KR102163817B1 - Method and kit for predicting growth of piglet - Google Patents

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Abstract

본 발명은 돼지의 분변 시료에 존재하는 유전자 분석을 이용한 돼지의 성장예측 방법, 성장 예측용 조성물 및 키트에 관한 것이다.The present invention relates to a method for predicting growth of pigs, a composition and a kit for predicting growth, using genetic analysis present in pig fecal samples.

Description

돼지의 성장 예측방법 및 성장 예측용 키트{Method and kit for predicting growth of piglet}Method and kit for predicting growth of piglet {Method and kit for predicting growth of piglet}

본 발명은 돼지의 분변 시료에 존재하는 유전자 분석을 이용한 돼지의 성장예측 방법, 성장 예측용 조성물 및 키트에 관한 것이다.The present invention relates to a method for predicting growth of pigs, a composition and a kit for predicting growth, using genetic analysis present in pig fecal samples.

최근 많은 연구로 돼지의 사육기술이 과거에 비해 현저히 개선되어 양돈 생산성이 크게 증가하였다. 그러나 포유에서 이유 시기로 넘어가는 시점에서 모돈으로부터 분리, 낯선 돼지와 섞이게 되는 재배치, 젖으로부터 고형사료로의 전환 등 수많은 변화로 인한 스트레스가 발생하고, 면역력이 약해짐에 따라 질병에 매우 취약하게 되어 생산성 저하를 유발한다.Due to many recent studies, pig breeding technology has improved significantly compared to the past, resulting in a significant increase in pig farming productivity. However, at the point of transition from lactation to weaning, stress occurs due to numerous changes such as separation from sows, rearrangement to mix with unfamiliar pigs, and conversion from milk to solid feed, and as immunity weakens, it becomes very vulnerable to diseases. It causes a decrease in productivity.

많은 수의 자돈은 젖으로부터 고형사료로의 전환에 따른 식이변화로 인해 사료에 적응하지 못하여 섭취량이 감소하거나 설사를 하는 등 성장 지체를 경험하게 된다. 돼지에서 가장 많이 발생되고 있는 이유 후 식이성 설사와 소화기 질병의 43%를 차지하는 대장균성 설사 등의 장 관련 질병은 신생 자돈부터 이유 자돈에 이르기까지 광범위하게 발생하며, 특히 생체기능이나 방어능력이 완전하게 성숙하지 않은 분만 직후의 포유 자돈의 경우 폐사율이 매우 높고, 회복이 되어도 대부분 위축돈이 되어 양돈 농가에 막대한 손실을 주는 원인이 되고 있다.A large number of piglets experience growth retardation such as decreased intake or diarrhea due to dietary changes resulting from the conversion from milk to solid feed. Intestinal-related diseases such as E. coli diarrhea, which accounts for 43% of dietary diarrhea and gastrointestinal diseases, which are the most common in pigs, occur in a wide range from newborn piglets to weaned piglets. In the case of piglets that are not matured immediately after delivery, the mortality rate is very high, and even after recovery, most of them become atrophy pigs, causing enormous losses to pig farms.

최근, 돼지 장내 미생물 프로필의 분석을 통해 양돈 사료에 첨가되고 있는 항생제, 생균제, 항생제 대체제 등의 사료 첨가제의 효과를 분석하는 기술이 개발되었으나(대한민국 공개특허 10-2012-0007176), 이유 자돈과 포유 자돈의 장내 미생물의 비교 분석을 통해 발굴된 생산성 예측용 바이오 마커에 관해서는 개시된 바 없다.Recently, a technology has been developed to analyze the effects of feed additives such as antibiotics, probiotics, and antibiotic substitutes added to pig feed through analysis of the microbial profile in pig intestines (Korea Patent Publication 10-2012-0007176). There is no disclosure of biomarkers for predicting productivity discovered through comparative analysis of intestinal microorganisms of piglets.

한편, 차세대 염기서열 분석법(Next-generation Gene Sequencing)을 이용한 16S ribosomal RNA genes(16S rRNA genes)의 서열분석 기술은 미생물을 배양, 동정하는 과정과는 달리 적은 연구비와 노동력, 시간에 비해 방대한 양의 박테리아 유전자 정보(DNA Sequence)를 산출함으로써 기존의 배양, 동정과정을 거치는 제한된 연구한계를 극복하고 모든 세균총을 분석할 수 있는 수단을 제공한다. 본 기술은 차세대 염기서열분석법을 이용하여 16S rRNA genes의 초 가변 영역 염기서열을 이용하여 각 돼지 장관내 모든 세균총을 분석할 수 있다. 나아가 염기서열을 이용한 생물정보학(bioinformatics)기법들을 활용하여 장관내 세균구성상 차이를 평가할 수 있다. On the other hand, the sequencing technology of 16S ribosomal RNA genes (16S rRNA genes) using Next-generation Gene Sequencing, unlike the process of culturing and identifying microorganisms, has a large amount of research cost, labor, and time. By calculating bacterial gene information (DNA Sequence), it overcomes the limited research limitations of the existing culture and identification processes, and provides a means to analyze all bacterial flora. This technology can analyze all bacterial flora in each pig intestine using the ultra-variable region sequence of 16S rRNA genes using next-generation sequencing. Furthermore, bioinformatics techniques using nucleotide sequences can be used to evaluate differences in bacterial composition in the intestine.

메타지노믹스(metagenomics)는 세균총의 총체적인 게놈(genome)을 분석하고 연구를 하는 생물정보학의 기법으로써 배양 가능한 세균의 게놈만을 연구하는 한계를 넘어서 난분리균들의 유전자 기능까지 분석할 수 있다. 차세대 염기서열 분석법(Next-generation Gene Sequencing)을 이용하여 장관내부의 세균총의 염기서열을 만들고 이러한 게놈을 다양한 Reference sequence와 비교하여 염기서열의 기능적 요소를 예측할 수 있다.Metagenomics is a technique of bioinformatics that analyzes and studies the overall genome of the bacterial flora. It goes beyond the limit of studying only the genome of cultivable bacteria and can analyze the gene functions of egg isolates. Using Next-generation Gene Sequencing, the nucleotide sequence of the bacterial flora in the intestinal tract is made, and the functional elements of the nucleotide sequence can be predicted by comparing this genome with various reference sequences.

이러한 배경 하에, 본 발명자들은 포유 자돈과 이유 자돈의 장내 미생물 프로필이 상이하며, 포유 자돈의 장내 미생물 구성 및 유전자 발현 양상이 이유 자돈의 것과 유사한 경우, 이유 후 식이성 성장지체 발생 확률이 낮고, 이유 체중이 증가하는 등 생산성이 높은 개체일 확률이 높다는 것을 발견함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.Under this background, the present inventors have different intestinal microbial profiles of nursing piglets and weaning piglets, and when the intestinal microbial composition and gene expression patterns of nursing piglets are similar to those of weaning piglets, the probability of occurrence of dietary growth retardation after weaning is low, weaning. The present invention was completed by finding that there is a high probability of being an individual with high productivity such as an increase in weight.

