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Ⅰ. 서론

 한국의 재래돼지는 크게 제주도에서 사육되는 제주재래 흑돼지와 한반도에서 사육되는 재래돼지로 분류되며(Yoo 등, 2012), 그 중 한반도에서 사육되는 재래돼지의 기원은 약 2000 여 년 전으로 만주지역에서 서식하던 소형종 돼지가 고구려 시대부터 한반도로 유래, 정착된 것으로 알려져 있다. 재래돼지는 피부와 피모가 흑색으로 털이 거칠고 길며, 배가 처지고 옆구리에는 주름이 있는 외형적인 특징을 가지며 다른 특징으로 질병 저항성이 매우 뛰어난 것으로 알려져 있으며, 한 배 새끼의 수는 6~8두 정도이다. 또한 조직이 쫄깃쫄깃하고 지방은 단단하고 백색이며, 육색은 선홍 빛을 띄고 부드러우며 향미가 좋다고 알려져 있다(Choi 등, 2004). 그 때문에 일부 소비자층에서 그 특유의 쫄깃함과 부드러움, 담백함 등으로 큰 호응을 얻고 있다(Kwon 등, 2001; Cho 등, 2007b). 하지만 국내의 상업용 돈육에 비하여 사료효율이 낮으며 사육기간이 길며, 몸집이 외소하고, 지방층이 두꺼워 경제성에서 상업용 돈육에 비해 불리할 뿐만 아니라 유통거래방식에서 직거래에 의존하는 경우가 많아 소비자와 생산자 모두에게 외면되고 있는 추세로 사육규모가 많이 축소된 상태이다(Jin 등, 2001). 또한 구한말까지 국내에서 사육되는 돼지의 주종을 차지하던 재래돼지는 일제 강점기를 거치면서 동물성 단백질의 확보 및 생산성을 높이기 위한 방법으로 berkshire, yorkshire, landrace, duroc 등 외래품종을 도입하여 개량형 상업용 교잡 돼지가 주를 이루면서 순수한 국내 재래돼지의 수가 점점 감소하고 있는 추세이다.

 최근 분자유전학의 발전과 그에 따른 분자유전학적 기법을 이용한 가축의 개량의 시도가 늘고 있는 동시에 우리나라 고유의 재래 품종에 대한 유전자원의 복원 및 보호에 대한 중요성이 대두되고 있으며, 이러한 재래 가축의 산업의 활성화를 위해서 고품질의 육류와 상업적 생산성을 갖추기 위한 개량이 절실한 실정이다(Cho 등, 2007a; Jang 등, 2011).

 본 연구에서는 기존에 국내외에서 이미 다른 품종 및 개량종에서 경제형질과 연관성이 보고된 후보유전자 중 MC4R(Melanocortin 4 receptor), PGK2(Phosphoglycerate kinase 2), TNNI1(Troponin Ⅰ type 1), TNNI2(TroponinⅠ type 2), PIK3C3(Phosphatidylinositol 3-kinase, catalytic subunit type 3), CTSK(Cathepsin K) 총 6가지의 후보유전자를 선발하여 국내 재래돼지에서 경제형질과 연관성을 확인하기 위하여 본 실험을 실시하였다. 먼저 MC4R 유전자는 돼지의 성장(growth rate)및 체조성(body composition)에 영향을 미칠 수 있는 주요한 유전자로 알려져 있으며(Kim 등, 2006), PGK2 유전자는 돼지의 7번 염색체에 위치하며 에너지 대사에 영향을 주어 성장률 및 출하일령에 영향을 준다고 알려져 있다(Jang 등, 2011). 또한 TNNI1, 2유전자는 근섬유와 관련된 유전자로 지방함량 및 등지방두께, 정육비율 등과 연관성이 보고되었다(Xu 등, 2010). PIK3C3유전자는 일당증체량, 등지방두께, 배최장근단면적에서 연관성이 보고되었고(Hirose 등, 2011), CTSK 유전자는 돼지 염색체 4번에 위치하는 유전자로서 등지방두께, 일당증체량과 연관성이 있는 것으로 보고되었다(Fontanesi 등, 2010).

