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[축산기술] 디지털 축산위한 유전자칩 개발“유전정보 통해 개량효율 10~15% 향상”

국내농업에서 차지하는 축산업의 비중은 날로 높아지고 있다. 농업전체 생산액 중 축산업 생산액은 40%를 넘어서고 있으며, 매년 6.3%씩 성장하고 있다. 이러한 국내축산업의 발전에는 국립축산과학원의 연구개발성과와 현장실용화기술 보급이 큰 몫을 차지하고 있다. 사양관리·축종개발·바이오환경·가축분뇨·방역관리·조사료생산 등 지속가능한 축산기술개발에 힘쓰고 있는 국립축산과학원의 연구개발성과 중 축산기술 우수성과를 연간기획으로 살펴본다.

 

“유전정보 통해 개량효율 10~15% 향상”

5만4000개 유전정보 담은 한우 유전자칩 개발

7만원으로 고기품질·생산량·유전질환 동시예측

 

◇ 일상생활 속의 유전자 검사

2015년 미국 할리우드 배우인 안젤리나 졸리는 유전자 진단을 통해 유방암에 걸릴 확률이 높은 돌연변이 유전자를 가지고 있다는 것을 확인했다. 이후 암을 예방하는 차원에서 유방절제술을 선택했고, 유방암에 걸릴 확률은 수술 전 87%에서 수술 후 5%로

임다정 국립축산과학원 동물유전체과 연구관

낮아졌다고 한다. 이처럼 유전정보를 활용한 유전자 진단법이 개발됨으로써 사람을 위한 맞춤 의학, 예방이 가능해졌다. 사람의 유방암 조기진단과 같이 유전자 검사는 전 생애에 걸쳐 우리의 일상생활과 함께하고 있다. 엄마 뱃속에서는 기형아 검사를, 태어나서는 다양한 유전질환 검사, 심지어 전사자 찾기에도 DNA 검사를 활용하고 있다.

◇ 축산업에서 유전자 칩 활용

사람에게 익숙한 유전자 검사가 가축에는 어떻게 활용되고 있을까? 가축도 사람과 마찬가지로 유전질병 등을 검사할 뿐만 아니라 육질, 육량 등 다양한 경제형질을 개량하기 위해 활용되고 있다. 유전자 칩은 개체별로 DNA 정보를 알 수 있도록 유전정보를 적게는 1만개, 많게는 70만 개 이상 가지고 있다. 유전자 칩은 가축의 유전능력을 예측하는 데 사용된다. 혈액, 털, 타액(침) 등에서 DNA를 추출하고, 혼성화 반응을 통해 칩 내에 장착된 유전정보를 파악하는 것이다.

소, 돼지, 닭, 말, 개, 양 등 다양한 축종에서 유전자 칩을 사용할 수 있다. 대부분의 유전자 칩은 해외품종에 존재하는 유전정보로 구성돼 있어 국내품종에 적용하는 데는 한계가 있었다. 소의 경우, 기존 판매되고 있는 해외 상용칩은 해외 사육품종인 육우·젖소 등 20품종의 유전정보 약 5만 개로 구성돼 있어 유전정보의 3분의 1정도는 한우에 적용이 되지 않는다는 단점이 있었다. 뿐만 아니라, 소 한 마리당 유전정보를 분석하는 비용은 14만원 내외로 농가, 대학 등에서 쉽게 활용할 수 없었고, 이로 인해 한우의 형질이나 연관 유전자를 발굴하는 데 어려움이 있었다.

한우맞춤형 유전자칩 개발

◇ 한우 맞춤형 유전자 칩 개발

국립축산과학원은 한우의 유전적 자질(능력)을 예측하기 위해 지난 30여년 간 개량되어 온 우량씨수소의 정액을 농협 한우개량사업소에서 분양 받아 전체 염기서열을 해독했다. 확보한 전체 염기서열에서 유전적 변이정보 2849만개에 대해 육량, 육질등급 결정을 위한 4개의 경제형질(근내지방도, 등지방두께, 등심단면적, 도체중)에 관여하는 유전마커 4883개를 발굴했다. 또한 해외 육우에서 발견된 유전질환 마커를 한우 염기서열에 적용해 염기서열 내 위치를 확인했다. 유산, 왜소증, 혈우병 등 24종의 유전질환에 관여하는 44개의 돌연변이 마커를 맞춤형 유전자 칩에 반영해 약 5만4000개의 유전자 정보가 들어있는 한우 맞춤형 유전자 칩을 개발했다.

유전자 칩을 이용하면 한우의 고기품질, 생산량 등의 능력은 물론 유전적 질환까지 7∼8만원으로 분석할 수 있다. 농가에서는 암송아지를 번식용 소로 사용할 것인지의 판단뿐만 아니라 수송아지의 경우 살코기의 양이 많거나 육질이 뛰어난 고기용 소로 사육할 것인지 등을 판단하는데 유전정보를 사용할 수 있게 된다. 예전에는 부모의 혈통정보로 자손의 능력을 예측했지만, 유전정보를 활용하면 보다 정확하게 자손의 능력을 알 수 있게 돼 개량효율을 10∼15% 더 높일 수 있다.

유전자칩 개발로 한우의 번식능력, 고기품질, 생산량 등을 한번에 알 수 있게 됐다.

◇ 유전정보가 가축의 생산성을 향상시킬 때까지

가축의 유전체 정보는 가축의 사육, 고기 및 생축유통, 일자리창출 등 산업 전반에 활용할 수 있다. 농가에서는 암·수소 개량과 사육방향을 과학적 근거를 가지고 결정할 수 있게 돼 육질, 육량, 번식능력 등 다양한 목적에 맞게 맞춤형 가축을 키울 수 있다. 특히, DNA는 사람의 지문과 달리 시간이나 환경에 따라 바뀌지 않기 때문에 태어나자마자 조기에 생산능력을 예측할 수 있게 된다.

축산물 유통단계에 유전정보가 활용되면 가축의 품종을 정확하게 판별할 수 있고, 친자감정·이력추적제에도 이용돼 안전축산물 생산체계 구축에 기여할 수 있다. 유전자 칩으로 농가에서 보유하고 있는 각각의 개체의 유전적 능력을 예측해, 교배조합을 만들 수 있게 되면, 농가 컨설팅, 맞춤형 사료 등 관련기업의 일자리 창출도 기대된다. 국가별로 정밀축산, 표현체수집 등 개체의 능력을 정확하게 예측하기 위한 대규모 프로젝트 연구가 진행되고 있다. 이러한 연구를 비추어 볼 때, 미래 소비형질(맛형질, 부위 맞춤형), 사회 현안문제(기후변화, 축산냄새)를 유전정보를 활용해 해결하는 시대가 머지않아 도래 할 것으로 예상된다. 

농축산기계신문  alnews@alnews.co.kr

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