따라서, 본 발명의 목적은 돼지의 분변 시료로부터 특정 유전자의 발현 수준을 측정함으로써 돼지의 성장을 예측하는 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for predicting the growth of pigs by measuring the expression level of a specific gene from a pig fecal sample.

본 발명의 다른 목적은 돼지의 분변 시료로부터 특정 유전자의 발현 수준을 측정할 수 있는 돼지의 성장 예측용 조성물 및 이를 포함하는 키트를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a composition for predicting growth of pigs and a kit including the same, which can measure the expression level of a specific gene from a pig fecal sample.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 돼지의 분변 시료를 채취하는 단계; 및 상기 분변 시료로부터 유전자의 발현 수준을 측정하는 단계; 를 포함하고, 상기 유전자는 LepA , DnaJ , sorA , dfx , ccp1 , RhaA , RhaB , RhaD , malA , mall, mtr, met, gla asn 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 돼지의 성장예측 방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, the step of collecting a pig fecal sample; And measuring the expression level of the gene from the fecal sample. And, the gene including the LepA, DnaJ, sorA, dfx, ccp1, RhaA, RhaB, RhaD, malA, mall, mtr, met, gla And At least one selected from the group consisting of asn , a method for predicting the growth of pigs is provided.

일 측에 따르면, 상기 유전자의 발현 수준의 측정은 real-time PCR, RT-PCR 및 효소 결합 면역 침강분석법(ELISA) 중에서 선택되는 방법으로 수행되는 것일 수 있다.According to one side, the measurement of the expression level of the gene may be performed by a method selected from real-time PCR, RT-PCR, and enzyme-linked immunoprecipitation assay (ELISA).

일 측에 따르면, 상기 돼지는 포유 자돈일 수 있다.According to one side, the pig may be a suckling piglet.

일 측에 따르면, 상기 유전자의 발현 수준이 유의적으로 높게 측정되는 경우, 이유 후 식이성 성장지체의 발생확률이 낮은 것으로 판정할 수 있다.According to one side, when the expression level of the gene is measured to be significantly high, it can be determined that the probability of occurrence of dietary growth retardation after weaning is low.

일 측에 따르면, 상기 유전자의 발현 수준이 유의적으로 높게 측정되는 경우, 조기이유가 가능한 것으로 판정할 수 있다.According to one side, when the expression level of the gene is measured to be significantly high, it can be determined that early reason is possible.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, LepA , DnaJ , sorA , dfx , ccp1 , RhaA , RhaB, RhaD , malA , mall, mtr, met, gla asn 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유전자의 발현 수준을 측정하는 물질을 포함하는, 돼지의 성장예측용 조성물이 제공된다.According to another embodiment of the invention, LepA, DnaJ, sorA, dfx , ccp1, RhaA, RhaB, RhaD, malA, mall, mtr, met, gla And A composition for predicting growth of pigs is provided, comprising a material for measuring the expression level of one or more genes selected from the group consisting of asn .

일 측에 따르면, 상기 유전자의 발현 수준을 측정하는 물질은 프라이머 쌍, 프로브 또는 안티센스 뉴클레오티드일 수 있다.According to one side, the substance for measuring the expression level of the gene may be a primer pair, a probe, or an antisense nucleotide.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 조성물을 포함하는, 돼지의 성장 예측용 키트가 제공된다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a kit for predicting growth of pigs, including the composition.

일 측에 따르면, 상기 키트는 real-time PCR 키트, RT-PCR 키트, DNA 마이크로어레이 또는 ELISA 키트일 수 있다.According to one side, the kit may be a real-time PCR kit, an RT-PCR kit, a DNA microarray or an ELISA kit.

일 측에 따르면, 상기 돼지는 포유 자돈일 수 있다.According to one side, the pig may be a suckling piglet.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 돼지의 분변 시료내의 LepA , DnaJ , sorA, dfx , ccp1 , RhaA , RhaB , RhaD , malA , mall, mtr, met, gla asn 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유전자 발현 수준을 측정하는 단계를 포함하는, 돼지의 성장 예측을 위한 정보제공 방법이 제공된다.According to another embodiment of the invention, LepA in fecal samples of pigs, DnaJ, sorA, dfx, ccp1 , RhaA, RhaB, RhaD, malA, mall, mtr, met, gla And A method of providing information for predicting growth of pigs is provided, comprising measuring the level of expression of one or more genes selected from the group consisting of asn .

본 발명의 돼지의 성장 예측방법 및 성장 예측용 키트는 돼지의 분변 시료로부터 특정 유전자의 발현 수준을 측정함으로써 간단하게 생산성을 예측할 수 있고, 나아가 생산성이 떨어지는 것으로 예측되는 자돈에게는 생균제 등의 사료 첨가제를 급여하는 등의 적절한 조치를 취하는데 유용하게 이용될 수 있다.The growth prediction method and growth prediction kit of the present invention can easily predict productivity by measuring the expression level of a specific gene from a pig fecal sample, and furthermore, feed additives such as probiotics are added to piglets predicted to be inferior in productivity. It can be usefully used to take appropriate measures, such as paying.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 포유 자돈과 이유 자돈 분변 샘플에 대한 비가중 UniFrac PCoA 플롯(a), 가중 UniFrac distance의 ANOSIM(b) 결과를 나타낸다.
도 2는 포유 자돈과 이유 자돈 분변에 존재하는 "스트레스 반응", " 열 충격" 및 "산화 스트레스" 기능에 관련된 유전자 군을 나타내는 SEED 분석 결과이다([P <0.001], [P <0.01] 및 [P <0.05]는 각각 [***], [**] 및 [*]로 표시함).
도 3은 포유 자돈과 이유 자돈 분변에 존재하는 "탄수화물 대사" 및 "아미노산 대사" 기능에 관련된 유전자 군을 나타내는 SEED 분석 결과이다([P <0.001], [P <0.01] 및 [P <0.05]는 각각 [***], [**] 및 [*]로 표시함).
도 4는 prevotella qPCR Kit을 이용하여 자돈의 분변 샘플에서 prevotella의 양을 Ct값으로 나타낸 것이다.
도 5는 전체 메타게놈 시퀀싱 데이터를 기반으로 한 레벨 1 SEED 서브 시스템의 상대적 풍부도에 대한 히트맵으로, 노란색 클러스터는 상대 풍부도가 7% 이상, 녹색 클러스터는 상대 풍부도가 5% 미만인 SEED 서브 시스템을 나타낸다.
도 6은 "탄수화물", "아미노산 및 그 유도체", "스트레스 반응" 및 "독성, 질병 및 방어"에 맵핑된 레벨 1 SEED 서브 시스템의 상대적 풍부도 차이를 비교한 것이다.
FIG. 1 shows the results of unweighted UniFrac PCoA plots (a) and weighted UniFrac distances of fecal samples of lactating and weaning piglets (b).
Figure 2 is a result of SEED analysis showing a group of genes related to the "stress response", "heat shock" and "oxidative stress" functions present in the feces of mammalian piglets and weaning piglets ([P <0.001], [P <0.01] and [P <0.05] is denoted by [***], [**] and [*] respectively).
3 is a result of SEED analysis showing a group of genes related to the "carbohydrate metabolism" and "amino acid metabolism" functions present in the feces of mammalian piglets and weaning piglets ([P <0.001], [P <0.01] and [P <0.05]] Are denoted by [***], [**] and [*] respectively).
Figure 4 shows the amount of prevotella in the fecal sample of piglets using the prevotella qPCR Kit as a Ct value.
5 is a heat map for the relative abundance of the level 1 SEED subsystem based on the entire metagenome sequencing data. Yellow clusters have a relative abundance of 7% or more, and green clusters have a relative abundance of less than 5%. System.
Figure 6 compares the relative abundance differences of the Level 1 SEED subsystem mapped to "Carbohydrates", "Amino acids and their derivatives", "Stress Response" and "Toxic, Disease and Defense".