 따라서 본 연구에서는 이전에 보고된 돼지의 경제형질과 연관된 후보유전자 6가지(MC4R, PGK2, TNNI1, TNNI2, PIK3C3, CTSK)를 선발하여 국내 재래돼지에 적용하여 각 후보유전자의 SNP들과 주요 경제형질간의 연관성을 확인하여 재래돼지의 육종개량의 기초 자료로 제시하고자 본 연구를 실시하였다.

Ⅱ. 재료 및 방법

1. 공시재료 및 genomic DNA 추출

본 연구는 홍천의 재래돼지 농가에서 사육중인 재래돼지 68두의 모근을 채취하여 본 연구의 공시 축으로 선정하여 실험을 수행하였다. 재래돼지의 경제형질 자료는 생시 체중(birth weight; BW), 이유체중(weaning weight; WW), 2주차 일당 증체량(average daily gain 2week; ADG2), 4주차 일당 증체량(Average daily gain 4week; ADG4), 10주차 일당 증체량(average daily gain 10week; ADG10), 18주차 일당 증체량(average daily gain 18week; ADG18), 출하체중(market weight; MW), 도체중(carcass weight; CW), 등지방 두께(backfat thickness; BFT)를 이용하였고 육질형질 자료는 수분함량, 회분, 지방함량, 단백질함량, 보습력(water holding capacity; WHC), 산도(pH)를 이용하였다. 그 중 수분함량, 회분, 지방 및 단백질 함량 등 일반 성분 함량 분석은 조섬유정량(AOAC)법으로 산도는 Seyfert 등(2007)의 방법을 Hofmann 등 (1982)의 filter paper press method을 이용하여 측정하였다. 각 공시축의 모근을 이용하여 i-genomic CTB DNA Extraction Mini kit(Intron Biotechnology, Korea)를 이용하여 DNA를 추출하였다. 추출한 genomic DNA는 Thermo사의 Nanodrop 2000 spectrophotometer를 이용하여 흡광도를 측정 후 A260, A280 약 1.8인 DNA를 1% agaross gel에서 전기영동을 실시하여 확인 후 PCR의 주형으로 이용하였다

2. 중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR)

재래돼지에서 국내외에 알려진 유전자 마커 6종에 대한 각 primer의 염기서열, PCR 산물의 크기, annealing 온도에 대한 정보를 Table 1에 제시하였다. PCR 증폭을 위해 DNA 50 ng, Taq polymerase 0.5 U, dNTP 1 mM, 10 PCR buffer(50 mM Tris-HCl, pH9.0; 15 mM MgCl₂)과 각 10pM의 primer를 총 20 ㎕로 하여 PCR를 수행하였다. PCR은 GeneAmp PCR system 9700(Applied Biosystem, USA)을 사용하여 증폭을 실시하였다. PCR 조건은 preenaturation 95℃에서 5분간을 시작으로 denaturation 95℃에서 30초, annealing 50~64℃에서 30초, extension 72℃에서 10분간 실시하였다. PCR증폭 산물은 2% agarose gel에서 전기영동을 실시하여 증폭의 여부 및 크기를 확인하였다.

Table 1. Primer of each individual SNP of the 6 candidate genes in Korean native pigs

3. 유전자형 분석

 PCR-RFLP(restriction fragment length polymerphism)방법을 이용하여 유전자형을 결정하였다. 증폭된 PCR 생성물에 Table 2에 제시된 제한효소를 각각의 온도(TaqⅠ: 65℃, MboⅡ, XbaⅠ, MscⅠ, FspBⅠ: 37℃, SmaⅠ: 25℃에서 5시간동안 처리하였으며, 3% agarose gel를 이용하여 전기영동 후 UV상에서 유전자형을 결정하였다.

