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ISSN : 1598-5504(Print)
ISSN : 2383-8272(Online)
Journal of Agriculture & Life Science Vol.55 No.1 pp.83-90
DOI : https://doi.org/10.14397/jals.2021.55.1.83

Genetic Diversity and Bottleneck Analysis of Chikso Based on Microsatellite Marker Polymorphism

Sang-Won Suh1, Do-Hyun Kim1, Sang-Woo Kim1, Byoung-Ho Park2, Tae-Jeong Choi3, Mi-Na Park3, Yeon-Su Park4, Eun-Sung Kim5, Kyoung-Sub Jung6, Dae-Jin Jung7, Jun-Jong Beak8, Jae-Don Oh1*
1Department of Animal Biotechnology, Jeonbuk National University, Jeonju 54896, Korea
2Poultry Research Institute, National Institute of Animal Science, RDA, Pyeongchang 25342, Korea
3Animal Breeding and Genetics Division, National Institute of Animal Science, RDA, Cheonan 31000, Korea
4Gangwon Province Livestock Research Institute, Hoengseong 25266, Korea
5Jeollabuk Province Institute of Livestock and Veterinary Research, Jinan 55460, Korea
6Chungcheongbuk Province Veterinary Service Laboratory, Cheongju 28153, Korea
7Gyeongsangbuk Province Livestock research institute, Youngju 36052, Korea
8Chungcheongnam Province Livestock Research Institute Cheongyang 33350, KOREA.

Abstract

This study was conducted to identify the genetic diversity and characteristics of the Chikso population that is underutilized in Korea beef industry compared to Hanwoo despite being the indigenous cattle genetic resource of Korea. However, although the Chikso population, which was endangered, succeeded in securing a moderate level of herds through the restoration project. Alleles of 11 MS loci were analyzed to determine the genetic diversity and bottleneck event of the Chikso population during restoration project. The mean observed and expected heterozygosity were 0.753(HObs) and 0.765(HExp), respectively, while the mean polymorphic information content (PIC) was 0.732. Thus, the genetic diversity of Chikso population remained relatively high. Using the Hardy-Weinberg equilibrium (HWE) test, 5 out of loci significantly (p<0.05) deviated from the genetic equilibrium. In order to test the mutation drift equilibrium in Chikso population using 11 loci genotypic data, three mutation models of microsatellite evolution were assumed IAM (Infinite Allele Model), SMM (Stepwise Mutation Model) and TPM (Two-Phase Mutation Model). All three tests in this study showed that the Chikso population deviated significantly from the mutation drift equilibrium, suggesting that a recent genetic bottleneck occurred. Furthermore, the qualitative test of allele frequency distribution in Chikso population revealed a strong mode shift from the normal L-shaped form suggesting that the population had experienced genetic bottleneck in the recent past. The present study is the first report in demonstrating the genetic basis for the demographic bottlenecks in a Chikso population. These results are considered to be an important essential data for eastablishing various breeding and branding strategies of the Korean beef industry based on the use of Chikso as a new breeding genetic resource.

MS 마커 다형성을 이용한 칡소의 유전적 다양성 및 병목현상 분석

서상원1, 김도현1, 김상우1, 박병호2, 최태정3, 박미나3, 박연수4, 김은성5, 정경섭6, 정대진7, 백준종8, 오재돈1*
1전북대학교 동물생명공학과
2농촌진흥청 국립축산과학원 가금연구소
3농촌진흥청 국립축산과학원 가축개량평가과
4강원도 축산기술연구소
5전라북도 동물위생시험소 축산시험장
6충청북도 동물위생시험소
7경상북도 축산기술연구소
8충청남도 축산기술연구소

초록

본 연구는 한우와 함께 우리의 고유유전자원임에도 불구하고 한우에 비해 산업적 활용이 미흡한 칡소집단의 유전적 다양성과 특성을 파악하고자 실시하였다. 또한 멸종위기까지 처했던 칡소가 복원사업을 통해 일정 수준의 축군 확보에 성공하였지만 이 과정에서 유전적 다양성의 증감에 따른 유전적 병목현상 등의 현황을 파악하기 위해 11개의 MS 마커 유전자형을 이용해 분석을 수행했다. 관측(HObs) 및 기대 이형접합율(HExp)의 평균은 0.753, 0.765였으며, 다형정보지수(PIC)값은 0.732로 유전적 다양성은 비교적 높게 유지되고 있었다. 하디-바인베르크 평형(HWE) 검정결과 11개 좌위 중 5개 좌위는 유전적 평형 상태에서 유의적으로(p<0.05) 이탈해 있음을 확인했다. 칡소집단의 병목현상 여부를 검정하고자 11개 좌위의 대립유전자형을 3가지 변이 모델 IAM (Infinite Allele Model), SMM (Stepwise Mutation Model) 및 TPM (Two-Phase Mutation Model) 방법으로 추정했다. 본 연구에서 세 가지 검정 모두 칡소집단이 변이부동평형(Mutation Drift Equilibrium)에서 유의적으로 높게 이탈해 있음을 보였으며 이는 최근 유전적 병목현상이 발생했음을 시사한다. 희소 대립유전자 발생비율 검정결과 칡소 집단은 유전적 병목현상이 발생했음을 시사하는 모드변화(mode shifted) 분포를 보였다. 본 연구는 칡소를 대상으로 유전적 병목현상 여부를 분석한 최초의 보고이며 제시된 자료들은 새로운 육종소재로서 칡소의 활용과 이를 기반으로 한우산업의 다양한 육종 및 브랜드화 전략을 수립하는데 기초자료로 유용하게 활용 될 것으로 기대된다.
 

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