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KR-20260060485-A - Indel marker for discriminating plumage color of Korean native duck and uses thereof

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Abstract

본 발명은 한국 토종오리의 피모색 판별을 위한 InDel 유전자 마커 및 이의 용도에 관한 것으로, 본 발명의 InDel 유전자 마커는 백색 또는 유색 피모색의 토종오리를 구별할 수 있으므로, 백색 피모색이 고정된 순종 토종오리 집단을 안정적으로 육성하는데 유용하게 활용될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명은 농가들에게 유전적 선발 체계를 활용하여 경제적 이익을 증대시킬 수 있는 기회를 제공함으로써 국내 토종오리의 상업적 가치뿐만 아니라 종 보존과 품종 개량의 과학적 기반을 더욱 강화하는데 기여할 수 있을 것이다.

Inventors

  • 이준헌
  • 김재원
  • 김민준
  • 조은진

Assignees

  • 충남대학교산학협력단

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241024

Claims (6)

  1. 오리의 13번 염색체 내 MITF (microphthalmia-associated transcription factor) 유전자의 인트론 2 영역에 위치하는 InDel(insertion/deletion) 다형성(NCBI GenBank No. NC_051784.1의 5,199,182~5,205,823 bp)을 포함하는 폴리뉴클레오티드 또는 이의 상보적인 폴리뉴클레오티드를 포함하는, 한국 토종오리의 피모색 판별용 마커 조성물.
  2. 서열번호 7, 8 및 9의 올리고뉴클레오티드 프라이머를 포함하는, 한국 토종오리의 피모색 판별용 프라이머 세트.
  3. 제2항의 프라이머 세트 및 증폭 반응을 수행하기 위한 시약을 포함하는, 한국 토종오리의 피모색 판별용 키트.
  4. 제3항에 있어서, 상기 증폭 반응을 수행하기 위한 시약은 DNA 폴리머라제, dNTPs 및 버퍼를 포함하는 것인 키트.
  5. 오리 시료로부터 게놈 DNA를 분리하는 단계; 상기 분리된 게놈 DNA를 주형으로 하고, 제2항의 프라이머 세트를 이용하여 증폭 반응을 수행하여 표적 서열을 증폭하는 단계; 및 상기 증폭 단계의 산물을 검출하는 단계;를 포함하는, 한국 토종오리의 피모색 판별 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 증폭 단계의 산물의 검출은 겔 전기영동, 모세관 전기영동, DNA 칩, 방사성 측정, 형광 측정 또는 인광 측정을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.

