평가 체계에 적용하기 위한 기초자료로 이용하고자 수행하였다. 교차 검증 방법으로 각 형질별로 추정된 유전체 육종가의 정확도는 0.915~0.957로 상당히 높게 추정되었다. 대립유전자의 빈도로 계산된 유전체 혈연 행렬을 이용하여 GBLUP 방법으로 추정된 육종가 정확도의 최대 차이는 후대검정우 534두에 대하여 도체중, 배최장근단면적, 등지방 두께 및 근내지방도 순으로 각각 9.56%, 5.78%, 5.78% 및 4.18% 정도의 수준으로 상승했고, 혈통 기록상의 모든 개체 3,674두에 대해서는 형질 별로 최대 13.54%, 6.50%, 6.50% 및 4.31% 정도의 수준으로 증가한 결과가 추정되었다. 이는 한우 보증씨수소의 선발 시스템에서 아직 표현형 자료를 생산할 수 없는 당대검정 후보축 대한 집단을 조성할 때 유전체 정보를 이용한 사전 선발을 활용하면 기존의 상대적으로 낮았던 육종가의 정확도의 상승 효과와 세대 간격의 단축으로 인하여 유전적 개량량을 증대시킬 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서 genomic breeding value 추정을 위하여 조성된 집단의 경우는 후대 검정우 집단으로서 개체들 간의 혈연관계가 높으며, 이미 전통적인 BLUP 방법으로도 상당히 높은 정확도를 가진 집단을 이용하였다. 그러나, 현재 한우 집단에 대한 유전체 자료 구축 시 이용할 수 있는 정확한 자료는 후대검정우 집단 외에는 참조 집단을 조성할 수 있는 대안이 없으므로, 지속적인 유전체 검정을 위해서는 다양한 유전적 조성이 구축된 참조 집단을 구축해야 할 것으로 사료된다. 또한 유전체 검정을 통한 정확도 상승효과를 기대하기 위해서 지속적으로 참조 집단의 크기를 늘릴 필요성이 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.537-545
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• 2018

본 연구에서는 메밀의 발아초기에 발현되는 전사체의 다양한 정보 수집을 위해 양절메밀과 대관 3-3호의 RNA를 추출하여 전사체 분석을 수행하였다. 제주산 양절메밀과 대관3-3호의 종자 및 발아 후 12, 24, 36시간별로 total RNA를 추출하고, llumina Hiseq 2000 플랫폼을 사용하여 시퀀싱 하였다. SolexaQA package의 DynamicTrim과 LengthsORT 프로그램으로 이용하여 raw 데이터 분석을 실시한 후, 어셈블리(assembly)와 annotation을 수행하였다. RNA-seq raw 데이터로부터 약 84.2%, 81.5%에 해당하는 16.5Gb, 16.2Gb의 transcriptome 데이터를 확보하였다. 47Mb에 해당하는 43,494개의 대표적인 전사체(representative transcripts)를 확보하였고, 그 중에서 annotation DB와 서열 유사도를 갖는 서열은 23,165개로 확인되었다. 메밀의 representative transcripts 유전자의 유전자 온톨로지(gene ontology) 분석결과, biological process는 metabolic process (49.49%)에서, cellular components는 cell (46.12%)에서, molecular function은 catalyltic activity (80.43%)에서 유전자가 많이 분포되어 있는 것을 확인하였다. 종자의 발아에 관련된 gibberellin receptor GID1C의 경우에는 양절메밀, 대관 3-3호의 발현양이 모두 시간이 지남에 따라 증가되는 것을 확인할 수 있었으며, gibberellin 20-oxidase1의 경우에는 양절메밀에서는 발아 후 12 시간이내에 증가되었으나, 대관 3-3호에서는 36시간까지 유전자 발현양 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 제주산 메밀의 발아초기 단계별 전사체 분석 데이터는 종간의 기능적, 형태학적 차이를 일으키는 메커니즘 규명에 도움을 줄 것으로 사료된다.

• Genomics & Informatics
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• 제16권2호
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• pp.36-41
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• 2018

Kawasaki disease (KD) is an acute febrile vasculitis predominately affecting infants and children. The dominant incidence age of KD is from 6 months to 5 years of age, and the incidence is unusual in those younger than 6 months and older than 5 years of age. We tried to identify genetic variants specifically associated with KD in patients younger than 6 months or older than 5 years of age. We performed an age-stratified genome-wide association study using the Illumina HumanOmni1-Quad BeadChip data (296 cases vs. 1,000 controls) and a replication study (1,360 cases vs. 3,553 controls) in the Korean population. Among 26 candidate single nucleotide polymorphisms (SNPs) tested in replication study, only a rare nonsynonymous SNP (rs4365796: c.1106C>T, p.Thr369Met) in the lymphoid enhancer binding factor 1 (LEF1) gene was very significantly associated with KD in patients younger than 6 months of age (odds ratio [OR], 3.07; $p_{combined}=1.10{\times}10^{-5}$), whereas no association of the same SNP was observed in any other age group of KD patients. The same SNP (rs4365796) in the LEF1 gene showed the same direction of risk effect in Japanese KD patients younger than 6 months of age, although the effect was not statistically significant (OR, 1.42; p = 0.397). This result indicates that the LEF1 gene may play an important role as a susceptibility gene specifically affecting KD patients younger than 6 months of age.