Table 2. Details of RFLP (restriction fragment length polymorphism) of SNPs

4. 통계분석

 SNP의 유전자형 분석에서 allele frequencies는 Cervus Ver. 2.0 program(Marshall 등, 1998)을 이용하였으며 PCR-RFLP를 통하여 조사한 유전자형들과 재래돼지의 경제형질 측정치와의 연관성을 분석하기 위해 SAS ver. 9.2를 이용하여 GLM(general liner model) 방법으로 통계분석을 실시하였다.
통계분석에 이용한 모형은 다음과 같다.
Y_ij = μ + G_i + Ma_j+ℬ_ij

위 식에서,
Y_ij = 경제형질 관측치
μ = 형질의 전체평균
G_i = 유전자형의 효과
Ma_j = 측정 나이의 회귀변수
ℬ_ij = 임의오차
를 나타낸다.

Ⅲ. 결론 및 고찰

1. 재래돼지에서 총 6개의 유전자의 PCR-RFLP

 돼지에서 경제형질과 연관성이 확인된 후보유전자를 국내 재래돼지에 적용이 가능한지 알아보기 위해 선발된 후보유전자들의 각각의 SNP들의 유전자형을 PCR-RFLP(Polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism) 방법을 이용하여 확인하였다. Table 3은 재래돼지에서 PCR-RFLP방법을 이용하여 각 유전자 별 집단 내 유전자형 빈도와 대립유전자 빈도를 조사한 결과를 제시하였다. 본 연구에서는 국내 재래돼지 68마리를 사용하여 실험을 하였다. 먼저 MC4R의 유전자형의 비율은 CC유전자형은 0.78, CT는 0.19, TT는 0.03으로 나타났으며, 대립유전자 빈도는 C대립유전자가 0.88, T대립유전자가 0.12으로 조사되었다. 다음으로 PGK2에서는 유전자형의 비율은 GG유전자형이 0.46으로 GT유전자형이 0.36, TT유전자형이 0.18로 나타났으며, 대립유전자의 비율은 G와 T 대립유전자형이 각각 0.64, 0.36임이 조사되었다. TNNI1의 유전자형의 비율은 CC유전자형에서 0.97으로 CT유전자형이 0.03임이 조사되었고 TT유전자형은 본 연구에서는 나타나지 않았다. 또한 대립유전자의 빈도는 C대립유전자가 0.98로 T대립유전자는 0.02로 큰 차이가 남을 확인할 수 있었다. TNNI2의 SNP의 유전자형의 비율은 CC 0.64, CT 0.31, TT 0.05의 유전자형 비율이 조사되었고 대립유전자 비율은 C대립유전자가 0.64, T 대립유전자가 0.36으로 나타났다. 마지막으로 CTSK유전자에서는 GG유전자형이 0.96으로 나타났으며 GA 유전자형은 0.04로 나타났고 AA유전자형은 본 실험에서는 확인할 수 없었다.

Table 3. Genetic characterization based on, genotype and allele frequencies of each individual SNP in the 6 candidate genes of Korean native pigs

2. 6가지 유전자의 SNP과 경제형질과의 관련성 분석

 국내 재래돼지에서 6가지 후보유전자의 SNP들과 경제형질간의 연관성의 분석은 Table 4, 5에 제시하였다. Table 4에 제시한 경제형질은 생시체중 및 이유체중, 2주차 일당증체량, 4주차 일당 증체량, 10주차 일당 증체량, 18주차 일당 증체량, 생시체중, 도체중, 등지방 두께와 6가지의 후보유전자의 SNP들과의 연관성 분석결과 MC4R의 c.1426A>G(p<0.032)에서 유의적인 차이를 확인 할 수 있었다. 이때 CC 유전자형의 평균값은 1.176 kg, CT 유전자형의 평균값은 1.317 kg, TT 유전자형은 1.500 kg으로 나타나 TT 유전자형에서 좀 더 높은 생시체중이 확인되었다.