Description

한국 토종오리의 피모색 판별을 위한 InDel 유전자 마커 및 이의 용도{Indel marker for discriminating plumage color of Korean native duck and uses thereof} 본 발명은 한국 토종오리의 피모색 판별을 위한 InDel 유전자 마커 및 이의 용도에 관한 것이다. 한국 토종오리는 국립축산과학원에서 외국종 오리에 대한 의존도를 낮추고자 우리나라 청둥오리를 가축화하여 개발한 품종이다. 이 품종은 크게 유색 토종오리와 백색 토종오리로 나뉘며, 각각의 피모색에 따라 다양한 특성과 상업적 활용 가능성을 지닌다. 유색 토종오리는 청둥오리와 유사한 흑갈색과 청동색의 깃털을 가지며, 이는 도축 후 제모 과정에서 깃털이 완전히 제거되지 않아 피부나 육색에 색소가 남아 소비자의 선호도가 낮아지는 문제가 있다. 반면, 백색 토종오리는 순백색의 깃털과 노란 부리를 가지고 있어 이러한 외관적 문제를 개선할 수 있는 가능성을 지닌다. 그러나, 현재 유색 토종오리 사이에서 태어나는 백색 토종오리를 구별할 수 있는 마커의 정보가 없어, 이들의 유전적 특성을 규명하고 체계적으로 육종하는 연구가 필요하다. 가축의 육종과 생산에 있어서 피모색은 주요한 경제형질 중에 하나라고 볼 수 있다. 일반적인 야생동물의 경우 생태계에서 생존하기 위해서 대부분 다양한 색상의 피모색을 가지는 경우가 많고 백색 피모색을 가진 개체는 포식자에게 발견되기 쉽고 사냥을 하는 측면에서도 불리한 측면이 많아 도태되는 경향이 있다. 하지만 가축의 개량에 있어서 백색 피모색은 식육의 가공과정에 상당한 이점을 가지고 있는데, 도축한 식육의 외관에 색소침착 등의 흔적이 남지 않고 가공과정에 있어서도 색소침착이 없는 식육은 다양한 제품으로 변화가 가능하기 때문에 경제적으로 매우 중요한 형질이라고 볼 수 있다. 따라서 가금뿐만 아니라 가축의 육종에 있어서 피모색과 관련된 후보 유전자를 탐색하고 이 유전자의 표현형이 유전되는 양상을 확인하는 일은 매우 중요한 의미를 가진다. 이러한 피모색에 직접적으로 영향을 줄 수 있는 요인은 색소 침착에 주요한 영향을 미치는 멜라닌(melanin)이 있는데, 멜라닌의 복잡한 합성경로와 조절작용이 다양한 피모색의 표현형에 영향을 주기 때문에 멜라닌의 기능에 영향을 주는 후보 유전자 연구는 다양한 품종에서 지속적으로 연구되어왔다. 멜라닌은 황색의 침착에 관여하는 페오멜라닌(pheomelanin)과 흑색 및 갈색의 침착에 관여하는 유멜라닌(eumelanin)이 서로 복잡한 상호작용으로 다양한 피모색을 만들어 내는 것으로 알려져 있다. 따라서 이러한 멜라닌 생성반응(melanogenesis)에 영향을 줄 수 있는 다양한 유전자의 유전적 변이를 찾고 유전적 변이와 표현형과의 연관성을 밝히면 가축의 개량에 큰 영향을 줄 수 있고 경제적 가치를 높이는 데 활용될 수 있다. 최근의 분자 유전학 기법의 발달은 DNA 수준에서의 유전병이나 가축의 특정 형질과 연관되어 있는 유전자 마커(genetic marker)의 개발이 가능한 방향으로 발달되어 왔다. DNA의 다형성은 중요한 경제형질을 결정하는 주요 유전자와 양적형질좌위(QTL; quantitative trait loci)에 의한 마커 개발을 가능하게 하며, 연관 분석(linkage analysis), 유전자 지도(genetic map), 친자 감별(parentage testing), 품종간의 구별(distinction of breeds), 가계도 분석(pedigree analysis), 유전적 다양성(divergence) 및 관련성(relationship) 등을 분석할 수 있는 강력한 도구로서 이용되어 왔다. 특히 가축의 유전 및 육종학 분야에서는 DNA의 다형성에 기초한 유전자 마커를 통한 도움 선발(MAS, marker assisted selection)에 활용되고 있다. 가축에 있어서 대부분의 경제형질들은 다양한 유전자의 영향을 통해 나타나는 양적형질로 알려져 있으며, 이러한 형질에 관여하는 원인 유전자 발굴 및 유전적 위치를 탐색하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 특정 형질 관련 유전자 마커의 발굴을 위해 기능 유전자를 대상으로 한 단일염기다형성(SNP, single nucleotide polymerphism), InDel(insertion/deletion) 등의 마커 발굴 및 형질 관련성 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 한국 토종오리의 유전적 정보를 확인한 연구는 매우 부족한 상태이므로, 토종오리 품종의 개량 또는 보존을 위한 기간 단축과 품종을 정확히 구별하기 위한 유전자 마커의 개발이 요구되고 있다. 한편, 한국등록특허 제1701105호에는 DCT(Dopachrome tautomerase) 유전자에 기반한 '한국 토종오리의 피모색 구분을 위한 유전자 마커 및 이의 용도'가 개시되어 있고, 한국등록특허 제1450792호에는 '돼지의 흑모색 판단용 SNP 마커 및 이의 용도'가 개시되어 있으나, 본 발명의 MITF(microphthalmia-associated transcription factor) 유전자에 기반한 '한국 토종오리의 피모색 판별을 위한 InDel 유전자 마커 및 이의 용도'에 대해서는 기재된 바가 없다. 