ssGBLUP을 이용한 한우 도체형질에 대한 유전체육종가 및 신뢰도 추정 (Estimation of Genomic Estimated Breeding Value(GEBV) and Reliability for Hanwoo Carcass Traits using ssGBLUP)

서지정보

· 발행기관 : 한국동물유전육종학회
· 수록지 정보 : Journal of Animal Breeding and Genomics / 6권 / 3호 / 57 ~ 72페이지
· 저자명 : 김성진, 최태정, 손지현, 이득환, 이중재, 이정규, 임현태, 구양모

초록

본 연구를 위하여 전국의 한우농가에서 다양한 방법으로 채취된 8,413두의 DNA를 추출하였다. 유전체 정보를 생성하기 위해 Axiom Bovine 60k ver3(Affymetrix Inc., 2006) SNP패널을 이용하였다. 유전체 분석의 정확성을 높이기 위한 Quality Control은 SNP가 성염색체에 상에 있거나 염색체상의 위치(Position)가 확인되지 않은 SNP를 제거하였으며, SNP Call rate가 95% 이하, Minor Allele Frequency(MAF)가 0.01 이하, Hardy-Weinberg 불평형(HWE)을 측정한 Chi-square (χ ) 값이 95%를 초과한 마커를 제거한 총 64,973개의 SNP 마커를 이용하였다. 유전체 정보를 가진 8,413두 중 중복개체, 혈통오류, 종속변수와 매칭이 되지 않는 개체는 제거하고 유전체 정보가 있는 참조축군 6,616두를 분석에 이용하였다. 분석에 사용된 보증KPN는 정액을 이용하여 DNA 추출하였으며, 거세우는 축산물품질평가원에서 제공받은 조직 샘플을 이용하여 DNA 추출하였고, 암소의 경우, 모근을 채취하여 DNA를 추출하여 분석에 이용하였다. 혈통자료는 6,616두와 연관된 5계대의 자료를 한국종축개량협회에서 수집하여 총 5,153,168두에 대한 혈통자료를 이용하였다. 도체성적을 보유한 개체 5,153,168두 중 결측치 및 이상치를 사전제거 한 후 남은 2,376,865두에 대해서 축산물품질평가원에서 자료를 수집하여 분석에 이용하였다. 이용된 형질은 도체중(Carcass Weight, CW), 등심단면적(Eye Muscle Area, EMA), 등지방두께(Backfat Thickness, BF) 및 근내지방도(Marbling Score, MS)의 4개 형질을 고려하였다. ssGBLUP을 이용하여 GEBV를 추정하는데 MiX99(Lidauer, 2015) 프로그램을 이용하여 추정하였고 신뢰도 추정은 자체 개발된 신뢰도 추정 Fortran 프로그램인 SNP BLUP REL을 사용하였다. 사용된 유전모수 값은 손(2020)의 결과를 이용하였으며, 한우 도체형질의 유전체육종가를 추정하여 추정된 유전체육종가의 정규성을 파악하기 위하여 각 형질별로 분포를 나타내어 정규분포에 근사되는지를 파악하였다.
BLUP방법으로 추정된 육종가는 한우 암소에서 도체중, 등심단면적, 등지방두께 및 근내지방도에서 각각 13.90, 3.78, -0.17, 0.63으로분석되었다. KPN에서는 그보다 높은 22.51, 6.33, -0.58, 0.93을 나타냈으며, 거세우에서는 16.03, 5.29, -0.83, 0.84를 나타냈다. Single Step 방법으로 추정된 유전체육종가는 한우 암소에서 도체중, 등심단면적, 등지방두께 및 근내지방도에서 각각 3.32, 1.36, -1.04, 0.13으로 분석되었다. KPN에 대해서는 11.96, 4.14, -1.47, 0.48의 값으로 나타났고, 거세우에서는 6.16, 3.20, -1.74, 0.44로 분석되어 유전체육종가와 육종가 간의 차이는 도체중에서 –10.33, 등심단면적에서 –2.23, 등지방두께에서 –0.89, 근내지방도에서 –0.45로 나타났으며, 상대적으로 유전체육종가 값이 육종가 값보다 낮게 나타났다. 한우 암소, 거세우, KPN의 유전체육종가는 상대적으로 BLUP방법으로 추정된 육종가보다 낮게 나타났다. 이러한 결과가 나오는 이유는 유전체육종가의 자료수가 작아 H matrix를 만드는 과정에서 혈연계수행렬에 유전체 자료의 비중보다 혈통자료에 대한 비중이 높게 차지하여 혈통자료를 이용하는 BLUP방법의 EBV 추정치가 더 높은 수치로 추정된다고 사료된다. 유전체 자료를 가지고 있는 한우 6,616두에 대한 도축자료로부터 추정된 육종가의 신뢰도는 암소에서 도체중, 등심단면적, 등지방두께 및 근내지방도 각각 0.48, 0.51, 0.51 및 0.59로 나타났으며 한우 KPN의 추정된 육종가 신뢰도는 0.92, 0.92, 0.93 및 0.94로 평균 40%정도 높게 추정되었다. 반면 Single Step GBLUP방법으로 추정된 유전체육종가 신뢰도는 암소에서 도체중 0.66, 등심단면적 0.68, 등지방두께 0.70, 근내지방도 0.77을 나타냈으며, 한우 KPN에서는 차례대로 0.93, 0.93, 0.94, 0.96으로 나타났다. 한우 암소의 경우 유전체육종가의 신뢰도가 육종가의 신뢰도 보다 평균 17~19% 상승되는 것을 확인하였으며, KPN의 경우 미약하지만 유전체육종가의 신뢰도가 약간 높게 나타났다. 이는 후대의 도체성적이 많이 포함된 KPN의 경우는 육종가 및 유전체육종가에서 높은 신뢰도를 가지고 있으며, 후대의 도체성적이 KPN보다 적은 암소의 경우에는 육종가보다 유전체육종가를 이용한 신뢰도가 높다는 것을 알 수 있었다.

