젖소개량은 생산형질 위주로 진행되어 매년 우유생산능력 은 꾸준히 증가하고 있지만, 질병발생 요인으로 인한 생산성 감소는 고려하고 있지 않은 실정이다. 특히 고능력 착유우는 유전적으로 케토시스에 민감하다고 알려져 있으며, 케토시스는 유생산형질과도 유전적 관계가 있기 때문에 젖소개량 시 고려 해야 할 사항이다(Koeck et al., 2013). 국내에서 사육되고 있 는 젖소들의 30 ~ 40%(추정)가 분만전후에 대사성 질병이 발생 하여 농가에게 보이지 않는 피해를 주고 있으며, 특히 준임상 형 케토시스의 만연으로 인한 우유생산 감소와 치료비 증가는 농가에 막대한 경제적 손실을 발생시키고 있다(Carrier et al., 2004).
준임상형 케토시스는 임상형 증상이 없고 케톤체가 혈액내 에 일정량 이상 초과되는걸 의미하며, 케토시스의 지표형질인 β-하이드록시부틸산 (BHBA) 농도가 1.2 ~ 2.9mM/L일 때 준임 상형 케토시스로 정의하고 있다(McArt et al., 2012). 초기 비 유기의 젖소에서는 혈액 내 BHBA의 농도가 기준치를 초과할 경우 임상적 케톤증 발생 위험이 3배로 증가되며, 농도가 약 2mmol/L을 초과한 젖소의 경우 비유량 감소의 위험이 있다고 보고하고 있다(Oetzel, 2007). 농장에서 발생한 케톤증 정도의 평가는 수의사의 주관적 소견을 바탕으로 하기 때문에 객관적 판단이 어렵다. 임상적 케톤증 진단은 케톤증에 걸린 가축의 상태를 진단하는데 있어 매우 제한적이며, 농가의 케톤증 임 상 증세 기준 및 비유 초기 소에서 임상 징후를 감지하는 능 력에 따라 크게 달라질 수 있다. 이에 외국에서는 케토시스 진단 지표 형질과 생산형질과의 상관 및 건강형질로서의 연구 가 활발히 이루어지고 있는 반면, 국내 연구는 분석자료 수집 체계가 미흡하고 자료수가 부족하여 이에 대한 연구는 아직 미흡한 상태이다.
이에 본 연구의 목적은 그동안 수집된 자료를 바탕으로 케 토시스 진단 지표형질인 우유내 아세톤과 β-하이드록시부틸산 (BHBA)의 함량과 생산형질과의 상관관계를 알아보고, 지표형 질을 이용한 케토시스 저항성 개체 선발 및 유전평가 모형을 개발하기 위한 기초자료를 제공하는데 있다.
재료 및 방법
분석 자료
본 연구는 2014년 2월부터 2015년 4월까지 검정한 샘플을 토대로 한국종축개량협회 중앙유성분분석소의 유성분분석기 MilkoScan FT+500 (Foss, Denmark) 기종에서 분석한 유성분 자료 및 케토시스 유발형질자료를 이용하여 기초분석을 실시 하였다. 유성분분석기의 적외선분광법에서 나온 추정치는 소 의 준임상형 케톤증에서 BHBA를 효과적으로 검사할 수 있으 며 다른 지표들의 조합에 이용할 수 있고 준임상 케톤증에 대 한 우군 건강 관리지표를 평가할 수 있다고 보고되었다(De Roos et al., 2007).
원시자료는 일일 2회 착유한 자료를 분석한 자료로 총 103,439건이고 개체수는 25,149두의 자료가 이용되었으며, 국 내 유전평가기준에 맞추어 1산의 자료로 제한하여 이용하였고 검정기록이 없는 개체와 분석형질은 3 × SD (표준편차)로 제 한하여 41,265개를 사용하였다. 비유일수는 최소 5일에서 100일로 정하여 5개 그룹으로 구분하였고 분만연령은 유전 평가 1산차 기준 18개월령 이하인 개체는 삭제를 하였으며, 오전 기록 20,667개와 오후착유기록 20,598개를 이용하여 분 석을 실시하였다. 우유의 오전 오후 착유기록의 평균은 18.66 kg이고 아세톤과 β-하이드록시부틸산(BHBA)의 평균 함 량은 0.14 mM/L과 0.06mM/L로 나타났다(Table 1).