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes may be made to the embodiments, the scope of the rights of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all changes, equivalents, or substitutes to the embodiments are included in the scope of the rights.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used for illustrative purposes only and should not be interpreted as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in this application. Does not.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are assigned to the same components regardless of the reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiments, when it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the embodiments, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 돼지의 분변 시료를 채취하는 단계; 및 상기 분변 시료로부터 유전자의 발현 수준을 측정하는 단계; 를 포함하고, 상기 유전자는 LepA , DnaJ , sorA , dfx , ccp1 , RhaA , RhaB , RhaD , malA , mall, mtr, met, gla asn 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 돼지의 성장예측 방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention, the step of collecting a pig fecal sample; And measuring the expression level of the gene from the fecal sample. Including, the gene isLepA , DnaJ , sorA , dfx , ccp1 , RhaA , RhaB , RhaD , malA , mall, mtr, met, gla And asn At least one selected from the group consisting of, a method for predicting the growth of pigs is provided.

상기 유전자들은 하기 실시예에서 나타낸 바와 같이 이유 후 자돈으로부터 채취한 분변 샘플에 16rRNA gene sequencing 및 Whole metagenome sequence analysis를 수행하고, 포유 자돈의 프로파일과 비교하여 통계적으로 유의하게 발현량이 높은 유전자를 선별한 것이다. 구체적으로, LepA , DnaJ , sorA , dfx , ccp1는 스트레스 저항성 관련 유전자, RhaA , RhaB , RhaD , malA , mall는 탄수화물 대사 관련 유전자, mtr, met, gla , asn는 아미노산 대사 관련 유전자를 나타낸다. The genes were subjected to 16rRNA gene sequencing and whole metagenome sequence analysis on fecal samples collected from piglets after weaning, as shown in the following examples, and genes with statistically significant expression levels were selected compared with the profile of mammalian piglets. . Specifically, LepA, DnaJ, sorA, dfx , ccp1 stress resistance genes, RhaA , RhaB , RhaD , malA , and mall represent genes related to carbohydrate metabolism, and mtr, met, gla , and asn represent genes related to amino acid metabolism .

상기 유전자의 발현 수준의 측정은 real-time PCR, RT-PCR 및 효소 결합 면역 침강분석법(ELISA) 중에서 선택되는 방법으로 수행되는 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The measurement of the expression level of the gene may be performed by a method selected from real-time PCR, RT-PCR, and enzyme-linked immunoprecipitation assay (ELISA), but is not limited thereto.

상기 돼지는 포유 자돈인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 경우에 따라 본 발명의 방법을 이유 자돈에게 적용하는 것도 가능하다. The pig is preferably a suckling piglet, but is not limited thereto. In some cases, the method of the present invention may be applied to weaning piglets.

본 발명에서 용어, "포유 자돈"이란 어미젖을 먹는 새끼돼지를 의미하며, "이유 자돈"은 태어난 뒤 젖을 뗀 70일령까지의 새끼돼지로서 태어난 뒤 21일 ~ 28일 이후부터 고형 사료를 먹는 새끼돼지를 의미한다.In the present invention, the term "mammal piglet" refers to a piglet that feeds on mother's milk, and "wet piglet" is a piglet up to 70 days old after being weaned after birth, and a piglet eating solid feed from the 21st to the 28th after birth Means.

한편, 본 발명의 성장예측 방법은 포유 자돈에게 적용하는 경우 이유 후의 사료 효율, 스트레스 저항성 등을 예측함으로써 생산성이 높은 돼지를 선별하는 데 이용될 수 있다. On the other hand, the growth prediction method of the present invention can be used to select pigs with high productivity by predicting feed efficiency and stress resistance after weaning when applied to piglets.

또한, 상기 유전자의 발현 수준이 유의적으로 높게 측정되는 경우, 이유 후 식이성 성장지체의 발생확률이 낮은 것으로 판정하거나, 조기이유가 가능한 것으로 판정할 수 있다. In addition, when the expression level of the gene is measured to be significantly high, it can be determined that the probability of occurrence of dietary growth retardation after weaning is low or that early reason is possible.

본 발명에서 용어, "식이성 성장지체"란 이유를 시작한 자돈의 생리적, 심리적, 환경적 스트레스 등 여러 원인에 의해 자돈의 증체량이 감소하여 체중이 유지되거나 감소하는 현상을 의미한다.In the present invention, the term "dietary growth retardation" refers to a phenomenon in which a piglet's weight gain is decreased due to various causes, such as physiological, psychological, and environmental stress of the piglet, and thus the weight is maintained or decreased.

본 발명에서 용어, "조기이유"는 태어난 지 10 ~ 20일령 내 이유를 시작하는 것을 의미한다. In the present invention, the term "early reason" means to start weaning within 10 to 20 days of birth.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, LepA , DnaJ , sorA , dfx , ccp1 , RhaA , RhaB, RhaD , malA , mall, mtr, met, gla asn 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유전자의 발현 수준을 측정하는 물질을 포함하는, 돼지의 성장예측용 조성물이 제공된다.According to another embodiment of the invention, LepA, DnaJ, sorA, dfx , ccp1, RhaA, RhaB, RhaD, malA, mall, mtr, met, gla And A composition for predicting growth of pigs is provided, comprising a material for measuring the expression level of one or more genes selected from the group consisting of asn .

본 발명에서 용어, "유전자의 발현 수준을 측정하는 물질"은 이유 자돈의 장 내에서 발현이 증가하는 마커인 LepA , DnaJ , sorA , dfx , ccp1 , RhaA , RhaB , RhaD , malA, mall, mtr, met, gla asn를 코딩하는 mRNA에 특이적으로 결합하여, 이들의 발현 수준을 확인함으로써 마커의 검출에 사용될 수 있는 분자를 의미한다."Substances that measure the level of expression of a gene" terms, in the present invention is a marker that the increased expression in the field of reason piglets LepA, DnaJ, sorA, dfx, ccp1, RhaA, RhaB, RhaD, malA, mall, mtr, met, gla And It refers to a molecule that can be used for detection of a marker by specifically binding to mRNA encoding asn and confirming their expression level.

이러한 유전자의 발현 수준을 측정하는 물질은 프라이머 쌍, 프로브 또는 안티센스 뉴클레오티드일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.A substance for measuring the expression level of such a gene may be a primer pair, a probe, or an antisense nucleotide, but is not limited thereto.