영어초록

For this study, the DNA of 8,413 animals collected by various methods from Hanwoo farms nationwide was extracted. The Axiom Bovine 60k version 3(Affymetrix Inc., 2006) SNP panel was used to generate genomic information. Quality Control to increase the accuracy of genomic analysis removed SNPs whose SNPs were on the sex chromosome or whose position on the chromosome was not identified. A total of 64,973 SNP markers were used to remove markers with an SNP call rate of 95% or less, a Minor Allele Frequency(MAF) of 0.01 or less, and a Chi-square value of more than 95% measured for the Hardy-Weinberg Equilibrium(HWE). Among the 8,413 animals with genomic information, duplicate animals, pedigree errors, and animals that did not match dependent variables were removed, and 6,616 references with genomic information were used for analysis. KPN used in the analysis was extracted using semen, and steer performed DNA extraction using tissue samples provided by the Korea Institute for Animal Products Quality Evaluation and the cow collected tail hairs and used them for analysis. As for the pedigree data, five generation pedigree data connected to 6,616 animals were collected from the Korea Animal Improvement Association, and a total of 5,153,168 pedigree data were used for the analysis. The carcass traits data were used for analysis on the remaining 2,376,865 animals after pre-removal of missing and abnormal values among 5,153,168 animals with carcass traits data. Four traits used in the analysis were considered Carcass Weight(CW), Eye Muscle Area(EMA), Backfat Thickness(BF), and Marbling Score(MS). It was estimated using the MiX99(Lidauer, 2015) program to estimate GEBV using ssGBLUP, and reliability estimated was performed using SNP BLUP REL, a self developed reliability estimated Fortran program. The genetic parameters used were the results of Son(2020), and the GEBV of Hanwoo carcass traits was estimated to show the distribution for each trait to determine the normality of GEBV, and to determine whether it was approximated to the normal distribution. EBV estimated by the BLUP method was analyzed as 13.90, 3.78, -0.17, and 0.63, respectively, in CW, EMA, BF, MS in Hanwoo cows. KPN showed 22.51, 6.33, -0.58, and 0.93, which were higher than that of cows, and 16.03, 5.29, -0.83, and 0.84, respectively. GEBV estimated by the single step method was analyzed as 3.32, 1.36, -1.04, and 0.13, respectively, in CW, EMA, BF, and MS in Hanwoo cows. KPN was estimated to be 11.96, 4.14, -1.47, 0.48, Steer was estimated to be 6.16, 3.20, -1.74, 0.44, and the difference between GEBV and EBV analyzed CW was –10.33, EMA was –2.23, BF was –0.89, and MS was –0.45, and GEBV was relatively lower than EBV. The GEBV of Hanwoo cows, steers and KPN was relatively lower than the estimated breeding value by the BLUP method. The reason for this result was that the proportion of pedigree data is higher than that of genomic data in the process of making H matrix due to the small number of genomic data, so it is estimated that the EBV estimate of the BLUP method using pedigree data is higher. The reliability analysis results of EBV estimated in 6,616 animals with genomic data were 0.48, 0.51, 0.51, and 0.59, respectively, in cows CW, EMA, BF, and MS, and the estimated EBV reliability of KPN was estimated to be 0.92, 0.92, 0.93 and 0.94, which was 40% higher on average. In addition, the GEBV reliability estimated by the single step GBLUP method, the cow CW was 0.66, EMA was 0.68, BF was 0.70 and MS was 0.77, and the KPN was 0.93. 0.93, 0.94, and 0.96. In the case of Hanwoo cows, it was confirmed that the reliability of GEBV increased by 17-19% on average than that of EBV, and in the case of KPN, the reliability of GEBV was slightly higher. It was found that KPNs containing a lot of carcass trait data of progeny had high reliability in EBV and GEBV, and cows with less carcass trait data of progeny than KPN had higher reliability using GEBV than EBV.

참고자료

· 없음