개(Canis lupus familiaris)는 인간의 소외 현상을 개선하고, 공동체 생활 의식 향상에 기여하는 반려동물이다. 반려견 품종을 명확히 관리하는 것은 유전병을 감소시키거나, 형질 개량, 종 다양성 유지 등을 위해 중요하다. 본 연구에서는 고밀도 SNP 칩 유전자형 데이터와 기계학습 기술을 이용하여, 유전자형 데이터에 기반한 품종 식별이 가능한지, 가능하다면 최소 몇 개의 유전마커로 품종 식별을 유의하게 수행할 수 있는지 확인하기 위하여, 반려견 11 품종 226두의 23K SNP 칩 데이터를 분석하였다. 9종의 기계학습 다중범주 분류 알고리즘과 2종의 특징 선택 방법의 성능을 비교하여, 선형 서포트 벡터 머신 분류기와 주성분 분석 특징 기여도를 이용한 특징 선택 방법을 이용했을 때, 11종의 반려견 품종을 90% 이상 정확도로 식별하였으며, 이 때 40개의 유전마커가 필요함을 확인하였다. 최종 선발 된 40개의 반려견 품종 식별 유전마커는 타 질병 예측 마커와 결합하여 유전자 검사 키트로 제작될 수 있으며, 반려견 품종 관리 및 질병 관리 기술로 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

To estimate the genetic characteristics and cumulative power of discrimination (CPD) existing among Hanwoo (Korean cattle) and exotic foreign population (Angus, Herford, Charolais, Holstein) we used a total of 414 genomic DNAs from five breeds population (Hanwoo, Angus, Hereford, Charolais, Holstein). Genetic characteristics indices including mean allele number among loci, unbiased heterozygosity () within locus and polymorphic information content (PIC) and unbiased average heterozygosity (H) among loci in four breeds were calculated using the generated allele frequencies by each marker. The mean allele numbers for all loci ranged between 5 and 7 while heterozygosity (H) ranged from 0.75 (HW) to 0.64 (HF) among loci and across breeds heterozygosity (H) was 0.69. The generated unbiased average heterozygosity among loci in each breed was integrated to the global formula of CPD resulting in 99.71 % within the populations. The genetic variation of HW (Hanwoo) showed highest estimates among the analyzed breeds.

본 연구에서는 대추나무 육종 연구 및 품종식별 등에 활용 가능한 microsatellite DNA표지를 개발 하였다. 또한 개발된 표지를 이용하여 국내 대추 3품종 8점(복조, 이조, 슈퍼왕대추)과, 중국에서 수집된 11품종을 분석하여 품종별 고유 DNA profile를 작성하고 품종 간 유연관계를 분석하였다. 대추나무 엽시료에서 DNA를 분리하고, Glenn과 Schable(2005)의 방법에 따라 microsatellite enrichment 라이브러리를 작성하였다. 작성된 라이브러리로부터 microsatellite repeat을 가지는 62개 contig 서열(Genebank Acc. No. KJ156642 - KJ156703)을 확보하고 이로부터 총 22개의 primer를 디자인 하였다. 이 중 품종 간 변이가 있고 재현성이 높은 15개 primer를 최종 선정하여 분석에 사용하였다. 대추나무 14품종 19점 시료를 분석한 결과 유전자좌에 따라 2개에서 7개의 대립유전자가 관찰되어 모든 유전자좌에서 다형성이 확인되었다. 국내 품종인 복조, 이조 및 슈퍼왕대추는 품종 내 개체 간 변이는 전혀 관찰되지 않았고, 품종 간에는 유전적 거리가 0.43-0.63사이 값을 보여 품종 식별에 활용 가치가 높은 것으로 판단되었다. UPGMA dendrogram을 통한 품종 간 유연관계를 분석한 결과 최근 우리나라에서 인기 있는 ‘슈퍼왕대추’는 중국에서 수집된 다른 대립종들과 유전적으로 유사한 경향을 보였다. 우리나라에서 널리 재배되는 ‘복조’ 품종은 중국 섬서성에서 수집된 ‘대백령’과 유전적으로 가장 가까웠다. 본 연구에서 개발된 microsatellite 표지는 대추나무 품종 유전·육종 연구 뿐 아니라, 품종 식별을 통한 유통단속에도 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

