교 배 법 천안연암대학 정흥우

1. 근친교배 (1) 근친교배 : 혈연관계가 가까운 두 개체간의 교배. 예를 들면 전형매간교배, 반형매간교배, 부낭간교배, 모자간교배, 숙질간교배, 조손간교배 등이 있다. 또한 근친교배의 종류에는 저도의 근친교배, 중도의 근친교배 및 고도의 근친교배가 있다.

(2) 근교계수의 정의 근교계수란 어느 한 개체가 가지고 있는 1쌍의 대립유전자가 그 개체의 공통선조가 가지고 있는 한 유전자의 복제일 확률로서, 만약 어느 개체에 공통선조가 전혀 없다면 이러한 확률은 0이 되므로 그 개체의  근교계수도 0임.

A C (a1a2) X B D (a3a4) 전형매 교배에 의하여 태어난 X에 대한 가계도

(a1a3), (a1a4), (a2a3), (a2a4) (a1a3), (a1a4), (a2a3), (a2a4) 전형매간교배도 조부모 C D (a1a2) (a3a4) 부모 A B (a1a3), (a1a4), (a2a3), (a2a4) (a1a3), (a1a4), (a2a3), (a2a4) 자식 X

X의 유전자형 a1 a2 a3 a4 a1a1 a1a2 a1a3 a1a4 a2a1 a2a2 a2a3 a2a4 a3a1 a3a2 ♀ ♂ a1 a2 a3 a4 a1a1 a1a2 a1a3 a1a4 a2a1 a2a2 a2a3 a2a4 a3a1 a3a2 a3a3 a3a4 a4a1 a4a2 a4a3 a4a4

(a1a3), (a1a4), (a2a3), (a2a4) (a3a5), (a3a6), (a4a5), (a4a6) 반형매간교배도 조부모 C D E (a1a2) (a3a4) (a5a6) 부모 A B (a1a3), (a1a4), (a2a3), (a2a4) (a3a5), (a3a6), (a4a5), (a4a6) 자식 X

X의 유전자형 a6 a5 a4 a3 a1 a1a6 a1a5 a1a4 a1a3 a2 a2a6 a2a5 a2a4 a2a3 a3a6 ♀ ♂ a6 a5 a4 a3 a1 a1a6 a1a5 a1a4 a1a3 a2 a2a6 a2a5 a2a4 a2a3 a3a6 a3a5 a3a4 a3a3 a4a6 a4a5 a4a4 a4a3

(3) 근교계수의 계산 - 근친도의 측정법 : Wright의 근교계수가 가장 널리 이용 FX = ∑{ (½) n+n‘+1 (1+ FA) }     FX  : X라고 하는 개체의 근교계수 n     : X의 부친으로부터 공통선조까지의 세대 수 n‘    : X의 모친으로부터 공통선조까지의 세대 수 FA   : 공통선조의 근교계수 ∑   : 각 공통선조에 대하여 계산한 값을 합계 공통선조 : 특정 개체의 부와 모를 통해서 동시에 유전자를 전달하는 선조

공통선조 찾기 D     B         H              H B           X D              D C     C         L     L 부친과 모친을 연결하는 모든 경로를 나열한다.            B                D                C

전형매간 교배의 예 A C X B D 개체 X의 부(A)와 모(B)의 조상 중에 동일한 개체가 있는지를 살펴보면 C와 각 조상에 대해 아비와 어미로부터 공통조상에 이르는 세대수를 계산 공통조상C A → C : n = 1, B → C : n' = 1, FC = 0 공통조상D A → D : n = 1, B → D : n' = 1, FD = 0 X의 근교계수 공통조상 C에 대해 구한 값과 공통조상 D에 대해 구한 값을 더한다.

전형매간교배에 태어난 X의 근교계수 공통선조 FA n n‘ (½) n+n‘+1 (1+ FA) C 0 1 1 (½)3 = 0.125 D 0 1 1 (½)3 = 0.125 계 = 0.25

어느 개체의 근교계수는 양친의 혈연관계의 정도에 따라 달라진다 어느 개체의 근교계수는 양친의 혈연관계의 정도에 따라 달라진다. 즉, 양친의 혈연관계가 가까우면 근교계수는 높아지고, 멀면 낮아진다. 근교계수가 취하는 값의 범위는 0 ∼ 1 ( 0 ∼ 100% )     0 % : 양친이 전혀 혈연관계가 없는 상태 100 % : 유전자 전체가 homo화된 상태 그러므로, 어느 개체의 근교계수가 상승할수록 그 개체가 가지고 있는 유전자들이 호모상태로 되어 있을 확률이 높다는 것을 뜻한다.