상기, "프라이머"는 짧은 자유 3말단 수산화기(free 3' hydroxyl group)를 가지는 핵산 서열로 상보적인 템플레이트(template)와 염기쌍(base pair)을 형성할 수 있고 템플레이트 가닥 복사를 위한 시작지점으로 기능을 하는 짧은 핵산 서열을 의미한다. 한편, 센스 및 안티센스 프라이머의 길이는 당업계에 공지된 것을 기초로 변형할 수 있다.The "primer" is a nucleic acid sequence having a short free 3'hydroxyl group and can form a complementary template and a base pair, and functions as a starting point for template strand copying. Means a short nucleic acid sequence. Meanwhile, the length of the sense and antisense primers can be modified based on those known in the art.

상기, "프로브"는 mRNA와 특이적 결합을 이룰 수 있는 짧게는 수 염기 내지 길게는 수백 염기에 해당하는 RNA 또는 DNA 등의 핵산 단편을 의미하며 라벨링 되어 있어서 특정 mRNA의 존재 유무를 확인할 수 있다. 프로브는 올리고뉴클로타이드(oligonucleotide) 프로브, 단쇄 DNA(single stranded DNA) 프로브, 이중쇄DNA(double stranded DNA) 프로브, RNA 프로브 등의 형태로 제작될 수 있다. 여기에서, 적절한 프로브의 선택 및 혼성화 조건은 당업계에 공지된 것을 기초로 변형할 수 있다.The "probe" refers to a nucleic acid fragment such as RNA or DNA corresponding to a short number of bases to hundreds of bases capable of specific binding to an mRNA, and is labeled so that the presence or absence of a specific mRNA can be confirmed. The probe may be manufactured in the form of an oligonucleotide probe, a single stranded DNA (DNA) probe, a double stranded DNA (DNA) probe, or an RNA probe. Here, selection of an appropriate probe and conditions for hybridization can be modified based on those known in the art.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 조성물을 포함하는, 돼지의 성장 예측용 키트가 제공된다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a kit for predicting growth of pigs, including the composition.

본 발명의 키트는, 상기 유전자들의 mRNA 발현 수준을 확인할 수 있는 것으로, 상기 키트는 real-time PCR 키트, RT-PCR 키트, DNA 마이크로어레이 또는 ELISA 키트일 수 있다. The kit of the present invention is capable of confirming the mRNA expression level of the genes, and the kit may be a real-time PCR kit, an RT-PCR kit, a DNA microarray or an ELISA kit.

본 발명의 키트에는 상기 유전자 발현 수준을 측정하기 위한 프라이머, 프로브 또는 선택적으로 마커를 인지하는 항체뿐만 아니라 요에 따라 분석 방법에 적합한 한 종류 또는 그 이상의 다른 구성 성분, 용액 또는 장치가 포함될 수 있다.The kit of the present invention may include a primer for measuring the gene expression level, a probe, or an antibody that selectively recognizes a marker, as well as one or more other components, solutions, or devices suitable for an assay method according to need.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 돼지의 분변 시료내의 LepA , DnaJ , sorA, dfx , ccp1 , RhaA , RhaB , RhaD , malA , mall, mtr, met, gla asn 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유전자 발현 수준을 측정하는 단계를 포함하는, 돼지의 성장 예측을 위한 정보제공 방법이 제공된다.According to another embodiment of the invention, LepA in fecal samples of pigs, DnaJ, sorA, dfx, ccp1 , RhaA, RhaB, RhaD, malA, mall, mtr, met, gla And A method of providing information for predicting growth of pigs is provided, comprising measuring the level of expression of one or more genes selected from the group consisting of asn .

이하, 본 발명을 실시예에 의해서 보다 상세히 설명한다. 그러나 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 하기 실시예 및 실험예에 의해서 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples. However, the following examples and experimental examples are for illustrative purposes only, and the present invention is not limited by the following examples and experimental examples.

실시예Example 1: One: 분변Feces 샘플링 및 DNA 추출 Sampling and DNA extraction

분변 샘플은 이유 (21일령) 직전 및 이유 1주일 후(28일령)의 자돈 10 마리로부터 채취하고, 채취한 분변 샘플은 멸균된 테스트 튜브에 담겨 -80℃에 보관하였다. 그 다음, QIAamp Fast DNA Stool Mini Kit (QIAGEN, Hilden, 독일)를 사용하여 한 샘플 당 분변 200mg으로부터 DNA를 추출하였다. DNA 추출 시 세포 용해과정에서는 샘플을 bead-beating 방법을 이용하여 2분동안 300rpm으로 vortexing을 두 번 진행하였으며, beating 과정 사이에 70℃의 water bath에 5분동안 incubation 하였다. DNA 농도는 Colibri Microvolume Spectrometer (Titertek Berthold, Pforzheim, 독일)을 이용하여 OD260/280에서 측정하며 1.80-2.15비율의 농도 결과가 나온 DNA를 사용했다.Fecal samples were collected from 10 piglets immediately before weaning (21 days old) and 1 week after weaning (28 days old), and the collected fecal samples were stored in a sterilized test tube and stored at -80°C. Then, DNA was extracted from 200 mg feces per sample using the QIAamp Fast DNA Stool Mini Kit (QIAGEN, Hilden, Germany). In the cell lysis process during DNA extraction, the sample was vortexed twice at 300 rpm for 2 minutes using a bead-beating method, and incubated in a water bath at 70° C. for 5 minutes between beating processes. DNA concentration was measured at OD260/280 using a Colibri Microvolume Spectrometer (Titertek Berthold, Pforzheim, Germany), and DNA with a concentration result of 1.80-2.15 was used.

실시예Example 2: 16S2: 16S rRNArRNA gene sequencing gene sequencing

16S rRNA gene의 초 가변영역인 V5 - V6을 타겟으로 이부분을 증폭하기 위해 799F-mod6 (5´-CMGGATTAGATACCCKGGT-3' 와 1114R (5´-GGGTTGCGCTCGTTGC-3' 프라이머를 사용했다. PCR의 조성 및 조건은 하기 표1 및 2에 나타낸 바와 같다.Primers 799F-mod6 (5'-CMGGATTAGATACCCKGGT-3' and 1114R (5'-GGGTTGCGCTCGTTGC-3') were used to amplify this part by targeting V5-V6, the super variable region of the 16S rRNA gene. Conditions are as shown in Tables 1 and 2 below.

PCR 조성PCR composition Μl 5X PrimeSTAR Buffer (Mg2 +) (Takara Bio, Inc., Shiga, 일본)5X PrimeSTAR Buffer (Mg 2 + ) (Takara Bio, Inc., Shiga, Japan) 1010 dNTPdNTP 44 Primer (forward)Primer (forward) 1One Primer (reverse)Primer (reverse) 1One PrimeSTAR HS DNA Polymerase (Takara社)PrimeSTAR HS DNA Polymerase (Takara company) 0.50.5 D.WD.W 31.531.5 TemplateTemplate 22 Final volume (PCR tube)Final volume (PCR tube) 5050

상기 PCR의 조성에서 5ХPrimeSTAR Buffer (Mg2 +) (Takara Bio, Inc., Shiga, 일본), 2.5 mmol/L의 deoxynucleotide triphosphates (dNTPs), 2.5 IU/μL의 PrimeSTAR HS DNA Polymerase, 각각 10 pmol primer, 그리고 25 ng의 DNA를 사용하고, 이들의 총량은 50μL로 하였다.In the composition of the PCR, 5ХPrimeSTAR Buffer (Mg 2 + ) (Takara Bio, Inc., Shiga, Japan), 2.5 mmol/L of deoxynucleotide triphosphates (dNTPs), 2.5 IU/μL of PrimeSTAR HS DNA Polymerase, each 10 pmol primer, Then, 25 ng of DNA was used, and the total amount thereof was 50 μL.

