Journal of Animal Science and Technology

Korean Society of Animal Sciences and Technology (한국축산학회)
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Studies on the MC1R Gene Frequencies in Landrace, Large White, Duroc and Jeju Native Black Pigs

랜드레이스, 대요크셔, 듀록 및 제주 흑돈의 Melanocortin 1 Receptor(MC1R) 유전자의 유전자형 분석

  • Cho, I.C. (National Jeju Agricultural Experiment Station, R.D.A) ;
  • Lee, J.G. (Division of Animal Science, Gyeongsang National University) ;
  • Jung, J.G. (National Jeju Agricultural Experiment Station, R.D.A) ;
  • Yang, B.S. (National Jeju Agricultural Experiment Station, R.D.A) ;
  • Kang, S.Y. (National Jeju Agricultural Experiment Station, R.D.A) ;
  • Kim, B.W. (Division of Animal Science, Gyeongsang National University)
  • 조인철 (농촌진흥청 제주농업시험장) ;
  • 이정규 (경상대학교 축산과학부) ;
  • 정진관 (농촌진흥청 제주농업시험장) ;
  • 양보석 (농촌진흥청 제주농업시험장) ;
  • 강승률 (농촌진흥청 제주농업시험장) ;
  • 김병우 (경상대학교 축산과학부)
  • Published : 2002.04.30
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Abstract

This study was conducted to investigate the genotypes and frequencies of Melanocortin 1 Receptor(MC1R) genes in pigs which plays a central role in regulation of eumelanin (black/brown) and phaeomelanin(red/yellow) pigment synthesis within the mammalian melanocytes. Four different breeds of pigs(20 Landrace, 20 Yorkshire, 20 Duroc, and 93 Jeju native black pigs) were used and PCR-RFLP analysis of MC1R gene was also carried out. Two regions of MC1R genes (428bp and 405bp) were amplified using two specific primers (MERL1-EPIG2, EPIG1-EPIG3), respectively and MC1R allele were determined using 2 restriction enzymes (BspHⅠ, AccⅡ). The results of this experiment indicated that MC1R allelic type in Landrace, Large Yorkshire and Duroc were MC1R *2 (Ep), MC1R *2 (Ep), MC1R *4 (e), respectively. However, various allelic types of MC1R genes were detected in Jeju native black pigs. MC1R allelic type of Jeju black pigs was MC1R*2 type as in Meishan and Large black breeds or MC1R*3 type as in Hampshire and Berkshire breeds and the gene frequencies of ED1 and ED2 were 0.554 and 0.446 in average.

