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Ⅰ. 서론

 최근 한우는 사육두수 증가 및 소비 저조뿐만 아니라 가격하락 및 사료가격 상승 등으로 생산비 절감이 쉽지 않은 현 상황에서 고품질 한우만이 겨우 적자를 면할 수 있기에 암/수 동시개량을 가속화 할 수 있는 고능력 암소로부터 대량의 수정란을 채란․이식기술에 한우농가의 관심 고조되어 있다. 수정란이식 기술은 우수한 형질을 가진 가축을 선발해 개량에 매우 유용하게 이용할 수 있으며(Smith, 1984; Christensen, 1991), 소 이외의 다른 가축에도 유용하게 이용되고 있다. 국내․외 연구기관 및 농가에서는 수정란이식기술을 효율적으로 이용하기 위해 과배란처리 및 수정란이식(Multiple Ovulation and Embryo Transfer; MOET) 기법을 활용하고 있다(Seidel, 1981; Smith, 1988; 손 등, 2000). 과배란처리에 영향을 미치는 요인들로는 나이(Donaldson, 1984; Hasler 등, 1987), 산차(Isogai 등, 1993), 영양상태, 난소 반응(Shea 등, 1984), 계절(Shea 등, 1984; Bastidas와 Randel, 1987), 사육환경, 과배란처리 방법(Takedomi 등, 1992; Yamamoto 등, 1994), 과배란처리 반복간격(Donaldson과 Perry, 1983; Bastidas와 Randel, 1987) 등이 존재한다. 게다가, 저영양이 계속될 경우 GnRH 분비 이상 등에 의한 번식장해가 발생하나 단시간의 저영양 하에서는 과배란 처리시 수정란의 생산이 증가한다는 보고가 있다(Nolan 등, 1998). 또한, 수정란이식 시 수태율에 영향을 미치는 요인으로는 시술자의 숙련도, 신체충실도, 황체상태(Remsen과 Roussel, 1982; Stubbings과 Walton, 1986), 수정란의 발달단계(Linder와 Wright, 1983) 등이 존재한다. 일반적으로 국내에서 과배란 처리에 의한 수정란의 채란은 시설과 관리가 잘 준비 된 연구기관에서 이루어지고 있으나 농가에서는 사육환경과 사양방법이 다르고 체계적인 공란우의 관리가 어려워 체내수정란의 채란 뿐만 아니라 수정란이식 기술을 효과적으로 이용하기 어렵다. 또한 수정란이식기술은 칡소, 흑우, 백우 등 희소한우 유전자원 축군 조기 구축과 보존에 그 활용도가 증가하고 있다.

 본 연구에서는 평창군, 예천군 한우 사육농가에서 출하되는 소의 도체형질과 혈통자료를 수집하고 농가단위 한우암소 도체형질의 육종가 추정과 유전능력을 평가하여 육량과 육질등급이 높은 고능력 암소를 대상으로 농가 현지에서 발정시기, 산차, 계절에 관계 없이 저영양과 고영양 사양으로 구분 공란우로부터 과배란을 유기 체내수정란을 회수하였고, 동시에 발정동기화 시킨 수란우에 신선수정란을 이식하고 수태결과를 조사하였다.

Ⅱ. 재료 및 방법

1. 공시축

본 연구는 공란우로 전라북도 남원시 1개 농가와 경상북도 예천군 3개 농가, 강원도 평창군 3개 농가의 한우 암소중 번식장애가 없고 우수한 형질을 가진 18두를 공시하였으며, 수란우로 경상북도 예천군 2개 농가, 강원도 평창군 2개 농가의 한우 암소 중 분만 후 60일 이상 되고, 생식기에 질병이 없는 것으로 확인된 41두를 공시하였다. 시험 축은 2개 그룹으로 분류 하였다. 배합사료 1 kg과 볏짚 위주로 저 영양 사양 관리하는 남원과 예천 지역의 그룹 A와, 배합사료 4 kg 이상과 볏짚 위주의 고 영양 사양 관리하는 평창지역 농가를 그룹 B로 구분 하였다. 연구에 사용된 동물관리 및 절차는 국립축산과학원 동물복지위원회(Suwon, Korea)의 승인을 얻었다. 

2. 공란우 과배란처리 및 인공수정

 공란우로 선정된 암소는 발정주기와 관계없이 Progesterone Releasing Intravaginal Device(CIDR-PLUS, InterAG, New Zealand)를 질 내에 삽입하였다. 삽입 4일째부터 총 28 IU (1 IU=5 mL)의 FSH(Antorin, 2 IU=1 ml, Kawasaki Mitaka, Japan)를 12시간 간격으로 점감 주사하였다. FSH 주사 3일째 CIDR을 질로부터 제거하였으며, PGF2α(Lutalyse™, Pfizer, Belgium) 오전 25 mg, 오후 15.0 mg을 12시간 간격으로 근육 주사해 과배란을 유도하였다. 발정관찰 후 GnRH(Fertagyl™, MSD, Netherlands) 100 μg을 주사하였으며, GnRH 주사 12시간 후 1차 인공수정을 실시하고, 다시 12시간 후 2차 인공수정을 실시하였다. 발정이 길어진다면 2차 인공수정 이후 3차 인공수정을 실시하였다.