근친교배의 예와 이에 따른 근교계수

전형매간 교배 X B A D C C × D C × D A × B X X의 근교계수 = 0.25 (25.0%)

반형매간 교배 X B A E D C C × D C × E A × B X X의 근교계수 = 0.125 (12.5%)

부낭간 교배 X B A A × C A × B X X의 근교계수 = 0.25 (25.0%)

사촌간 교배 G × H G × H C × D E × F A × B X X의 근교계수 = 0.0625 (6.25%) X B A

사촌간 교배 (이복) G × H G × I C × D E × F A × B X X의 근교계수 = 0.0313 (3.1%) C

2세대에 걸친 전형매 교배 E × F E × F C × D C × D A × B X의 근교계수 = 0.25 (25%) X B

(4) 혈연관계의 측정 - 혈연계수 : 두 개체간의 유전자형의 유사도 - 두 개체간의 혈연계수가 높으면 이들간의 혈연관계가 큼 - 혈연계수의 범위 : 0~1 - Wright의 혈연계수식 이용하여 계산

Wright의 혈연계수 공식 ∑{ (½) n+n‘ (1+ FA) } RXY = 1 + FX 1 + FY RXY  : X와 Y간의 혈연계수 n     : X로부터 공통선조까지의 세대 수 n‘    : Y로부터 공통선조까지의 세대 수 FA   : 공통선조의 근교계수 공통선조 : X 및 Y와 유전자를 공유하는 선조

A C X B D X의 가계도

A와 B간의 혈연계수 공통선조 FA n n‘ (½) n+n‘ (1+ FA) C 0 1 1 (½)2 = 0.25 D 0 1 1 (½)2 = 0.25 계 = 0.5 0.5 RAB = = 0.5 1 + 0 1 + 0

A와 C간의 혈연계수 공통선조 FA n n‘ (½) n+n‘ (1+ FA) C 0 1 0 (½)1 = 0.5 계 = 0.5 0.5 RAB = = 0.5 1 + 0 1 + 0

B와 X간의 혈연계수 공통선조 FA n n‘ (½) n+n‘ (1+ FA) B 0 0 1 (½)1 = 0.5 C 0 1 2 (½)3 = 0.125 D 0 1 2 (½)3 = 0.125 계 = 0.75 0.75 RBX = = 0.67 1 + 0 1 + 0.25

공분산표를 이용한 계산 1) 모든 개체를 세대순으로 배열(선조를 왼쪽에 후손을 오른 쪽에 배치) 2) 각 개체의 오른 쪽 어깨 위에 부모명을 기입(모르면 “-”로 표기) 3) (개체수 + 1) 크기의 공분산표 작성 4) 맨 윗 열에 첫 좌측 칸을 비우고, 좌측으로부터 개체를 1)과 2)의 방법으로 기입. 5) 맨 좌측 행에 첫 윗 칸을 비우고, 위로부터 개체를 선조를 위에 후손을 그 다음에 기입하며 2)의 방법으로 기입.

6) 1차 세대 ① 1차세대에 대한 칸 채우기 - 공분산표의 대각 부분에는 (1+각 개체의 근교계수) 기입 - 공분산표의 비대각 부분에는 두 개체간의 혈연계수 기입 ② 1차 세대의 후손 및 기타 개체에 대한 칸 채우기 - 각 개체의 부칸과 모칸에 있는 값의 평균 기입 - 부모 모두 없으면 “0” 기입 - 부모 중 한 쪽만 있으면 그 칸 값의 반 기입

7) 2차 세대 ① 2차세대의 대각 부분 에 대한 칸 채우기 - 공분산표의 대각 부분에는 (1+각 개체의 부와 모가 만나는 칸의 값의 반) 기입 ② 2차 세대의 비대각 부분에 대한 칸 채우기 - 각 개체의 부와 모가 만나는 칸의 값의 평균 기입 - 부모 모두 없으면 “0” 기입 - 부모 중 한 쪽만 있으면 그 칸 값의 반 기입