PCR 조건PCR conditions StepStep TemperatureTemperature TimeTime CycleCycle InitiationInitiation 98℃98℃ 3min3min 1One DenaturationDenaturation 98℃98℃ 10sec10sec 3535 AnnealingAnnealing 55℃55℃ 15sec15sec ExtensionExtension 72℃72℃ 30sec30sec TerminationTermination 72℃72℃ 3min3min 1One

PCR 사이클링은 다음과 같다: 초기 denaturation 과정은 98℃에서 3분간 진행하며, 이어서 98℃에서 10초, 55℃에서 15초, 그리고 72℃에서 30초 마지막으로 72℃에서 3분간 35회 반복을 한다. PCR 증폭 산물은 PCR purification kit (Wizard®SV Gel and PCR Clean-Up System (Promega, Wisconsin, USA))을 이용하여 정제하고, 이렇게 제작된 16S rRNA gene amplicon은 Illumina MiSeq platform을 이용하여 sequencing 하였다. 16S rRNA gene sequence analysis를 위해 Mothur software을 사용하여 low-quality sequence들을 제거하고, Chimeric sequence 들은 Mothur 소프트웨어에서 UCHIME 연산법을 이용하여 삭제하였다. QIIME(Quantitative Insights into Microbial Ecology) 소프트웨어는(version 1.9.1)는 de novo 상태의 조작 가능한 운영분류단위 (operational taxonomic unit)에 사용되었고, Taxonomic assignment은 naive Bayesian RDP classifier와 Greengenes database를 참고하여 수행하였다. Chao1를 포함한 Microbial alpha 다양성, 관찰된 OTUs, phylogenetic diversity(PD) whole tree, Shannon index와 Simpson index 들은 QIIME을 사용하여 계산되었다. Statistical Analysis of Metagenomic Profiles (STAMP) 소프트웨어 V2.1.3의 two-sided Welch's t-test을 이용하여 미생물 분류군의 상대적 존재량의 차이를 확인하였고, P-value는 0.05 미만으로 설정하고, beta-diversity는 QIIME를 적용한 가중·비가중 UniFrac distance metrics로 측정했다. 비가중 UniFrac 은 OTUs의 유무를 고려하지만, 가중 UniFrac은 상대적인 OTUs의 풍부함을 고려한다. 주요한 좌표분석 (PCoA) plot들은 가중·비가중 UniFrac distance metrics을 기준으로 준비하고, 유사성 분석(ANOSIM)은 두 그룹 간의 미생물 구성이 현저하게 다른지 확인하기 위하여 QIIME와 가중·비가중 UniFrac distance metrics을 이용하여 결정하였다.PCR cycling is as follows: The initial denaturation process is performed at 98°C for 3 minutes, followed by 10 seconds at 98°C, 15 seconds at 55°C, and 30 seconds at 72°C, and finally 35 repetitions at 72°C for 3 minutes. . The PCR amplification product was purified using a PCR purification kit (Wizard®SV Gel and PCR Clean-Up System (Promega, Wisconsin, USA)), and the 16S rRNA gene amplicon thus produced was sequencing using the Illumina MiSeq platform. For 16S rRNA gene sequence analysis, low-quality sequences were removed using Mothur software, and chimeric sequences were deleted using UCHIME calculation method in Mothur software. QIIME (Quantitative Insights into Microbial Ecology) software (version 1.9.1) was used for the de novo operational taxonomic unit, and taxonomic assignment was performed by referring to the naive Bayesian RDP classifier and Greengenes database. . Microbial alpha diversity including Chao1, observed OTUs, phylogenetic diversity (PD) whole tree, Shannon index and Simpson index were calculated using QIIME. Statistical Analysis of Metagenomic Profiles (STAMP) software V2.1.3's two-sided Welch's t-test was used to confirm the difference in the relative abundance of the microbial taxa, the P-value was set to less than 0.05, and the beta-diversity was QIIME. The weighted and unweighted UniFrac distance metrics were measured. Unweighted UniFrac takes into account the presence or absence of OTUs, while weighted UniFrac takes into account the relative abundance of OTUs. Major coordinate analysis (PCoA) plots are prepared based on weighted and unweighted UniFrac distance metrics, and similarity analysis (ANOSIM) uses QIIME and weighted and unweighted UniFrac distance metrics to check whether the microbial composition between the two groups is significantly different. And decided.

상기 실시예 1에서 채취한 대변 샘플에 위와 같은 방법으로 16S rRNA gene sequence analysis를 수행한 결과, 미생물 군집의 다양성은 표 3에 나타낸 Shannon, Simpson 및 Chao1 다양성 지수를 통해 알 수 있는 바와 같이, 이유 후 감소한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 분류군 간의 계통적 차이를 보여주는 PD whole tree 값은 이유 자돈에 비해 포유 자돈이 유의적으로 높은 값을 나타냈다(P<0.05).As a result of performing 16S rRNA gene sequence analysis on the feces sample collected in Example 1 in the same manner as described above, the diversity of the microbial community was as shown through the Shannon, Simpson and Chao1 diversity indexes shown in Table 3, after weaning. It was confirmed that it decreased. In addition, the PD whole tree value, which shows the systematic difference between taxa, was significantly higher in nursing piglets than in weaning piglets (P<0.05).

다양성 지수Diversity index 포유 자돈Piglets 이유 자돈Weaning piglets P-valueP-value PD whole treePD whole tree 17.58 ± 2.9417.58 ± 2.94 13.03 ± 2.4513.03 ± 2.45 0.0030.003 ShannonShannon 5.13 ± 0.805.13 ± 0.80 4.58 ± 1.064.58 ± 1.06 0.2230.223 SimpsonSimpson 0.89 ± 0.070.89 ± 0.07 0.82 ± 0.130.82 ± 0.13 0.1890.189 Chao1Chao1 1192.99 ± 324.631192.99 ± 324.63 1090.64 ± 287.641090.64 ± 287.64 0.4630.463 Observed OTUsObserved OTUs 631.56 ± 159.71631.56 ± 159.71 543.72 ± 134.26543.72 ± 134.26 0.2370.237

한편, 비가중 UniFrac distance metrics 분석은 포유 자돈과 이유 자돈 분변 샘플이 0.7373의 R 값을 가지고, 미생물 프로파일이 상당히 다르다는 것을 보여주었다(P=0001). 도 1의 (a)를 참고하면, 비가중 UniFrac PCoA 플롯은 포유 자돈과 이유 자돈 분변 샘플의 미생물 군집이 명백하게 분리되는 것을 시각적으로 확인할 수 있고, 도 1의 (b)를 통해 가중 UniFrac distance의 ANOSIM은 비가중 UniFrac distance과 유사하며, R 값이 0.7158로 포유 자돈과 이유 자돈의 유의한 차이를 확인할 수 있었다(P=001).On the other hand, the analysis of unweighted UniFrac distance metrics showed that the fecal samples of lactating and weaning piglets had an R value of 0.7373, and the microbial profiles were significantly different (P=0001). Referring to (a) of Figure 1, the unweighted UniFrac PCoA plot can visually confirm that the microbial community of the suckling piglet and weaning piglet fecal samples are clearly separated, and the ANOSIM of the weighted UniFrac distance through Figure 1 (b) Is similar to the unweighted UniFrac distance, and the R value was 0.7158, indicating a significant difference between nursing and weaning piglets (P=001).