본 연구에서는 제주 재래흑돈의 모색에 관여하는 MC1R 유전자를 이용하여, 모색유전자 빈도를 조사함으로써, 제주 재래흑돈군 확보를 위한 선발계획 수립에 기초자료를 제공하고자 수행하였다. 공시동물은 랜드레이스, 대요크셔, 듀록 각 품종별 20두와 제주흑돈 93두 등 총 153두를 공시하여 수행하였다. 품종별 MC1R 유전자형을 설정하기 위하여 genbank에 등록되어 있는 돼지 MC1R 유전자(AF181964)를 참고로 하여 두 쌍의 primer (MERL1-EPIG2, EPIG1-EPIG3)를 제작 PCR 증폭을 수행하였다. 먼저 primer MERL1-EPIG2를 이용하여 428bp의 PCR 산물을 얻었으며, primer EPIG1-EPIG3를 이용하여 405bp의 PCR산물을 얻었다. 이들 증폭된 PCR 산물은 서로 다른 2개의 제한효소를 이용하여 PCR-RFLP를 실시하였다. 먼저 primer MERL1-EPIG2를 이용하여 증폭한 428bp의 PCR산물은 제한효소 BspHⅠ(TCATG|A)을 이용하여 절단하였으며, primer EPIG1-EPIG3으로 증폭한 405bp의 PCR산물은 제한효소 AccⅡ(CGC|G)를 이용하여 절단하였다. 이들 절단된 DNA 단편은 TBE buffer에서 전기영동 후 EtBr로 염색하거나 Silver stain 염색을 하여 다형현상을 관찰하였으며, 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 제한효소 BspHⅠ을 이용하여 PCR-RFLP을 수행한 결과 백색의 랜드레이스와 대요크셔는 전 개체 모두가 2개의 밴드(256bp, 172bp)가 확인되었으며, 듀록은 절단되지 않은 하나의 밴드(428bp)가 확인 되었다. 그러나 제주 흑돈에서는 3개의 서로 다른 형태의 밴드가 발견되었는데, 전체 93두중 밴드가 하나인 개체는(428bp)는 29두(31.2%), 밴드가 두 개인 개체는(256bp, 172bp)는 19두(20.4%), 밴드가 3개인(428bp, 256bp, 172bp) 개체는 전체의 절반 정도인 45두(48.4%)이었다. 2. AccⅡ를 이용하여 PCR-RFLP를 실시한 결과 랜드레이스와 대요크셔 종에서는 2개의 밴드(222bp, 183)가 확인 되었으며, 듀록은 한 개의 밴드(405bp)만이 관찰되었다. 그러나 제주흑돈에서는 3개의 서로 다른 형태의 밴드가 확인되었으며, 분포빈도는 BspHⅠ을 이용한 PCR- RFLP 결과와 동일하였다. 3. 이상의 결과를 MC1R 유전자형으로 분류하면 백색품종인 랜드레이스와 대요크셔 품종은 MC1R*3 allele이었으며, 적색의 듀록은 MC1R*4 allele로서 도입종의 모색유전자는 한가지 형태로 고정되어 있었다. 그러나 제주 재래흑돈에 있어서 MC1R*2 allele과 MC1R*3 allele 모두 다 나타났으며, 대부분은 이들의 헤테로 형태였다. 따라서 제주 재래흑돈의 모색고정을 위하여 종모돈 선정시 MC1R 유전자를 이용하면, 짧은 기간 내에 모색이 고정될 것으로 추정되며, 명확한 유전양상 구명을 위해서는 agouti 유전자의 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.

