책임운영기관 농촌진흥청 국립축산과학원 (로고)

 

실제 한우 판별은 젖소육우와 한우 판별, 외래종과 한우판별로 구분되며 후자의 경우 비교적 전문지식과 실습이 필요하다고 볼수 있습니다.

붙임파일에 도움이 되실만한 이론과 실험방법 자료를 정리하였으며 실습과 관련해서는 현재 한우판별 민원업무를 수행하고 있는 농업기술실용화재단에 문의해 주시기 바랍니다.

<한우, 육우, 수입우(미국산, 호주산)의 구별방법>

한우판별 유전자 시험법은 시중 유통 또는 판매되는 쇠고기의 시료로부터 DNA추출 등의 절차를 걸쳐 그간 개발된 한우판별 DNA 마커를 사용하여 한우와 외래우를 판별하는 방법(국립수의과학검역원 고시 제2008-27호)으로 소의 염색체에 존재하는 초위성체(microsatellite, MS) 좌위에서 발생하는 빈도를 한우와 외래우 시료에서 개별적으로 측정하여 차이를 보이는 초위성체 마커를 선별하고 이들의 최적마커조합을 구성하여 한우와 외래우를 판별하는 것이다. 최종 선별된 초위성체 마커 45종에 대한 개별 시료의 유전자형을 알아내고, Reference genotype DB를 기준으로 개체별 대립유전자형을 분석하여 한우와 외래우를 구분한다.

1. 한우와 젖소의 유전자 검사방법

1) 대상유전자 : 모색지배유전자( MC1R : Melanocortin receptor 1)

2) 원리 및 배경

  소에 있어서 검정색(Black coat color)은 완전우성(complete dominance)형질이며. 이는 소의 모색을 지배하는 여러 유전자중 MC1R이 가장 크게 작용할 경우로 밝혀져 있다. 그동안 여러 연구결과에서 MC1R 유전자의 구조변이(SNP : Single Nucleotide polymorphism, 단일DNA염기다형, 즉 하나의 DNA차이로 표현형이 달리 나타나는 현상)가 검정색을 좌우함을 밝힘. 이런 원리로 소 품종중 검정색을 띠는 젖소(홀스타인), 앵거스 등과 황갈색을 띄는 한우와 100% 구분이 가능한 배경이다. 즉 MC1R 유전자의 구조변이에 따라 세가지 대립유전자(ED, E+, e)가 존재함. 여기에서 한우에서는 ED가 전혀 나타나지 않으며, 검정색의 소 품종은 어떠한 경우에라도 ED를 항상 하나 이상 가지게 됨. 하지만, 한우의 품종 범위에 속하는 흑한우(제주흑한우 포함) 및 칡소에서는 ED가 전혀 나타나지 않았고(각 100두 이상의 시료를 대상으로), 흑한우의 일부 개체에서 ED가 나타나는 것은 홀스타인이나 앵거스 등의 검정색 외래 소품종과의 교잡에 의한 영향이라고 구명되었으며, 이들 흑한우 및 칡소에서 나타나는 검정색은 MC1R 유전자이외의 다른 유전자가 관여하는 것으로 추정하고 있다.

3) 실험방법 및 절차 : PCR-RFLP

① 시료로부터 DNA추출

② 대상 MC1R 유전자 변이 부위를 포함하여 유전자의 일부영역 증폭

③ 증폭된 MC1R 유전자의 단편을 DNA를 절단하는 제한효소 처리

④ 구조변이 여부에 따라 제한효소로 절단되거나 절단되지 않음

⑤ 제한효소 처리한 후 아가로즈 젤 전기영동에 의하여 절단된 DNA 가닥의 형태을 확인

⑥ 절단된 DNA패턴으로 한우형(황갈색형) 및 젖소형(검정색형) 결정

  위의 그림에서 보는 바와 같이 한우 및 젖소로부터 혈액, 소량의 고기 등을 채취하여 실험실에서 DNA를 분리하고 특정 부위의 유전자를 증폭시켜, 특정제한효소로 절단하여 전기영동을 수행하면 한우와 젖소의 DNA밴드 크기가 확연히 다르게 나타나는 것을 알 수 있다. 즉 한우에서는 두개의 DNA밴드 간격이 짧은 반면, 젖소에서는 두개의 DNA밴드가 길게 나타나거나, 세 개의 DNA 밴드 형태를 지니게 된다.