통계분석
젖소 케토시스 지표형질에 대한 유전모수 추정을 위하여 케 토시스 지표형질에 영향하는 환경요인을 고려하여 아래와 같 은 통계모형을 설정하여 분석하였다.
위에서, yijkl = 한 비유기내(다른 비유기는 다른 형질)의 검 정일 우유 샘플로부터 수집한 1회 측정치, μ = 전체 평균, hysi = i번째 젖소군과 분만계절의 고정효과, tj = j번째 착유시 간대의 고정효과, βAgeajkl = k번째 분만월령에 대한 고정효과, ak = l번째 개체의 상가적 유전효과 pek = 영구 환경효과이다. eijkl = 임의 오차이다.
젖소의 케토시스 지표형질인 BHBA에 대한 유전모수는 비 유일령별 그룹에 대하여 다른 형질로 고려한 다형질 개체모형 을 설정한 후 BLUPF90 family (Ignacy Misztal et al., University of Georgia, USA) 프로그램을 이용하여 추정하였다.
결과 및 고찰
비유단계, 계절 및 착유시간 환경효과
각 비유그룹별 형질 평균을 Table 2에서 살펴보면 유량은 비유일수가 증가할수록 높아지는 추세를 보였고, 유지방함량은 비유초기 5에서 20일간의 비유일수에서 가장 높게 나타나고 이 후 감소추세를 보였으며, 유단백함량과 무지고형분함량은 비유 일수 DIM (Days in Milk)1 그룹에서 가장 높게 나타났다. 케 토시스유발 형질인 BHBA와 Aceton은 DIM1 그룹에서 높게 나타나다가 점점 수치가 감소하는 추세를 보였다. 이는 Koeck et al. (2014)의 연구결과에서 DIM 5-40일(DIM1, DIM2)에서 우유내 BHBA 함량이 가장 높았고, 차츰 감소하는 경향을 나 타낸다는 기존의 연구결과와 비슷하였다. 요소태질소(MUN) 함량은 비유일수가 증가할수록 평균수치가 증가하는 경향을 보였다.
계절에 따른 유량 및 유지방함량, 유단백 함량, 유당 함량, Acetone, BHBA 평균을 Table 3에 나타내었으며, 계절은 봄, 여름, 가을, 겨울 사계절로 구분하였다. 유량은 봄·겨울에 높 게 나타났고, 유지방함량과 유당 함량은 가을과 겨울에 높게 나타났으며, 유단백 함량, Acetone 및 BHBA는 가을에 높게 나타났다. 이는 기온이 높은 여름철에 유량 및 유지방 함량, 유단백 함량이 낮게 나타나는 기존의 연구결과와 유사한 결과 를 보였다(Burnabucci et al., 2015).
Table 4에서 착유시간에 따른 생산형질을 살펴보면, 유량은 오전 착유시간이 높았고, 유지방 함량 및 유단백 함량은 오후 시간대가 높았다. 요소태질소 함량은 오전시간이 높고, Acetone은 오후시간이 높았으며, BHBA는 착유시간에 따른 차 이가 없었다. Rico et al. (2014)에 따르면 오후에 착유한 우 유의 유지방 함량, 유단백 함량, 유당 함량이 높게 나타난다는 보고와 일치하는 결과를 보였다.
생산형질과 케토시스 지표형질 상관
Fig. 1에는 젖소의 생산형질인 유량, 유지방 함량, 유단백 함 량과 케토시스의 지표형질인 BHBA, Aceton과의 관련성에 대 해서 나타냈다. 그 결과 유량의 경우 BHBA 및 Aceton의 수 치가 증가할수록 감소하는 추세를 보였다. 반면 유지방 함량 은 BHBA 및 Aceton의 수치가 증가할수록 증가하는 경향을 보였으며, 유단백 함량 역시도 유지방 함량과 유사하게 증가 하는 추세는 보였으나 오차가 상대적으로 크게 나타났다. 젖 소는 분만시 에너지 요구량의 급격한 변화를 갖고 분만 후 눈 에 띄는 신진대사의 변화를 겪는다. 일반적으로 에너지 소실 에 대한 부적응반응은 비유시 케톤증을 야기하며, 비유량 손 실과 다른 산후 질병의 위험, 그리고 도태시기를 앞당기므로 (Leslie et al, 2000; Oetzel, 2013) 비유초기 케토시스 지표형 질의 수치변화에 주위를 기울여야 한다.