8) 3차 이후 세대 - 2차 세대의 기입 방법으로 칸 채움 9) 식을 이용한 근교계수 계산 - 공분산표에서 두 개체가 만나는 칸은 Wright의 혈연계수 공식의 분자식에 대한 계산 값임. - 대각선상의 값에서 1을 뺀 값이 그 개체의 근교계수

전형매간교배에 대한 공분산표 C-- D-- ACD BCD XAB 1+0 0.5 0.75 1+0.25

B와 X간의 혈연계수 계산 ∑{ (½) n+n’ (1+ FA) } 0.75 RBX = = 1 + FB 1 + FX 1 + 0 1+0.25 = 0.67    

H E S G X F D J I X의 가계도

공분산표 H-- G-- I-- EHG FGI J-- SEF DSJ XSD 1 + 0 0.5 0.25 0.125 0.1875 0.5 0.25 0.125 0.1875 0.375 0.625 0.3125 0.46875 1 + 0.125 0.5625 0.84375 0.78125 1+ 0.28125

공분산표의 작성 S의 근교계수 X의 근교계수 집단의 평균 근교계수 X와 S간의 혈연계수 ∑{ (½) n+n’ (1+ FA) } 0.84375 RBX = = = 0.7028 1 + FS 1 + FX 1.125 1.28125

(5) 근친교배의 유전적 효과 및 문제점 근친교배의 유전적 효과 - 유전자형의 호모성 증가 - 유전자형의 호모성 증가 ->동형접합체(homozygote)의 비율 증가 - 유전자형의 헤테로성 감소 ->이형접합체(heterozygote)의 비율 감소   - 강력유전이 가능

2) 근친교배의 문제점  - 기형 또는 치사형질의 출현 빈도 증가 - 가축의 생산성 감소(번식능력 저하, 성장률, 산란능력, 비유능력, 생존율 저하)

각종 근친교배에 따른 근교계수의 변화 세대 자가수정 전형매간교배 폐쇄된 축군 (종모축 1두) (종모축 2두) 1 2 3 4 5 50.0 75.0 87.5 93.8 96.9 25.0 37.5 59.4 67.2 12.5 21.8 30.4 38.0 44.8 6.6 12.8 18.5 23.9 28.9

(7) 근교계통의 육성 - 근교계통이란 근친교배에 의해서 만들어진 집단 1) 능력이 우수한 기초축의 선정 2) 근친교배의 진행 시 능력이 불량한 계통은 초기에 도태 3) 능력이 우수한 계통 내에서도 능력이 불량한 개체 도태 4)융통성이 있는 교배방법 이용 5) 다른 개체와의 혈연관계에 구애됨이 없이 능력이 우수한 가축을 종축으로 선발

(8) 근친교배의 이용 1) 특정 유전자의 고정 시 2) 불량한 열성유전자의 제거 시 3) 특정한 개체와 혈연관계가 높은 자손의 생산 시 4) 자본의 부족으로 정액이나 종축의 구입이 어려울 때 5) 다양한 가계의 형성 시 6) 특정 유전자의 소유 여부 확인 시 7) 근교계통의 조성으로 근교계통간의 잡종강세를 이용하고자 할 때

- 유전적으로 우수한 특정 개체와 혈연관계가 높은 자손을 만들기 위해 이용하는 교배법 2. 계통교배법 - 유전적으로 우수한 특정 개체와 혈연관계가 높은 자손을 만들기 위해 이용하는 교배법 - 특정 개체가 죽었거나 나이 등의 이유로 번식에 더 이상 사용할 수 없는 경우에 이용 - Angus종, Hereford종, Shorthorn종 및 Santa Gertrudis종의 육성에 이용 1 S 2 X 5 D 3 4

공분산표 5-- 1-5 2-5 3-5 4-5 S12 D34 XSD 1 0.5 1 + 0 0.25 0.625 0.4375 1 + 0.125 0.6875 1+ 0.125

공분산표의 작성 5의 근교계수 : 0 X의 근교계수 : 0.125 집단의 평균 근교계수 X와 5간의 혈연계수 ∑{ (½) n+n’ (1+ FA) } 0.5 R5X = = = 0.47 1 + F5 1 + FX 1.0 1.125