생체육질예측기법을 활용한 돼지 육량 및 육질 연관성 분석

Abstract

국내 양돈 산업에 있어서 종돈개량은 돈육의 양적인 향상을 위주로 진행되어져 왔으며, 그 결과 돈육의 양적인 향상을 개선되었으나 이상육(PSE육)의 발생 및 돼지의 폐사율이 증가하는 문제가 발생하였다. 따라서 향후 종돈개량산업은 적육생산능력과 육질이 모두 우수한 종돈을 개량해야한다. 하지만 육질관련형질은 도축이 된 개체에서만 측정이 가능하기 때문에 효율적인 개량을 위해서 생체에서 평가할 수 있는 기술을 개발해야하는 시점이다. 본 연구는 제주도내에서 사육되고 있는 제주개량흑돼지를 생체조직검사(biopsy)를 이용하여 근섬유의 조직학적 분석과 Myosin Heavy Chain(MHC) isoform 조성, 육질분석결과를 통해 산육능력과 육질능력이 높은 종돈을 효율적으로 선발하기 위한 생체육질예측기법을 개발하기 위한 목적으로 연구를 실시하였다. 연구에 이용된 공시돈은 외모심사를 통하여 종모돈 14두, 종빈돈 95두를 0세대로 선발하였으며 0세대의 교배조합으로 출생된 자돈 중 786두를 1세대로 설정하였고 한국종축개량협회에 자돈등기를 하였다. 또한 외모심사를 통해 1차 선발 한 후 선발된 자돈 249두를 생체조직검사(biopsy)를 이용하여 근섬유조직학 분석과 MHC isoform 조성 분석을 통해 종모돈 19두, 종빈돈 96두를 선발하였다. 1세대에서 선발된 종모돈과 종빈돈의 교배조합으로 출생된 자돈 중 751두를 2세대로 설정하였고 1세대 선발과 동일한 방법으로 1·2차 선발을 하였다. 0·1세대 종모돈의 후대검정 결과로는 0세대 종모돈에서는 총 이유 자돈수 742두 중 161두의 이모색이 출현하였으며 이모색 출현율은 2.3∼40.0% 나타났고 이유체중은 4.90±0.99∼6.64±0.92(㎏)으로 측정되었다. 1세대 종모돈에서는 총 이유 자돈수 751두 중 315두의 이모색이 출현하였으며 이모색 출현율은 23.9∼92.9%로 0세대보다 높게 측정되었고 이유 체중은 6.03±1.25∼8.00±1.74(kg)으로 측정되었다. 0·1세대 종모돈에 따른 생산자돈의 육질분석결과는 0세대 종모돈별 생산자돈의 사후 pH와 육색에서 pH45min, pH24hour, a*24hour, b*24hour에서는 유의적인 차이가 나타나지 않았지만 L*24hour에서는 종모돈 80-116이 48.9로 가장 높고 종모돈 56-21이 44.1로 가장 낮게 측정되었다(P<0.05). 보수력 측정 항목 중 가열감량에서 종모돈 40-115가 15.5(%)로 가장 낮게 측정되었고, 종모돈 80-116이 27.1(%)로 가장 높게 측정되었다(P<0.05). 1세대 종모돈별 생산자돈에서는 pH45min, pH24hour, b*24hour 항목에서는 유의적인 차이가 나타나지 않았지만 L*24hour, a*24hour 항목에서 종모돈별 생산자돈들의 유의적인 차이가 측정되었다(P<0.05). 보수력 항목에서는 Drip loss 48에서만 유의적인 차이가 측정되었다(P<0.05). 0·1세대 종모돈별 자돈들에 대해 생체조직검사(biopsy)를 이용하여 근섬유 조직학적 특성과 MHC isoform 분석을 하였다. 0세대 종모돈별 근섬유 조성은 TypeⅠ에서는 6.30±1.21∼28.54±14.49(%)로 측정되었고 TypeⅡ는 71.46±14.49∼93.70±13.52(%)로 측정이 되었다. 이 값을 통해 TypeⅠ의 비율이 가장 높은 그룹과 가장 낮은 그룹, 중간 그룹으로 나누어 MHC isoform 조성을 분석하였다. 