2. 한우고기와 수입쇠고기 판별 유전자 감식기법

(1) 배 경

지금까지는 국내에서 생산 유통되는 냉장육은 주로 한우와 젖소이므로 이 부분을 중점적으로 판별하면 되었으나 최근 호주, 뉴질랜드 등에서 수입이 많이 되고 있고 조만간 미국 등에서 쇠고기 수입자유화가 재개될 상황에서 한우농가는 물론 한우산업이 상당한 불안감을 가지고 있었다. 따라서 국립축산과학원은 한우육과 수입우육을 판별하는 기술을 개발하기 위하여 2005년도부터 집중으로 과제를 설계하고 국내외에서 다양한 품종의 소 유전자원을 확보하고 이를 이용한 유전자 마커 개발에 착수하게 되었다.

앞서 설명한바와 같이 한우고기와 젖소고기는 단순히 모색이 확연히 다른 점을 이용하여 판별할 수 있었으나 수입쇠고기와의 판별에는 또 다른 난관이 봉착하고 있었다. 즉 전 세계적으로 약 250 품종 이상의 소 품종이 있고 모색도 흑색, 황갈색, 적색, 백색, 혼합색 등 다양하고 특히 다양한 품종끼리 교잡을 통해 잡종1세대(F1) 혹은 잡종2세대(F2) 등을 생산해내므로 모색으로만 판별은 불가능하였다. 따라서 농촌진흥청 국립축산과학원에서는 2005년부터 지금까지 밝혀진 소 유전체 정보를 최대한 활용하고 전국 6개의 대학과 공동으로 한우고기와 수입쇠고기 판별을 위한 연구를 착수하게 되었다.

한우고기와 수입쇠고기의 판별기술은 분자유전학적 기법을 활용하여 단일염기서열다형성 (SNP) 마커, 북방형(Bos taurus)과 남방형(Bos indicus)의 마커, 그리고 위성체(microsatellite) 마커 등을 이용하여 한우과 다른 소품종간의 마커들에서 같은 정도와 다른 정도를 비교분석하고 마커들간의 특이성 등을 연구 분석하여 한우집단만이 가지는 마커들의 조합을 발굴하였다.

(2) 한우와 수입우의 유전자 판별 방법

1) 대상 유전자 : 소 게놈(genome) 전체가 대상

2) 원리 및 배경

  MC1R 유전자처럼 검정색과 황갈색을 100%지배하는 유전자 또는 구조변이를 찾아야 하나, 아직까지 그런 양상을 보이는 유전자는 미발굴. 그러므로 소의 전 염색체에 존재하는 수 많은 유전자 및 DNA 마커들을 대상으로 품종별 개체별 일일이 염색체를 스캔하여 한우와 외국소간의 대립유전자 빈도차가 많이 나타나는 DNA마커들을 발굴함. 각 마커의 유전자형 발생빈도에 대한 공식을 유도해 내어 그 확률 값으로 한우와 수입우를 판정함.

3) 개발된 마커 : microsatellite(MS, 초위성체 마커) 45종 및 SNP 17종

4) 실험방법 및 절차(MS 방법 위주)

① Genomic DNA 추출단계 : 혈액, 조직, 모근 등

② DNA 농도 및 상태 점검 (선택사항)

③ PCR 증폭단계 (Polymerase Chain Reaction, 중합효소연쇄반응)

- 특정 DNA부위의 증폭,

- DNA추출 이후에 특정 부위의 DNA수(copy number)가 많지 않아 많은 수의 DNA부위를 확보하기 위한 수단

→ MC1R은 1종만 PCR 수행, 한우/수입우 판별은 45종을 PCR수행,

→ 이 단계에서부터 기술력 고도화가 요구됨

④ 유전자형 결정 단계 (genotyping)

: 사용된 DNA마커별 allele(대립유전자, 한 쌍으로 존재)을 읽고 개체별 유전자형 값을 매겨주는 단계

- 고가의 장비가 필요

- 장비 set-up 및 가동을 위해 비교적 전문적인 지식 및 기술 요구

⑤ 정리 및 결과분석

- 한우의 유전적 배경 등에 대한 이해도 요구

(3) 한우 vs. 젖소 판별과 한우 vs. 수입우 판별 간의 차이점

한우 vs. 젖소 판별과 한우 vs. 수입우 판별 간의 차이점

한우/젖소 판별	한우/수입우 판별
- MC1R의 SNP 1종	- Microsatellite 45종 이용
- 분석방법이 단순, 용이	- 분석방법 : 45종 마커를 이용하므로 비교적 복잡
- 약간의 분자유전학적 기술과 지식으로 가능	- 분자유전학적 기술력과 지식을 상당히 요구
- 분석장비 : PCR 장치	- PCR, 유전자형 결정장치(고가, 고도기술력 요구), 분석프로그램 운용력