• 한국가금학회지
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• 제41권4호
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• pp.287-296
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• 2014

조류의 난포 성장은 호르몬의 작용에 따라 크기가 달라져 각각의 단계를 이루며 성장하게 된다. 난의 성숙에 관련된 유전자는 난 단백질 생산과 산란률에 밀접한 관련이 있으며, 이를 유전자 발현 측면에서 심도 있는 고찰이 필요가 있다. 본 연구는 NGS를 이용한 RNA-seq 데이터를 이용하여 유전자의 발현량과 유전자 상호 구조에 대한 분석을 실시하여 난의 발달 과정에 필요한 유전자군을 조사하였다. 본 실험에 사용된 개체는 한국 재래계 흑색계통이 사용되었고, 비교조직은 미성숙란과 성숙란의 RNA를 추출하여 유전자의 발현 양상을 살펴봄으로 난의 성숙에 필요한 유전자의 발현 양상을 보고자 하였다. 실험을 위해 Total RNA를 추출하였고, HiSeq 2000 platform을 사용하여 염기서열을 분석하고, Tuxedo Protocol과 DAVID 프로그램을 통해 유전자의 기능과 상호간의 연관관계를 예측하였다. 탐색된 유전자군은 미성숙란과 성숙란 간에 많은 차이를 보이고 있는 유전자군을 탐색한 결과, 315개의 발현이 다르게 나타나는 것으로 보이고 있으며, GO 분석을 통하여 기능면에서 미성숙란과 성숙란에서 확연히 구분되는 유전자 발현 양상을 확인할 수 있었다. 이들 결과를 통하여 향후 난성숙 과정을 이해하고, 계란 품질 향상을 위한 마커 개발을 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제33권10호
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• pp.1544-1557
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• 2020

Objective: Genomic selection (GS) is becoming popular in animals' genetic development. We, therefore, investigated the single-step genomic best linear unbiased prediction (ssGBLUP) as tool for GS, and compared its efficacy with the traditional pedigree BLUP (pedBLUP) method. Methods: A total of 9,952 males born between 1997 and 2018 under Hanwoo proven-bull selection program was studied. We analyzed body weight at 12 months and carcass weight (kg), backfat thickness, eye muscle area, and marbling score traits. About 7,387 bulls were genotyped using Illumina 50K BeadChip Arrays. Multiple-trait animal model analyses were performed using BLUPF90 software programs. Breeding value accuracy was calculated using two methods: i) Pearson's correlation of genomic estimated breeding value (GEBV) with EBV of all animals (r_M1) and ii) correlation using inverse of coefficient matrix from the mixed-model equations (r_M2). Then, we compared these accuracies by overall population, info-type (PHEN, phenotyped-only; GEN, genotyped-only; and PH+GEN, phenotyped and genotyped), and bull-types (YBULL, young male calves; CBULL, young candidate bulls; and PBULL, proven bulls). Results: The r_M1 estimates in the study were between 0.90 and 0.96 among five traits. The r_M1 estimates varied slightly by population and info-type, but noticeably by bull-type for traits. Generally average r_M2 estimates were much smaller than r_M1 (pedBLUP, 0.40 to0.44; ssGBLUP, 0.41 to 0.45) at population level. However, r_M2 from both BLUP models varied noticeably across info-types and bull-types. The ssGBLUP estimates of r_M2 in PHEN, GEN, and PH+ GEN ranged between 0.51 and 0.63, 0.66 and 0.70, and 0.68 and 0.73, respectively. In YBULL, CBULL, and PBULL, the r_M2 estimates ranged between 0.54 and 0.57, 0.55 and 0.62, and 0.70 and 0.74, respectively. The pedBLUP based r_M2 estimates were also relatively lower than ssGBLUP estimates. At the population level, we found an increase in accuracy by 2.0% to 4.5% among traits. Traits in PHEN were least influenced by ssGBLUP (0% to 2.0%), whereas the highest positive changes were in GEN (8.1% to 10.7%). PH+GEN also showed 6.5% to 8.5% increase in accuracy by ssGBLUP. However, the highest improvements were found in bull-types (YBULL, 21% to 35.7%; CBULL, 3.3% to 9.3%; PBULL, 2.8% to 6.1%). Conclusion: A noticeable improvement by ssGBLUP was observed in this study. Findings of differential responses to ssGBLUP by various bulls could assist in better selection decision making as well. We, therefore, suggest that ssGBLUP could be used for GS in Hanwoo proven-bull evaluation program.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제43권3호
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• pp.359-366
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• 2016