분석 결과 TypeⅠ의 비율이 높은 그룹이 MHCⅠ도 비율이 가장 높았으며 다른 그룹도 중간 그룹과 가장 낮은 그룹 순으로 분석되었다. 1세대 종모돈별 근섬유 조성에서 평균 크기는 TypeⅠ은 2910.74㎛², TypeⅡa는 2251.48㎛², TypeⅡb는 3898.18㎛²로 분석 되었으며 면적 비율의 평균은 TypeⅠ은 11.28%, TypeⅡa는 4.87%, TypeⅡb는 83.85%로 분석 되었고 근섬유 수에 대한 비율의 평균은 TypeⅠ은 14.10%, TypeⅡa는 7.77%, TypeⅡb는 78.13%로 분석되었다. MHC isoform 조성은 Slow isoform(MHCⅠ)은 0.26%, Fast isoform(MHCⅡ)는 0.74로 분석되었다. 이결과를 통해 근섬유 조직학적 특성과 MHC isoform 분석의 상관관계를 분석하였다. Fast/Slow ratio 항목과 Type area, mean area와 상관관계가 나타나지 않았고 근섬유별 면적비율과 근섬유 수에 대한 비율은 Slow isoform, Fast isoform과 높은 상관관계가 나타났으며(P<0.001), 근섬유 크기 항목에서도 MHC isoform과의 상관관계가 나타났다(P<0.001, P<0.05). 근섬유 조직학적 특성과 육질 특성 상관관계를 분석하였다. 육질 특성 항목에서 pH45min, pH24hour, L*45min, b*24hour, Fiter paper fluid uptake(FFU)에서는 근섬유 조직학적 특성과 상관관계가 나타나지 않았다. a*45min은 TypeⅠarea, TypeⅠarea(%)와 정의 상관관계가 나타났으며 TypeⅡb와는 부의 상관관계가 나타났다(P<0.001). L*24hour는 TypeⅠarea, TypeⅡa area와 부의 상관관계가 나타났고 a*24hour는 TypeⅠarea와 정의 상관관계, TypeⅡb area(%)와 부의 상관관계가 나타났다(P<0.01). 1·2세대 자돈간의 근섬유 조직학 분석을 통해 1세대보다 2세대가 Type area가 작고 TypeⅠ의 면적 비율이 증가하였으며 TypeⅡb의 면적 비율은 상대적으로 감소하였다(P<0.001). 근섬유 개수도 TypeⅠ은 세대가 넘어가면서 증가하였고 상대적으로 TypeⅡb는 감소하는 것으로 분석되었다(P<0.001). 세대별 이상육 발생 빈도가 1세대에서 정상육(RFN)이 66.1%가 발생했지만 2세대에서는 육색불량(PFN) 5.9%를 제외한 모든 자돈들이 정상육(RFN)으로 분석되었다. 이는 세대가 넘어가면서 근섬유 조성이 TypeⅠ의 비율이 증가하고 TypeⅡb의 비율이 감소함에 따라 육질이 개선되는 것으로 판단된다. 본 연구의 분석결과 육색관련 항목과 근섬유별 면적과의 상관관계가 높은 것으로 나타났으며 도축이 된 도체에서의 육질 평가가 아닌 생체에서 생체조직검사(biopsy)를 통해 육질을 예측할 수 있음을 확인 할 수 있었다. 본 연구에서는 분석 결과를 통해 우수한 종돈을 조기선발 할 수 있는 선발 기준을 MHC isoform 조성 분석을 통해 Fast isoform 비율이 85%이상, 근섬유 조직학적 특성에서 TypeⅠ면적 비율이 10%이상, TypeⅠ개수 비율이 10%이상인 개체를 선발하는 기준을 제시하였다. 본 연구에서 설정한 조기선발기준을 활용하여 육량 및 육질이 우수한 종돈을 조기 선발하는 것이 가능하며, 이를 통해 종돈의 활용 및 선발 효율을 높일 수 있을 것으로 기대된다.