3. 수정란 회수 및 평가

 2차 인공수정 이후 7일째 3-way catheter(IMV, French)를 이용해 비외과적인 방법으로 수정란을 회수하였다. 수정란회수 직전 공란우는 2% Lidocaine(대한약품) 5.0 mL을 주사해 경막외 마취를 실시한 후 원활한 수정란회수를 위해 자궁경관의 점액을 제거하였다. Embryo Collection Medium(Agtech, Biolife™, USA)를 이용해 동일한 시술자가 수정란을 회수하였으며, 수정란회수가 종료된 후에는 PGF2α를 주사해 황체를 퇴화시켰다. 수정란의 평가는 Manual of the International Embryo Transfer Society (Stringfellow와 Seidel, 1998)을 기준으로 실체현미경을 이용해 판정하였다.

4. 수정란이식 및 임신감정

 처리구별 채란 당일 농가 공란우에서 생산 된 수정란을 Manual of the International Embryo Transfer Society의 기준에 따라 분류된 수정란 중 이식가능으로 판정된 수정란만을 이식에 이용하였다. 수란우는 공란우의 채란일과 맞추어 Progesterone Releasing Intravaginal Device(CIDR-plus, InterAg, New Zealand)를 처리하고 7일째 제거직후 PGF2α(Lutalyse™, Phamacia Co., Belgium) 25.0 mg 근육 주사하여 동기화 처리 후 발정 상태가 양호하고 발정주기 7～8일에 직장검사법을 통해 황체를 검사하여 뚜렷한 황체가 있는 개체를 선발하였다. 2% Lidocaine(대한약품) 5.0 ml로 경막외 마취를 실시한 후 황체가 존재하는 자궁각에 이식하였다. 임신감정은 수정란이식 후 120일에 직장검사 및 초음파 검사를 통해 실시하였다.

5. 통계분석

 실험결과는 SAS Program(SAS release ver. 9.1, 2002)를 이용해 Duncan`s multiple range-test(Duncan, 1955)로 5%범위 내에서 유의성 검정을 실시하였다.

Ⅲ. 결과 및 고찰

 Table 1은 저영양 사양관리를 하는 남원과 예천의 A그룹 농가와 고영양 사양 관리를 하는 평창의 농가를 B그룹으로 나누어 체내수정란 회수 성적과 이식가능 수정란의 비율을 분석한 결과로, 공시된 공란우 18두 중 직장검사를 통해 난소위축으로 확인된 개체 1두를 제외한 17두를 대상으로 수정란 회수를 실시하였다. 각 그룹별 회수된 수정란의 수는 10.8±3.4개, 8.9±2.5개로 나타났으며, 이식가능 수정란의 수는 7.5±3.3개, 4.0±1.5개로 나타나 저 영양의 A그룹에서 모두 높게 나타나 손 등(2006)이 보고한 CIDR 처리그룹의 6.5±5.4개와 박 등(2012)이 보고한 칡소의 4.58±1.1개의 이식가능 수정란의 수에 비해 높은 수치를 보였지만 통계분석 결과 유의적인 차이는 없었다. 또한 공란우의 사양 관리에 있어 일시적인 저영양 사양에서 과배란 처리를 할 경우 수정란의 생산이 증가한다는 Nolan 등(1998) 보고와는 일치하지 않았지만, 저영양 처리구에서 회수란 수 및 이식가능수정란수가증가하는 경향을 보였다. 이러한 결과는 여러 농가의 변이가 많을 수 있는 실험결과로 체계적이고 정확하게 영양소총요구량과 호르몬의 변화를 조사 할 수 있는 연구기관에서 세밀한 실험 분석이 필요 할 것으로 생각된다.

Table 1. Results of recovered total embryos and transferable embryos after superovulation treatment in different nutrition cows

 Table 2는 회수된 수정란의 발달단계를 확인한 결과이다. Manual of the International Embryo Transfer Society을 기준으로, 실체현미경을 통해 관찰한 후 발달단계를 분류하였다. A그룹에서는 Morula의 비율이 가장 높게 나타났고, B그룹에서는 Expanded Blastocyst의 비율이 가장 높게 나타났다. 이는 일반적인 소의 발정주기에서는 다수의 난포가 성장하여 단 하나의 난자만이 배란(Ginther 등, 1999)되지만, 과배란처리시에는 다수의 난포가 성장해 다수의 난자가 배란되는 것으로 보인다. 이러한 이유로 수정란회수시 체내수정란의 발달단계가 다양하게 나타나고, 미수정란의 비율이 높은 것으로 보인다. 또한 저영양 처리구에서는 이식 가능한 Morula, Blastocyst, Expanded Blastocyst의 비율이 76%로 고양이의 40%에 비하여 높아 일시적인 저영양이 수정란의 발달에 좋은 환경을 주어 수정란의 Quality가 높아지는 것으로 사료 된다.