자주달개비는 닭의장풀과의 다년생 식물로, 자주달개비의 수술털은 이온화 방사선에 노출될 경우 분홍색 또는 흰색으로 체세포 돌연변이가 쉽게 일어나 방사선 지표식물로 생물학적인 반응 연구 등에 효과적으로 이용되어 왔다. 본 연구에서는, 자주달개비 BNL 4430을 대상으로 50, 250, 500, 1000 mGy에 해당하는 감마선($^{60}Co$)을 조사한 후 13일차에 있는 샘플을 대상으로 만개한 꽃을 채취하여 RNA를 추출하였다. 추출한 RNA를 바탕으로 Illumina Hi-seq를 이용하여 각 선량에 해당하는 전사체 및 특이발현유전자(Differentially expressed genes, DEGs)를 분석하였다. 전사체는 총 77,326개로, 방사선 비처리구에 비해 2배 이상 상향 발현된 유전자는 50 mGy에서 116개, 250 mGy에서 222개, 500 mGy에서 246개, 1000 mGy에서 308개로 밝혀졌으며, 이 중 각 선량별 특이적으로 반응하는 유전자인 heat shock protein 70 famaily protein, IQ-domain 6, KAR-UP oxidoreductase, zinc transporter 1 precursor를 선발하여 13일차의 RNA 샘플을 대상으로 RT-PCR 및 qRT-PCR을 이용하여 저선량 방사선에 반응하는 유전자를 검정하였다. 검정 결과 DEGs data와 매우 유사한 양상을 보였으며, 선량별로 2.3배에서 최대 96.59배의 높은 발현을 확인하였다. 선발한 유전자는 대부분 세포 내 방어기작과 관련이 되어있는 유전자였으며, 이중 KAR-UP oxidoreductase의 경우 A. thaliana에서 발아와 관련이 있는 유전자로 알려져 있었는데, 이번 연구를 통해 저선량 방사선에 의해서 반응하는 유전자로도 확인이 되었다. 저선량 방사선에 노출된 자주달개비의 유전자 정보를 바탕으로, 저선량의 방사선이 식물체에 미치는 영향과 발현 기작을 연구하는 데에 분자적 수준의 정보를 제공할 수 있게 되었으며, 저선량 방사선의 생물학적 안정성 확보를 위한 감시 보조수단으로 자주달개비가 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국패류학회지
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• 제32권4호
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• pp.263-268
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• 2016

Metallothionein (MT) family of metal-binding proteins are involved in maintaining homeostasis and heavy metal poisoning. Recently, MT has been considered as a biomarker that can identify a particular species, very similar to the use of cytochrome oxidase I (COI) gene. Satsuma myomphala species of land snails have been reported from North-East Asia, including South Korea and Japan. In particular, the land snail species have been known from only a limited area of Geoje Island, Gyeongsangnam-do province of South Korea. Genetic studies of S. myomphala has been limited with only 6 nucleotide, 2 protein registered on the NCBI server. For elucidating the genetic information of S. myomphala, we conducted RNA sequencing analysis using Illumina HiSeq 2500 next-generation platform. We screened the MT gene from the RNA-Seq database to confirm the molecular phylogenetic relationship. After sequencing, the de novo analysis and clustering generated 103,774 unigenes. After annotation against PANM database using BLAST program, we obtained MT sequence of 74 amino acid residues containing the coding region of 222 bp. Based on this sequence, we found about 53 sequences using the BLAST program in NCBI nr database. Using ClustalX alignment, Maximum-Likehood Tree of MEGA program, we confirmed the molecular phylogenetic relationships that showed similarity with mollusks such as Helix pomatia and H. aspersa, Megathura crenulata.

• 한국작물학회지
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• 제67권1호
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• pp.41-52
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• 2022

1. 본 연구에서는 우리밀 품종인 금강밀과 염 저항성을 가지는 돌연변이 라인 2020-s1340을 재료로 200 mM 염 스트레스 처리에 따른 전사체 발현을 확인하였다. QuantSeq을 통해 23,634,438개의 reads가 생산되었고 7,331,269개의 reads가 mapping됐다. 2. 염 스트레스 상황에서 총 282개의 DEG가 확인이 되었고 이러한 DEGs는 UDP-glucosyltransferase, receptor kinase-like protein, Lectin receptor-like kinases, cytochrome P450등의 단백질들을 코딩하는 유전자들이다. 이러한 DEGs는 염 저항성과 관련된 후보 유전자들이 될 수 있다. 염 저항성과 관련하여 역할이 밝혀지지 않은 유전자들은 추후 연구를 통해 확인이 필요하다. 3. GO연구에서는 DEGs를 세가지 범주로 분류하였으며 대부분 식물체 내 세포 기초 경로와 관련된 GO term들이 주로 되었으며 각각 범주에 있어서 biological process, molecular process에서는 single-organism process (GO: 0044699), single-organism metabolic process (GO:0044710), oxidation-reduction process (GO:0055114), copper ion transport (GO:0006825), copper ion transmembrane transport (GO:0035434), alternative oxidase activity (GO:0009916) GO term들이 유의성이 높게 나타났다. 4. 이러한 QuantSeq의 분석결과는 밀에 관한 염에 의해 발현되는 전사 발현에 대한 이해를 향상시킬 수 있다. 또한 염 스트레스 반응의 복잡한 분자 메커니즘에 대한 좋은 통찰력을 제공하고 염분 스트레스에 대한 작물 내성의 유전적 개선을 위한 실질적인 토대를 마련할 수 있을 것이다.