This study was conducted to construct a DNA marker database for 38 plum varieties collected in Korea using simple sequence repeat (SSR) markers. A set of 61 SSR primer pairs was tested to select polymorphic SSR markers between 8 varieties. Among the 61 primer pairs, 21 showed polymorphism, reproducibility and easy scoring. The genetic relationship between the 21 SSR markers and 38 varieties was analyzed. A total of 210 polymorphic amplified fragments were obtained with the 21 SSR markers. Three to seventeen SSR alleles were detected for each locus, with an average of 10.0 alleles per locus. Average polymorphism information content (PIC) was 0.758, with a range from 0.549 to 0.870. A total of 210 SSR marker loci were used to calculate Jaccard’s distance coefficients for cluster analysis by an unweighted pair-group method with arithmetical average (UPGMA). The genetic distance ranged from 0.06 to 1.00 in 38 varieties. Out of 38 plum varieties, 32 were identified using the 21 SSR markers. Therefore, these SSR markers may be employed to complement distinctness, uniformity, and stability (DUS) tests or as potential tools to solve seed disputes regarding plums.

국내에서 수집된 블루베리 34품종의 식별을 위하여 SSR 마커를 이용하여 품종별 SSR 프로파일 데이터베이스를 구축하였다. 블루베리 품종의 식별에 적합한 마커를 선정하기 위하여 6개 품종을 대상으로 총 49개의 마커를 분석하였다. 6개 품종간에 높은 다형성과 재현성을 나타내고, 밴드패턴이 선명한 17개의 마커를 선발하여 공시된 34품종을 분석하였을 때 총 115개의 대립유전자가 분석되었다. 대립유전자의 수의 분포는 2∼15개를 나타내었고, 마커당 평균 대립유전자의 수는 6.8개로 분석되었다. PIC 값은 0.248∼0.888의 범위에 속하였으며 평균값은 0.671로 나타났다. 115개의 대립유전자를 Jaccard 방법에 의해 유사도를 산출하고 비가중 산술방식에 의해 집괴 분석한 결과 공시품종의 유전적 거리는 0.31∼0.81의 범위로 나타났고 계통도는 유사도 지수 0.40을 기준으로 할 때 종에 따라 3개의 그룹으로 구분되었다. 17개 SSR 마커에 의해 34품종이 모두 식별되었고, 34품종을 식별할 수 있는 3개의 최소마커 조합을 선정하였다. 본 결과는 블루베리 품종식별과 신품종 보호 심사를 위한 유전자 분석 자료로 유용하게 활용될 것으로 사료된다.

본 연구는 국내외에서 육성 및 수집된 장미품종에 대하여 SSR 마커를 이용하여 품종식별 연구를 수행하였다. 장미 품종식별에 적합한 SSR 마커를 선정하기 위하여 112개의 SSR 마커를 12개의 주요품종을 대상으로 분석하였다. 최종 선발된 22개의 SSR 마커를 대상으로 69품종을 이용하여 분석하였을 때 대립유전자의 수는 2～10개의 분포를 나타내었으며 총 114개의 대립유전자가 분석되었다. PIC 값은 0.211～ 0.813의 범위에 속하였으며 평균값은 0.621로 나타났다. SSR 마커를 이용하여 작성된 장미 69품종의 품종간 유전적 거리는 0.41～0.87의 범위로 나타났고, 공시 품종 모두 SSR 마커의 유전자형에 의해 구분되었다. 본 연구결과는 장미 품종의 식별과 유전적 다양성 연구를 위한 기초 자료로 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

보리 국가목록등재 48품종의 hordein 밴드패턴의 다양성을 보고 이러한 hordein 밴드패턴을 D/B화하여 기존(참고)품종으로 관리, 활용하면서 품종구별 및 출원품종과 비교될 대조품종의 선별 가능성에 대하여 검토한 결과를 요약하면 다음과 같다. 보리 48품종의 hordein SDS-PAGE 결과, 총 22개의 hordein polypeptide밴드를 읽을 수 있었으며 다양한 15종류 의 hordein 밴드패턴을 볼 수 있었다. Hordein 밴드패턴에 따라 48품종을 집괴분석한 결과, 전체 유사도지수 0.54∼1.00 범위에서 3개군으로 분류되었고 주로 보리의 조성에 따라 분류되었다. Hordein polypeptide 밴드패턴 자체가 보리품종의 형태적 특성을 나타내는 유전적거리와 반드시 비례하는 것은 아니므로 현재의 UPOV관점과 마찬가지로 품종보호권 설정에 직접적인 근거를 제공할 순 없다고 판단되었지만 hordein polypeptide 밴드패턴 그 자체를 신품종의 구별성에 대한 보완적 자료로 이용할 수 있으리라 사료되었다.