In pig industry of Korea, improvement of breeding pigs has been focused on quantitative improvement of pork. However PSE porks and mortality rate was also increased. Therefore, breeding pigs having both of excellent lean-meat production ability and meat quality should be improved in the future industry for improvement of breeding pigs. However, meat quality related characters can be measured after slaughtering pigs. So it's time to develop evaluating technologies before slaughter for efficient improvement. The purpose of this study is to develop muscle fiber biopsy technique for histochemical analysis of improved black pig in Je-ju island using biopsy, making Myosin Heavy Chain(MHC) isoform, and selecting breeding pigs with good meat productivity and meat quality effectively. 14 pigs of sire and 95 pigs of dam were selected from zeroth generation for samples used in the study through judging of exterior and 786 pigs were set to be first generation among piglets born by cross combination of zeroth generation and made litter registration at Korea Animal Improvement Association. After selecting 249 piglets primarily through judging of exterior, 19 sires and 96 dams were selected through histochemical analysis and MHC isoform composition analysis using biopsy. 751 piglets born through cross combination between sires and dams selected among the first generation were set as the second generation and selected to be primarily and secondarily as the same method with selection of the first generation. The result of progeny testing among sires of first and second generation told that another colors were appeared at 161 weaning pigs from total 742 weaning pigs and the appearance ratio was 2.3∼40.0% and weaning weight was measured to be 4.90±0.99∼6.64±0.92(㎏). From sires of first generation, another colors were appeared at 315 weaning pigs from total 751 weaning pigs while the appearance ratio of another color was measured to be 23.9~92.9% which were higher than zeroth generation and weaning weight was measured to be 6.03±1.25∼8.00±1.74(kg). Meat quality analysis result of sucking pig following to sires of zeroth and first generation told that there was no meaningful difference at pH45min, pH24hour, a*24hour, b*24hour from pH after death and meat color of sucking pig for each sire of zeroth generation, while 80-116 of sires were the highest as 48.9 and 56-21 of sires were the lowest as 44.1 under L*24hour. Among measuring lists of water holding capacity, 40-115 of sires were the lowest as 15.5(%) while 80-116 of sires were the highest as 27.1(%) at cooking loss(P<0.05). In sucking pig for each sire of first generation, there was no meaningful difference at items of pH45min, pH24hour, b*24hour, while there was meaningful difference of sucking pigs for each sire at L*24hour, a*24hour (P<0.05). At the item of water holding capacity, there was only meaningful difference in Drip loss 48(P<0.05). Histochemical characters and MHC isoform were analyzed using biopsy for piglets of each sire from zeroth and first generation. Muscular fiber composition for each sire of zeroth generation was measured to be 6.30±1.21∼28.54±14.49(%) at Type I while 71.46±14.49∼93.70±13.52(%) at Type II. Through the values, MHC isoform composition was analysed by dividing highest, medium, and the lowest groups with ratio of Type I. The analysis result told that groups with high ratio of Type I were the highest ratio at MCH I while the other groups were analysed following to the medium and the lowest group respectively. In muscle fiber composition for each sire of first generation, average sizes were analysed to be 2910.74㎛², 2251.48㎛², and 3898.18㎛² at Type I, Type IIa, and Type IIb respectively while the average area ratios were analyzed as 11.28%, 4.87%, and 83.85% for Type I, Type IIa, and Type IIb respectively. For average ratio of muscle fiber number, Type I, Type IIa, and Type IIb were analysed to be 14.10%, 7.77%, and 78.13% respectively. For MHC isoform composition, slow isoform(MCH I) and fast isoform(MHCII) were analyzed to be 0.26% and 0.74% respectively. Correlation of histochemical characters and MHC isoform was analysed through the result. There was no correlation appeared at fast/slow ratio items, type area and mean area while there was high correlation at the area ratio for each muscle fiber and the ratio of the number with slow isoform and fast isoform(P<0.0001). There was correlation with MHC isoform at size of muscle fiber item(P<0.001, P<0.05). The correlation between histochemical characters and meat quality character was analysed. At items of meat quality characters, there was no correlation appeared at pH45min, pH24hour, L*45min, b*24hour, Fiter paper fluid uptake(FFU) with histochemical characters. There was positive correlation between a*45min and TypeⅠarea, TypeⅠarea(%) while negative correlation was appeared with TypeIIb(P<0.001). There was negative correlation between L*24hour and TypeⅠarea, TypeⅡa area while a*24hour showed positive correlation with Type I area and negative correlation with Type IIb area(%)(P<0.01). Through histochemical analysis among piglets of first and second generation, it was found that second generation had smaller Type area with increased area ratio of Type I and decreased area ratio of TypeIIb comparing to first generation. It was analyzed that Type I increased the number of muscle fiber while Type IIb decreased the number when passing the generation.(P<0.001). For occurring frequency of abnormal meat for each generation, it was analysed that RFN was 66.1% at first generation while all piglets were RFN except for 5.9% of PFN at second generation. This is considered by improved meat quality following to increased ratio of muscle fiber composition of Type I while deceased ratio of Type IIb when passing generation. The analytic result of this study told that there was high correlation between meat color related items and area of each muscle fiber. And it was confirmed that meat quality can be predicted through biopsy in living bodies rather than assessment of meat quality through dressed carcass slaughtered. In this study, earlier selecting standard of good breeding pigs was suggested from more than 85%, 10%, and 10% of fast isoform ratio through MHC isoform composition analysis, Type I area ratio and ratio of number of Type I at histochemical characters respectively through the analytic result. It's expected that breeding pigs with enough amount of meat and good meat quality can be selected earlier using early selecting standard set by this study and efficiency of using and selecting breeding pigs will be increased through this.