Keywords

References

  1. Andre C, Hampe A, Lachaume P, Martin, E. and Wang X-P. 1997. Sequence analysis of two genomic regions containing the KIT and the FMS receptor tyrosine kinase genes. Genomics 39:216- 226.
  2. Dag Inge Vage, Dongsi Lu and Helge Klungland. 1997. A non-epistatic interaction of agouti and extension in the fox, vulpes. Nature. Genet. 15: 311.
  3. Elena, V. Sviderskaya and Edward K. Novak. 1997. The Murine Misty Mutation: Phenotypic Effect on Melanocytes, Platelets and Brown Fat. Genetics. 148:381-390.
  4. Eugene Healy, Siobhán A. Jordan, Peter S. Budd and Ruth Suffolk. 2001. Functional variation of MC1R alleles from red-haired individuals. Hum. Genet. 21:2397-2402.
  5. Giuffra, E., Evans, G. and Tornsten, A. 1999. The Belt mutation in pigs is allele at the Dominant white(I/KIT) locus. Mamm. Genome 10, 1132- 1136.
  6. Giuffra, E., Kijas, J. M. H., Amarger, V., Carlborg, O. and Jeon, J.-T. 2000. The origin of the domestic pig: independent domestication and subsequent introgression. Genetics 154:1785-1791.
  7. Wagner, H. J. and Reissmann, M. 2000. New polymorphism detected in the horse MC1R gene. Anim. Genet. 31:280-291. https://doi.org/10.1046/j.1365-2052.2000.00655.x
  8. Jackson. 1993. Color-coded switches. Nature. Vol 362:587-588.
  9. Joerg, H., Fries, H. R., Meijerink, E. and Stranzinger, G. F. 1996. Red coat color in Holstein cattle is associated with a deletion in the MSHR gene. Mamm. Genome 7:317-318. https://doi.org/10.1007/s003359900090
  10. Johansson, M., Marklund, L., Sandberg, K. and Andersson, L. 1994. Cosegregation between the chestnut coat colour in horses and polymorphisms at the melanocyte stimulating hormone (MSH) receptor locus. Anim. Genet. 25(suppl):35.
  11. Johansson, M., Ellegren, H., Marklund, L., Gustavsson, U. and Ringmar-Cederberg, E. 1992. The gene for dominant white color in the pig is closely linked to ALB and PDGFRA on chromosome 8. Genomics 14:965-969.
  12. Johansson Moller, M., Chaudhary, R., Hellmen, E., Hoyheim, B. and Chowdhary, B. 1996. Pigs with the dominant white coat color phenotype carry a duplication of the KIT gene encoding the mast/stem cell growth factor receptor. Mamm. Genome 7:822-830.
  13. Kijas, J. M. H., Wales, R., Tornsten, A., Chardon, P. and Moller, M. 1998. Melanocortin receptor 1 (MC1R) mutations and coat color in pigs. Genetics 150:1177-1185.
  14. Kijas, J. M., Moller, M., Plastow, G. and Anderson, L. 2001. A frameshift mutation in MC1R and a high frequency of somatic reversions cause black spotting in pigs. Genetics 150:1177-1185.
  15. Klungland, H., Vage, D. I., Gomez-Raya, L., Adalsteinsson, S. and Lien, S. 1995. The role of melanocyte-stimulating hormone (MSH) receptor in bovine coat color determination. Mamm. Genome 6:636-639.
  16. Lu, D., Willard, D., Patel, I. R., Kadwell, S., Overton, L., Kost, T., Luther, M., Chen, W., Woychik, R. P., Wilkison, W. O. and Cone, R. D. 1994. Agouti protein is an antagonist of the melanocyte-stimulating-hormone receptor. Nature 371:799-802. https://doi.org/10.1038/371799a0
  17. Mariani, P., Johansson Moller, M., Hoyheim, B., Marklund, L. and Davies, W. 1996. The extension coat color locus and the loci for Blood Group O and Tyrosine Aminotransferase are on pig chromosome 6. J. Hered. 87:272-276.
  18. Marklund, L., Moller, M. J., Sandberg, K. and Andersson, L. 1996. A missense mutation in the gene for melanocyte-stimulating hormone receptor (MC1R) is associated with the chestnut coat color in horses. Mamm. Genome 7:895-899.
  19. Marklund, L., Moller, M. J., Sandberg, K. and Andersson, L. 1999. Close association between sequence polymorphism in the KIT gene and the roan coat color in horse. Mamm. Genome 10: 283-288.
  20. Marklund, L., Johansson Moller, M., Hoyheim, B., Davies, W. and Fredholm, M. 1996. A comprehensive linkage map of the pig based on a Wild Boar-Large White intercross. Anim. Genet. 27:255-269.
  21. Marklund, S., Kijas, J., Rodriguez-Martinez, H., Ronnstrand, L. and Funa, K. 1998. Molecular basis for the dominant white phenotype in the domestic pig. Genome Res. 8:826-833.
  22. Newton, J. M., Wilkie, A. L., He, L., Jordan, S. A. and Metallinos, D. L. 2000. Melanocortin 1 receptor variation in the domestic dog. Mamm. Genome 11:24-30. https://doi.org/10.1007/s003350010005
  23. Robbins, L. S., Nadeau, J. H., Johnson, K. R., Kelly, M. A., Roselli-Rehfuss, L., Baack, E., Mountjoy, K. G. and Cone, R. D. 1993. Pigmentation phenotypes of variant extension locus alleles result from point mutations that alter MSH receptor function. Cell 72:827-834. https://doi.org/10.1016/0092-8674(93)90572-8
  24. Stefan Rieder, Sead Taourit, Denis Mariat, Bertrand Langlois and Gerard Guerin. 2001. Mutations in the agouti (ASIP), the extension (MC1R), and the brown(TYRP1) loci and their association to coat color phenotypes in horses (Equus caballus). Mamm. Genome 11:450-455.
  25. Vage, D. I. and Klungland, Dongsi Lu. 1999. Molecular and pharmacological characterization of dominant black coat color in sheep. Mamm. Genome 10:39-43.
  26. Valverde, P., Healy, E., Jackson, I., Rees, J. L. and Thody, A. J. 1995. Variants of the melanocyte-stimulating hormone receptor gene are associated with red hair and fair skin in humans. Nature Genet. 11:328-330. https://doi.org/10.1038/ng1195-328

Cited by

  1. Characterization of the European type of maternal lineage evident in extant Jeju native pigs vol.33, pp.2, 2011, https://doi.org/10.1007/s13258-010-0129-z