유전모수 추정
혈액 내 BHBA 농도와 비유단계와는 음의 상관관계를 보였 고(r = –0.154), 최고 유량과도 유의적인 음의 상관관계(r=- 0.415)를 보인다고 보고(Samiei et al., 2013)되었으나 우유에 서의 비유단계별 유전상관은 비유일수별로 0.48 ~ 1.00의 양의 상관을 보였다. Table 5에서 착유일(DIM) 5 ~ 60일 사이에 우 유 내 BHBA 유전상관은 0.16으로 조사되었고, 전 기간에 걸 쳐서는 0.14 ~ 0.28로 조사된 보고(Koeck et al., 2014)보다는 높은 유전상관을 보였다. 유전력은 착유일 5 ~ 20일에서 0.03 착유일 21 ~ 40일은 0.05 착유일 41 ~ 60일은 0.04 착유일 61 ~ 80일은 0.08 착유일 81 ~ 100일은 0.04의 유전력을 보였 다. 준임상형 케토시스 발생률이 가장 높은 기간은 비유 5일 이었으며 준 임상형 케토시스의 양성 테스트를 실행했을 때, 가축의 28.9%에서 가장 높은 임상형케토시스 발병률을 보이 는 기간이 비유 5일째였다는 보고(McArt et al., 2012)에 비 추어 초기 비유단계(DIM1)의 유전력이 다소 낮게 추정된 것 으로 사료된다. 이는 1산차의 자료를 이용하여 분석한 자료수 가 부족한 결과로 보이며 여러해의 축적된 자료를 이용한 분 석이 필요할 것으로 판단된다.
적 요
케토시스 지표형질에 영향하는 환경요인을 살펴보기 위하여 비유단계, 계절 및 착유시간에 대한 생산형질의 변화를 살펴 보았다. 유량은 비유일수가 증가할수록 높아지는 추세를 보였 고, 유지방 함량, 유단백 함량, 무지고형분 함량은 DIM1(비유 초기)에서 가장 높게 나타났다. 계절에 따른 생산형질의 변화 를 살펴보면 유량은 봄·겨울에 높게 나타났고, 유지방 함량과 유당 함량, Acetone 및 BHBA 모두 가을에 높게 나타났다. 또한 유량은 오전 착유시간이 높았고, 유지방 함량 및 유단백 함량은 오후 시간대가 높게 나타났다. 환경요인에 따른 생산 형질 및 케토시스 지표형질의 함량은 모두 유의적 차이를 보 였으며, 분석모형을 설정함에 있어 위의 환경요인은 고려되어 야 할 사항이다.
생산형질과 케토시스 지표형질의 상관관계 분석 결과 유량 의 경우 Acetone 및 BHBA의 수치가 증가할수록 감소하는 추세를 보였고, 유지방 함량은 반대로 Acetone 및 BHBA의 수치가 증가할수록 증가하는 경향을 보였다. 비유단계와 BHBA의 농도는 음의 상관관계를 보인다는 기존의 결과와 반 대로 분석결과 양의 상관관계를 보였다. 유전력은 착유일 5 ~ 20일에서 0.03 착유일 21 ~ 40일은 0.05 착유일 41 ~ 60일 은 0.04 착유일 61 ~ 80일은 0.08 착유일 81 ~ 100일은 0.04 의 유전력을 보였다. 이는 비유 5일째에 준임상형 케토시스의 발병률이 가장 높게 나타난다는 기존의 연구결과에 비추어 볼 때 유전력이 낮게 추정된 것으로 사료되며, 이는 1산차의 분 석 자료수가 충분치 않은 결과로 추정된다. 케토시스 저항성 개체 선발을 위한 유전평가모형에 적용가능한 선발지수를 개 발하기 위해서는 여러해의 축적된 자료를 이용한 분석이 필요 한 것으로 판단된다.