실시예Example 3: 3: prevotella를prevotella 이용한 이유 Reason for using 자돈의Piglet 생산성 예측 Productivity prediction

상기 실시예 2에서 분석한 미생물 프로파일을 이용하여 포유에서 이유시기로 넘어온 자돈에서의 장내 prevotella 변화를 확인하기 위해 CLC workbench를 사용하여 prevotella (genus)를 선택적으로 검출할 수 있는 qPCR Kit 프라이머를 제작하였다. Using the microbial profile analyzed in Example 2, a qPCR Kit primer capable of selectively detecting prevotella (genus) was prepared using a CLC workbench in order to confirm the change in intestinal prevotella in piglets that have passed from mammal to weaning. .

타겟target 서열(5'→3')Sequence (5'→3') 어닐링 온도(℃)Annealing temperature (℃) 크기(bp)Size (bp) Prevotella (genus) Prevotella (genus) Forward TAATTCCGTGCCAGCAGCC (19mer)Forward TAATTCCGTGCCAGCAGCC (19mer) 5555 180180 Reverse GGGCGGAATTCGTGGTGTA (19mer)Reverse GGGCGGAATTCGTGGTGTA (19mer)

RDP (Ribosomal database project) probe match를 통해 coverage를 확인한 결과, 표 5에 나타낸 바와 같이 기존 선행문헌에 개시된 prevotella 프라이머의 coverage와 유사하거나 우수한 것을 확인할 수 있었다.As a result of confirming the coverage through RDP (Ribosomal database project) probe match, as shown in Table 5, it was confirmed that the coverage of the prevotella primer disclosed in the previous literature was similar or superior.

Taxonomic RankTaxonomic Rank Hierarchy ViewHierarchy View (hits/total searched)(hits/total searched) KingdomKingdom “Bacteria”“Bacteria” 12187/319604112187/3196041 PhylumPhylum “Bacteroidetes”“Bacteroidetes” 12175/39643512175/396435 ClassClass “Bacteroidia”“Bacteroidia” 12175/22933312175/229333 OrderOrder “Bacteroidales”“Bacteroidales” 12175/22933312175/229333 FamilyFamily “prevotellaceae”“Prevotellaceae” 12099/5505712099/55057 GenusGenus “Prevotella”“Prevotella” 12049/4579812049/45798

상기 프라이머를 이용하여 하기 표 6에 나타낸 조성으로 qPCR을 수행하여 4주령 이유 자돈의 분변 샘플에서 추출한 박테리아의 전체 DNA에 존재하는 prevotella의 양을 측정하고(도 7의 좌측 그래프), 10주령 이유 자돈에서 동일한 과정을 반복하여 prevotella의 양을 측정함으로써 생산성이 우수한 실험군 1-3 돼지와 대조군의 분변 샘플 내 prevotella의 양을 비교하였다. Negative로는 DNA 없는 순수한 증류수를 사용하였다.Using the primers, qPCR was performed with the composition shown in Table 6 below to measure the amount of prevotella present in the total DNA of bacteria extracted from fecal samples of 4-week-old weaning piglets (left graph of FIG. 7), and 10-week-old weaning piglets By repeating the same procedure in, the amount of prevotella was measured to compare the amount of prevotella in fecal samples of the experimental groups 1-3 pigs with excellent productivity and the control group. As a negative, pure distilled water without DNA was used.

qPCRqPCR reaction mixture reaction mixture ConcentrationConcentration ulul SYBR Green ISYBR Green I 1000-fold dilution1000-fold dilution 1One 10× PCR mixure10× PCR mixure 100 mM Tris-Hcl, pH 8.5
500mM Kcl,
15-30mM Mgcl2
±0.2 mg/mL BSA
±1.5% Triton X-100
100 mM Tris-Hcl, pH 8.5
500mM Kcl,
15-30mM Mgcl 2
±0.2 mg/mL BSA
±1.5% Triton X-100
22
taq DNA polymerase taq DNA polymerase 0.5 U0.5 U 1One
prevotella primer F

prevotella primer F
10pmol/ul10pmol/ul 1One
prevotella primer R
prevotella primer R
10pmol/ul10pmol/ul 1One
Distilled WaterDistilled Water UltraPure DNase/RNase-FreeUltraPure DNase/RNase-Free 1212 DNA templateDNA template 50ng/ul50ng/ul 22 TotalTotal 2020

그 결과, 표 7 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 4주령 이유 자돈의 분변에서는 prevotella의 양에 차이가 없었으나, 돼지가 성장한 후 10주령 이유 자돈에서는 생산성이 높은 실험군 1-3의 돼지에서 더 많은 장관 내 prevotella가 검출됨을 확인할 수 있었다. As a result, as shown in Table 7 and Figure 4, there was no difference in the amount of prevotella in the feces of 4-week-old weaning piglets, but in 10-week-old weaning piglets after pig growth It was confirmed that more prevotella in the intestinal tract was detected in pigs of experimental groups 1-3 with high productivity.

4주 4 weeks prevotellaprevotella (genus) Ct value (genus) Ct value 대조군Control 실험군 1Experimental group 1 실험군 2Experimental group 2 실험군 3Experimental group 3 NegativeNegative 23.6823.68 23.0923.09 21.4621.46 22.5522.55 37.3437.34 10주 10 weeks prevotellaprevotella (genus) Ct value (genus) Ct value 대조군Control 실험군 1Experimental group 1 실험군 2Experimental group 2 실험군 3Experimental group 3 NegativeNegative 25.7225.72 23.9923.99 23.1423.14 23.8423.84 34.7134.71

prevotella는 단쇄 지방산 식물이 가지고 있는 비-전분(non-starch) 다당류의 발효를 담당하며 사료 소화율 증진을 용이하게 하는 미생물로, prevotella가 더 많은 자돈에서는 사료 섭취로 장내 미생물총 변화가 가장 많이 일어나는 시기에도 식이성 성장지체 발생 확률이 낮을 것으로 예측할 수 있다. Prevotella is a microorganism responsible for fermentation of non-starch polysaccharides of short-chain fatty acid plants and facilitating the improvement of feed digestibility. In piglets with more prevotella , the intestinal microflora change occurs most due to feed intake. Edo, it can be predicted that the probability of occurrence of dietary growth retardation is low.