Table 4. Associations of 6 genes with economic traits in Korean native pigs (n=69)

Table 5. Means±SD of meat quality trait for Korean native pigs fatteners of different 6 genes genotype (n=7)

 Table 5에서는 재래돼지의 육질을 평가하는 수분함량, 회분, 지방함량, 단백질함량, 보습력), 산도와 6가지 SNP 마커와의 연관성 분석자료를 제시하였다. 이때 사용된 수분함량, 회분, 지방 및 단백질 함량 등의 일반성분함량 분석은 조섬유정량(AOAC)법으로 산도는 Seyfert 등(2007)의 방법을 Hofmann 등(1982)의 filter paper press method을 이용하여 측정하여 나온 측정값을 이용하여 연관성 분석을 실시하였다. 연관서 분석 결과 PGK2 유전자의 g.122T>G와 산도(p=0.026)에서 유의적 차이가 확인하였고, 이때 GG, GT, TT의 각각의 유전자형의 평균값은 5.6, 5.8, 5.5로 나타나 GT유전자형에서 가장 높은 측정치의 평균값을 확인할 수 있었다.

 MC4R 유전자는 에너지의 항상성 및 음식 섭취의 조절에 중추적인 역확을 하며 에너지의 중심 조절에 중요한 G-protein 쌍의 receptor를 중심으로 발현하는 것으로 알려져 있으며(Cone, 1999; Benoit 등, 2000), 인간에서 에너지대사와 비만과 연관성이 보고되었고(Kim 등, 1999), 가축에서도 MC4R 유전자는 leptin 유전자와 함께 지방 축척 및 체중에 관여하는 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다(Kim 등, 2004). 또한 이전의 연구에서 다양한 종의 돼지의 MC4R의 c.1426A>G SNP이 등지방 두께, 일당증체량 및 사료섭취량 등에서 연관성이 있음을 보고하였다(Kim 등, 2000; Henandez-Sanchez 등, 2003; Houston 등, 2004; Meidtner 등, 2006; Kim 등, 2006; Cho 등, 2007a). 하지만 Large White 종과 Wild Boar의 F1과 MC4R의 SNP와의 연관성 분석을 한 Park 등(2002)의 보고에서는 연관성을 확인할 수 없었다. 본 연구에서는 재래돼지와 MC4R의 SNP과의 연관성 분석에서 생시체중(p=0.032)에서 유의성이 확인되었지만 각 주차별 측정한 일당 증체량에서 그리고 등지방 두께에서는 연관성을 확인 할 수 없었다. 이러한 차이는 강력한 후보유전자라도 집단과 품종에 따라 미치는 영향의 차이가 있다는 것이 여러 연구에서 확인되어 지고 있다(Drogemuller 등, 2001; Thaller 등, 2003; Cho 등, 2007).

 PGK 유전자는 이황화 환원 효소로서 혈관형성 과정에서 종양의 확장과 전이에 중대한 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며(Lay 등, 2000), 또한 효모를 포함한 진핵 생물 효소의 기능적인 측면에서 높은 보존력에 관여하는 것으로 알려져 있다(Mas 등, 1986). 또한 Jang 등(2011)의 연구에서 재래돼지와 Landrace 교잡종 F2와 PGK2 유전자의 SNP과의 연관성 분석결과 생시체중 및 3주차 체중에서 유의적인 차이가 관찰되었으나 본 연구의 결과에서는 생시체중과 3주차 체중에서 재래돼지와 연관성을 확인 할 수 없었다. 하지만 육질에 영향을 주는 것으로 알려진(Park 등, 2002) pH에서 연관성을 확인 할 수 있었다.

 본 실험의 결과 재래돼지의 MC4R의 c.1426A>G SNP과 생시체중 (p=0.032)에서, PGK2의 g.122T> SNP과 육질의 산도 (p=0.026)에서 유의적인 영향을 미치는 것이라 사료되어지며, 이러한 실험의 결과를 이용하여 재래돼지의 경제형질을 개선하는데 자료로 활용될 수 있을 것이라 기대되어지며 추후 재래돼지의 보존 및 개량을 위한 더 많은 연구가 필요할 것이라 사료된다.

사사

 본 연구는 농촌 진흥청 차세대 바이오그린21 사업(과제번호 PJ008196, PJ008028)과 강원 산우리 재래돼지 클러스터사업단의 지원으로 이루어 졌으며 이에 감사드립니다.