도 1은 백색 피모색(KNDW) 및 유색 피모색(KNDC)의 토종오리 집단을 대상으로 Fst(Fixation index) 및 Nucleotide diversity(π) 분석을 수행한 결과이다. 도 2는 백색 피모색(KNDW) 및 유색 피모색(KNDC)의 토종오리와 백색 피모색의 페킨 오리(Pekin)의 MITF(microphthalmia-associated transcription factor) 유전자 영역에 대한 리드 맵핑 데이터(read mapping data)를 IGV(Integrative Genomics Viewer)로 비교 분석하여 인트론 2 영역에서 InDel 다형성을 확인한 결과이다. Refseq Gene: 참조유전체(페킨 오리, ZJU1.0). 도 3은 백색 피모색(KNDW) 및 유색 피모색(KNDC) 토종오리 간의 InDel 다형성을 보여주는 모식도(A)와, 상기 InDel 다형성 영역을 증폭하기 위한 프라이머 세트의 표적 위치를 보여주는 모식도(B, C 및 D)이다. 도 4는 본 발명의 프라이머 세트 3개(표 3)를 이용하여 동형접합(homozygote)의 백색 피모색(KNDW) 및 유색 피모색(KNDC) 토종오리와 이형접합(heterozygote)의 유색 피모색 토종오리를 대상으로, 다양한 annealing 온도로 PCR을 수행한 결과이다. 도 5는 본 발명의 프라이머 세트 3(서열번호 7, 8 및 9)의 검출한계 분석을 수행한 결과이다. 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 오리의 13번 염색체 내 MITF(microphthalmia-associated transcription factor) 유전자의 인트론 2 영역에 위치하는 InDel(insertion/deletion) 다형성(NCBI GenBank No. NC_051784.1의 5,199,182~5,205,823 bp)을 포함하는 폴리뉴클레오티드 또는 이의 상보적인 폴리뉴클레오티드를 포함하는, 한국 토종오리의 피모색 판별용 마커 조성물을 제공한다. 본 명세서에서, 용어 "InDel(insertion/deletion) 다형성"이란, 하나의 유전자 좌위(locus)에 두 가지 이상의 대립유전자(allele)가 존재하는 경우를 "다형성"이라 하고, 상기 다형성 부위 중에서, 서열 중에 일부가 중간에 더해지거나 없어져 종내 혹은 종간에 염기서열의 길이 차이가 생긴 경우를 삽입(insertion)-결실(deletion) 다형성이라 한다. 상기 다형성 서열은 DNA 또는 RNA가 될 수 있다. 또한, 용어, "대립유전자"는 상동염색체의 동일한 유전자 좌위에 존재하는 한 유전자의 여러 형태를 말한다. 본 발명의 한국 토종오리의 피모색 판별용 마커 조성물에 있어서, 상기 InDel 다형성은 백색 피모색의 페킨(Pekin) 오리를 참조유전체로 사용하여 백색 또는 유색 피모색의 한국 토종오리의 유전체 정보를 비교하여 유색 피모색의 한국 토종오리의 13번 염색체 내 MITF 유전자의 인트론 2 영역에서 일부 서열이 결실된 변이를 의미한다. 상기 결실 변이는 NCBI GenBank No. NC_051784.1의 5,199,182~5,205,823 bp을 의미하며, 이러한 결실 변이는 토종오리의 피모색 차이를 유발하는 주요 요인이다. 본 발명은 또한, 서열번호 7, 8 및 9의 올리고뉴클레오티드 프라이머를 포함하는, 한국 토종오리의 피모색 판별용 프라이머 세트를 제공한다. 상기 프라이머 세트는 각 프라이머 세트의 서열 길이에 따라 서열번호 7, 8 및 9의 서열 내의 16개 이상, 17개 이상, 18개 이상, 19개 이상, 20개 이상의 연속 뉴클레오티드의 절편으로 이루어진 올리고뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 예를 들면, 서열번호 7의 프라이머(20개의 올리고뉴클레오티드)는 서열번호 7의 서열 내의 16개 이상, 17개 이상, 18개 이상, 19개 이상의 연속 뉴클레오티드의 절편으로 이루어진 올리고뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 또한, 상기 프라이머는 서열번호 7, 8 및 9의 염기서열의 부가, 결실 또는 치환된 서열도 포함할 수 있다. 본 발명의 서열번호 7의 올리고뉴클레오티드 프라이머는 정방향 프라이머이며, 서열번호 8 및 9의 올리고뉴클레오티드 프라이머는 역방향 프라이머이다. 본 발명에 있어서, "프라이머"는 카피하려는 핵산 가닥에 상보적인 단일 가닥 올리고뉴클레오티드 서열을 말하며, 프라이머 연장 산물의 합성을 위한 개시점으로서 작용할 수 있다. 상기 프라이머의 길이 및 서열은 연장 산물의 합성을 시작하도록 허용해야 한다. 프라이머의 구체적인 길이 및 서열은 요구되는 DNA 또는 RNA 표적의 복합도(complexity)뿐만 아니라 온도 및 이온 강도와 같은 프라이머 이용 조건에 의존할 것이다. 본 발명에 있어서, 프라이머로서 이용된 올리고뉴클레오티드는 또한 뉴클레오티드 유사체(analogue), 예를 들면, 포스포로티오에이트(phosphorothioate), 알킬포스포로티오에이트 또는 펩티드 핵산(pepti