Table 2. The features of the embryonic developmental stage recovered from different nutrition cows

Table 3은 공란우의 과배란처리 반응율을 확인한 것이다. 공시된 한우 18두 중 B그룹의 1두가 직장검사를 통해 난소위축으로 판단되었다. 각 그룹별 과배란처리 반응율은 100.0%, 87.5%로 나타나 조 등(2010)이 발표한 85.7%보다 높은 반응율을 보였다. 과배란처리에 대한 반응율은 과배란처리 반복간격 및 횟수, 영양상태 등에 영향을 받는다. 위와 같은 결과는 공시축의 수가 적은 측면도 있지만, 동기화 등 호르몬 처리 경험이 없는 농가 보유의 한우를 대상으로 과배란처리를 했기 때문에 호르몬에 대한 난소반응 민감성이 높은 것으로 사료된다. 

Table 3. The rate of superovulatory response in the Hanwoo

 수정란이식 기술의 성공요인으로는 시술자의 숙련도, 수정란의 등급, 영양상태, 수란우의 산차 및 관리상태, 황체의 등급, 보정상태 등이 있다. 동일한 시술자에 의하여 농가에서 채란한 수정란의 질이 양호한 신선란을 이식 하였고, 이후 90일에 직장검사와 초음파 검사를 통해 임신감정을 실시한 결과이다(Fig. 1). A농가에서는 17두 중 4두가 수태되어 23.5%의 수태율을 보였고, B농가에서는 10두 중 2두로 20.0%, C농가에서는 5두 중 4두로 80.0%, D농가에서는 9두 중 5두가 수태되어 55.6%의 수태율을 보여, 평균 36.6%의 수태율을 보였다. 수란우의 영양상태가 양호한 평창 지역의 C와 D농가는 영양수준이 부족한 남원과 예천지역의 A와 B농가에 비하여 높은 수태율을 보였다. 우리의 결과에서 소의 영양상태를 BCS로 나타내지 못했지만, 수란우의 영양상태를 나타내는 신체충실지수(BCS)는 소의 외관을 통해 영양상태를 대략적으로 알 수 있는 요인으로 번식성적(Markusfeld 등, 1997)과 수태율(Selk 등, 1988)에 많은 영향을 미친다는 보고와 일치하였다. 또한 조 등(2010)의 평균수태율 57.3%보다 낮았는데, 이는 각 농가 수란우의 사양관리 차이에 따른 결과로 보여져 수정란이식 수태율 향상을 위하여는 면밀한 수란우 관리가 중요한 것으로 보여진다.

Fig. 1. Rate of pregnancy after embryo transfer.* A~D; Farm. ** Darker bar is No. of recipients, Lighter bar is No. of Pregnant

 수정란이식은 이식 시술자의 숙련도와 수란우의 산차, 보정상태, 황체의 상태, 수정란의 등급, 영양상태 등에 영향을 받는다. 따라서 수정란이식 기술을 이용해 형질개량을 하는 농가를 대상으로 수정란이식에 대한 사전 교육을 실시하는 것이 수정란이식 기술을 효율적으로 이용하고, 수태율을 높이는데 도움이 될 것으로 보인다. 또한 성공적인 수정란이식을 위해 체내수정란 회수 시 이식가능 수정란의 비율과 수태율에 영향을 미치는 여러 요인에 대해서 더 많은 연구가 필요할 것으로 사료된다.

Ⅳ. 결론

 국내외 여러 연구기관 및 농가에서 이용되고 있는 수정란이식 기술은 우수한 유전능력을 가진 공란우로부터 다수의 수정란을 회수해 수란우에 이식하여 동일한 형질의 자축을 대량 생산하는 것이 목적이다. 이를 위해서는 수정란 회수 시 이식 가능한 수정란의 수와 비율이 매우 중요하다. 본 연구에서는 공란우 18두를 공시하여 그 중 수정란 회수가 불가능한 난소위축 개체 1두를 제외한 17두에서 수정란을 회수하였다. 그룹별 체내수정란 회수성적은 10.8±3.4개, 8.9±2.5개로 나타났으며, 이식가능 수정란의 수는 7.5±3.3개, 4.0±1.5개로 유의적인 차이는 보이지 않았다. 과배란처리 시 호르몬 반응율을 조사한 결과는 A그룹에서 100.0%, B그룹에서 87.5%로 높게 나타났다. 그리고 수정란이식에 의한 수태율을 조사한 결과는 A농가에서 25.5%, B농가에서 20.0%, C농가에서 80.0%, D농가에서 55.6%로 평균 36.6%로 나타났다. 이들 결과는 각 농가별 사육환경 및 관리방법이 달라 수정란 회수율 및 이식가능 수정란의 비율, 호르몬 반응율, 수태율에 차이가 나타나는 것으로 보인다. 효과적인 수정란이식 기술의 활용을 위해서는 한우 사육농가를 대상으로 수정란이식에 대한 전반적인 교육과 사육 및 관리 방법에 대한 교육이 필요할 것으로 사료된다.