실시예Example 4: Whole 4: Whole metagenomemetagenome sequence analysis sequence analysis

자돈 분변에 존재하는 미생물의 기능적인 측면을 조사하기 위해 상기 실시예 1에서 채취한 샘플 중 8마리의 샘플로 whole metagenome shotgun sequencing을 수행하였다. Whole metagenome sequencing을 위해 FASTQ 포맷으로 된 raw data를 CLC Microbial Genomics Module(version1.2)이 있는 CLC Genomics Workbench (version 10)(Qiagen Bioinformatics, Aarhus, 덴마크)로 데이터를 전송하고, 시퀀스의 품질 평가 과정을 거쳐 CLC의 De novo 형태의 알고리즘을 이용하여 높은 품질의 시퀀스를 수집했다. Whole metagenome shotgun sequencing was performed with 8 samples of the samples collected in Example 1 to investigate the functional aspects of microorganisms present in piglet feces. For whole metagenome sequencing, raw data in FASTQ format is transferred to CLC Genomics Workbench (version 10) (Qiagen Bioinformatics, Aarhus, Denmark) with CLC Microbial Genomics Module (version1.2), and the sequence quality evaluation process is performed. After that, high-quality sequences were collected using CLC's De novo type algorithm.

미생물의 기능 분석을 위해 서프시스템인 MG-RAST를 이용하여 contig를 Metagenomics Rapid Annotation에 업로드 후, 모든 시퀀스들을 분석하고, count data를 분석하기 위하여 DESEq를 사용했다. Artificial duplicate와 자돈의 genomic DNA로 읽히는 것은 MG-RAST를 이용하여 제거하였다. Host gonome과 맞은 시퀀스를 제거하는데 MG-RAST pipeline의 bowtie setting을 이용하고, 또한 host로부터 파생된 metagenomics 해석을 위해 swine genome을 사용했다(Sus scrofa, NCBI v10.2). 여기에서 Swine genome은 MG-RAST에서 쉽게 정보를 얻을 수 있는 레퍼런스로 활용이 된다. 상기 과정을 통해 분석된 전체 메타게놈 샷건 시퀀싱은 총 50,440,732개의 서열을 생성하였고, quality trimming 후 8개의 분변 샘플로부터 총 1,120,421개의 콘티그가 모였다.For functional analysis of microorganisms, contig was uploaded to Metagenomics Rapid Annotation using MG-RAST, a surf system, and then all sequences were analyzed, and DESEq was used to analyze count data. Artificial duplicates and genomic DNA of piglets were removed using MG-RAST. The bowtie setting of the MG-RAST pipeline was used to remove the sequence matching the host gonome, and the swine genome was used for metagenomics analysis derived from the host (Sus scrofa, NCBI v10.2). Here, the Swine genome is used as a reference for easily obtaining information from MG-RAST. The total metagenome shotgun sequencing analyzed through the above process produced a total of 50,440,732 sequences, and a total of 1,120,421 contigs were collected from 8 fecal samples after quality trimming.

샘플 IDSample ID 시퀀스 수Number of sequences 콘티그 길이(bp)Contig length (bp) 콘티그 수Number of contigs 확인된 단백질 특징Identified protein characteristics 식별된 기능적
카테고리
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QC 전Before QC QC 후After QC QC 전Before QC QC 후After QC QC 전Before QC QC 후After QC N1N1 4,531,5484,531,548 4,530,6464,530,646 74,800,36074,800,360 52,416,37052,416,370 81,44781,447 79,41079,410 55,25755,257 31,52731,527 N2N2 6,870,3026,870,302 6,868,7986,868,798 130,241,602130,241,602 103,118,418103,118,418 164,528164,528 160,633160,633 103,541103,541 61,54761,547 N3N3 4,288,7744,288,774 4,287,3754,287,375 69,391,12569,391,125 53,568,78553,568,785 81,67781,677 79,94179,941 62,87462,874 36,79636,796 N4N4 4,654,0224,654,022 4,653,2624,653,262 82,589,52682,589,526 66,491,85766,491,857 108,853108,853 106,095106,095 71,08871,088 40,13640,136 W1W1 9,447,4069,447,406 9,445,2519,445,251 151,116,638151,116,638 113,319,181113,319,181 179,364179,364 165,774165,774 98,92098,920 44,94144,941 W2W2 7,113,1707,113,170 7,111,5977,111,597 151,002,242151,002,242 112,874,763112,874,763 161,617161,617 155,573155,573 105,330105,330 55,08855,088 W3W3 6,320,2286,320,228 6,318,7506,318,750 144,162,529144,162,529 106,003,305106,003,305 165,591165,591 160,988160,988 104,264104,264 56,57056,570 W4W4 7,215,2827,215,282 7,213,5157,213,515 173,768,565173,768,565 131,398,512131,398,512 224,894224,894 212,007212,007 132,418132,418 67,40067,400

N: 포유 자돈 W: 이유 자돈, QC: Quality ControlN: Nursing piglets W: Weaning piglets, QC: Quality Control

다음으로, 상기 Output file의 레벨 1 ~ 4로 통계 처리하여 각 레벨에서의 양면 Welch's t-검정을 통해 사용하여 포유 시기와 이유 시기의 장관 내 미생물 군 및 관련 유전자를 비교하였고, 시퀀스 해석에서 기능적인 부분은 기능적으로 연관된 protein의 정보를 얻을 수 있는 database (SEED Subsystems database)를 이용하여 SEED 서브 시스템에 대한 계층적 클러스터링 기반 분석을 수행하였다.Next, statistical processing at levels 1 to 4 of the output file was used through a double-sided Welch's t-test at each level to compare the microbial group and related genes in the intestine at the time of lactation and the weaning period, For the part, a hierarchical clustering-based analysis of the SEED subsystem was performed using a database (SEED Subsystems database) that can obtain information on functionally related proteins.

포유(nursing) 및 이유(weaned) 자돈 메타게놈에서 28개의 SEED 서브 시스템을 식별하여 계층적 군집 기반 분석을 수행한 결과 "탄수화물", "아미노산 및 그 유도체", "독성, 질병 및 방어"와 관련된 레벨 1 SEED 서브 시스템이 이유 자돈에서 현저히 풍부한 것으로 확인되었고(도 5 및 도 6 참조). 레벨 3 SEED 서브 시스템에서도 탄수화물과 아미노산 대사에 맵핑되는 유전자군이 이유 자돈에서 유의하게 높은 것으로 확인되었다(도 3 참조).In the nursing and weaned piglet metagenome, 28 SEED subsystems were identified and a hierarchical cluster-based analysis was performed. The level 1 SEED subsystem was found to be significantly abundant in weaning piglets (see FIGS. 5 and 6). Even in the level 3 SEED subsystem, it was confirmed that the gene group mapped to carbohydrate and amino acid metabolism was significantly higher in weaned piglets (see Fig. 3).

레벨 2 SEED 서브 시스템에서는, "스트레스 반응" 중 "열 충격", "산화 스트레스"와 관련된 유전자 군을 확인하였으며, 도 2의 a에 나타낸 바와 같이 이유 자돈에서 상당히 풍부한 것을 확인할 수 있었다(P<0.05). 또한, "열 충격 및 산화 스트레스" 중 레벨 4 SEED 서브 시스템에서도 이유 자돈에게서 번역 신장 인자 LepA, 샤페론 단백질 DnaJ, 신호 펩티다아제-유사 단백질, 열 충격 단백질 GrpE, 과산화물 환원효소 및 시토크롬 c551 퍼옥시다아제를 포함하여 열 충격 및 산화 스트레스에 관여하는 수 많은 단백질 및 효소가 현저하게 풍부한 것이 확인 되었다(도 2의 b, c)In the level 2 SEED subsystem, the gene groups related to "heat shock" and "oxidative stress" among "stress response" were identified, and as shown in Fig. 2a, it was confirmed that it was quite abundant in weaned piglets (P<0.05 ). In addition, the level 4 SEED subsystem during "heat shock and oxidative stress" also included translation elongation factor LepA, chaperone protein DnaJ, signal peptidase-like protein, heat shock protein GrpE, peroxide reductase and cytochrome c551 peroxidase in weaned piglets. It was confirmed that a number of proteins and enzymes involved in heat shock and oxidative stress were remarkably abundant (Fig. 2b, c).

이러한 결과를 바탕으로, 돼지의 성장 촉진을 위해 필요한 장관 내부 효소매개 촉매작용(enzyme-catalyzed reactions)에 관여하는 것으로 판단되는 효소 번호(Enzyme Commission number)를 도출하였다. 그 다음, 해당 효소번호의 기능에 상응하는 박테리아 유전자를 선별하였으며, 열 충격 유전자(LepADnaJ), 산화적 스트레스 유전자 (sorA , dfx , ccp1), 탄수화물 대사 (RhaA , RhaB , RhaD , malA , mall), 아미노산 대사 (mtr, met, gla asn )에 관련된 유전자들을 최종적으로 선정하였다.Based on these results, the Enzyme Commission number, which is judged to be involved in the enzyme-catalyzed reactions necessary for the growth of pigs, was derived. Then, the bacteria were selected genes corresponding to the function of the enzyme number, the heat shock gene (LepA and DnaJ), oxidative stress gene (sorA, dfx, and ccp1 ), carbohydrate metabolism ( RhaA , RhaB , RhaD , malA , and mall) , amino acid metabolism ( mtr, met, gla And asn ) related genes were finally selected.

따라서, 돼지의 분변 시료로부터 상기 유전자들의 발현 수준을 측정하면 이유 후 식이성 성장지체의 발생확률이 낮아 성장성이 뛰어난 돼지임을 예측할 수 있다.Therefore, when the expression level of the genes is measured from a pig fecal sample, the probability of occurrence of dietary growth retardation after weaning is low, and thus it can be predicted that the pig is excellent in growth.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by the limited drawings, a person of ordinary skill in the art can apply various technical modifications and variations based on the above. For example, even if the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or the described components are combined or combined in a form different from the described method, or are replaced or substituted by other components or equivalents. Appropriate results can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments and claims and equivalents fall within the scope of the following claims.

Claims (11)

돼지의 분변 시료를 채취하는 단계; 및
상기 분변 시료로부터 유전자의 발현 수준을 측정하는 단계; 를 포함하고,
상기 유전자는 LepA , DnaJ , sorA , dfx , ccp1 , RhaA , RhaB , RhaD , malA , mall, mtr, met, gla asn 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인, 돼지의 성장예측 방법.
Collecting a sample of pig feces; And
Measuring the expression level of the gene from the fecal sample; Including,
The gene LepA, DnaJ, sorA, dfx, ccp1, RhaA, RhaB, RhaD, malA, mall, mtr, met, gla And At least one selected from the group consisting of asn , pig growth prediction method.
제1항에 있어서,
상기 유전자의 발현 수준의 측정은 real-time PCR, RT-PCR 및 효소 결합 면역 침강분석법(ELISA) 중에서 선택되는 방법으로 수행되는 것인, 돼지의 성장예측 방법.
The method of claim 1,
The measurement of the expression level of the gene is performed by a method selected from real-time PCR, RT-PCR, and enzyme-linked immunoprecipitation assay (ELISA).
제1항에 있어서,
상기 돼지는 포유 자돈인, 돼지의 성장예측 방법.
The method of claim 1,
The pig is a mammalian piglet, a method for predicting growth of pigs.
제1항에 있어서,
상기 유전자의 발현 수준이 유의적으로 높게 측정되는 경우, 이유 후 식이성 성장지체의 발생확률이 낮은 것으로 판정하는, 돼지의 성장예측 방법.
The method of claim 1,
When the expression level of the gene is measured to be significantly high, it is determined that the probability of occurrence of dietary growth retardation after weaning is low.
제1항에 있어서,
상기 유전자의 발현 수준이 유의적으로 높게 측정되는 경우, 조기이유가 가능한 것으로 판정하는, 돼지의 성장예측 방법.
The method of claim 1,
When the expression level of the gene is measured to be significantly high, it is determined that early reason is possible, the growth prediction method of pigs.
LepA , DnaJ , sorA , dfx , ccp1 , RhaA , RhaB , RhaD , malA , mall, mtr, met, gla asn 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유전자의 발현 수준을 측정하는 물질을 포함하는, 돼지의 성장예측용 조성물.
LepA, DnaJ, sorA, dfx, ccp1, RhaA, RhaB, RhaD, malA, mall, mtr, met, gla and A composition for predicting growth of pigs, comprising a substance for measuring the expression level of one or more genes selected from the group consisting of asn .
제6항에 있어서,
상기 유전자의 발현 수준을 측정하는 물질은 프라이머 쌍, 프로브 또는 안티센스 뉴클레오티드인, 돼지의 성장예측용 조성물.
The method of claim 6,
The material for measuring the expression level of the gene is a primer pair, a probe or an antisense nucleotide, a composition for predicting growth of pigs.
제6항 또는 제7항의 조성물을 포함하는, 돼지의 성장 예측용 키트.
A kit for predicting growth of pigs, comprising the composition of claim 6 or 7.
제8항에 있어서,
상기 키트는 real-time PCR 키트, RT-PCR 키트, DNA 마이크로어레이 또는 ELISA 키트인, 돼지의 성장 예측용 키트.
The method of claim 8,
The kit is a real-time PCR kit, RT-PCR kit, DNA microarray or ELISA kit, a kit for predicting growth of pigs.
제8항에 있어서,
상기 돼지는 포유 자돈인, 돼지의 성장 예측용 키트.
The method of claim 8,
The pig is a mammalian piglet, a kit for predicting the growth of pigs.
돼지의 분변 시료내의 LepA , DnaJ , sorA , dfx , ccp1 , RhaA , RhaB , RhaD , malA, mall, mtr, met, gla asn 로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유전자 발현 수준을 측정하는 단계를 포함하는, 돼지의 성장 예측을 위한 정보제공 방법. LepA in the fecal samples of the pigs, DnaJ, sorA, dfx, ccp1 , RhaA, RhaB, RhaD, malA, mall, mtr, met, gla And A method for providing information for predicting growth of pigs, comprising measuring the level of expression of one or more genes selected from the group consisting of asn .
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