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육종가 추정(EBV) #
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Analysis

육종가 추정(EBV,Estimation of Breeding Value) #

가축개량은 우수한 가축을 선발하고 적절한 교배를 통해서 유전적으로 우량한 후대를 생산하는 기술이다. 그동안 육종학자들은 유전적으로 우수한 가축을 선발하기 위해서 개체의 표현형을 이용하는 전통적인 육종부터 시작히여 혈연관계에 있는 개체들의 능력을 모두 이용하여 선발의 정확도를 높이고자 노력해 왔다.

가축의 연간 유전적 개량량(\(\triangle G_y\))은 선발강도(\(i\)), 육종가 표준편차(\(\sigma_A\)), 육종가와 표현형 간의 상관계수(\(r_{AP}\)), 세대 간 간격(\(t\))으로 이루어져 있다.

$$ \triangle G_y = i \sigma_A r_{AP} t $$

결국 가축의 유전적 개량량(\(\triangle G_y\))을 높이기 위해서는 선발강도(\(i\))를 높이고, 유전적 변이를 크게 하여 육종가 표준편차(\(\sigma_A\))가 크게 만들고, 선발의 정확도를 높여 육종가와 표현형 간의 상관계수(\(r_{AP}\)를 높이고, 세대 간 간격(\(t\))을 줄이는 것이 관건이다.

유전력과 유전상관과 같은 유전모수의 경우 개량 대상 형질을 결정하고 종축을 선발할 때 선발반응과 유전적 개량량 예측에 있어서 필수적인 요소로 작용한다. 이러한 유전모수는 최소제곱법에 따른 분산분석과 공분산 분석의 추정부터 시작하여 여러 형태의 불균등한 자료에서도 효율적으로 분산성분을 추정할 수 있는 최대우도법(Maximum Likelihood Method, 제한최대우도법(REML, Restricted Maximum Likelihood Method, EM-algorithm에 따른 REML 및 DF-REML(Derivative-Free REML) 등으로 발전해 왔다.

육종가(Breeding value)는 후대에 전달될 개체의 유전적 능력에 관한 추정치로 가축의 개량계획 및 육종전략 수립 시 가장 중요한 정보로 이용되고 있다. 선발지수법(Selection Index) 및 최소제곱법(Least-square Method) 그리고 최적선형 불편추정법(Best Linear Unbiased Prediction, BLUP) 등이 육종가를 추정하는 방법으로 제시되고 있다.

육종가 추정 방법 #

  • 선발지수법(Selection Index)

    • 선발지수법은 하나의 형질에 있어 개체와 친척들 간의 적절한 가중치를 주고, 다형질에 대한 표현형적 선발을 하기 위해서 고안되었다. 선발지수법을 이용하면 여러 형질을 동시에 평가하는 데 유리하였으나, 지수식을 설정할 때 이용되는 모수가 정확하지 않다면 선발지수의 정확도가 감소하며, 고려해야 할 친척의 수가 많아지면 계산과정에서 분산-공분산 행렬의 크기에 제한받는 단점이 있다.
  • 최소제곱법(Least-square Method)

    • 최소제곱법은 불편추정량으로 육종가를 계산하는 방법이 간단하다는 이점이 있다. Harvey는 개체에 대한 유전평가 방법으로 해당 개체를 고정 효과로 간주하여 추정치를 구하는 최소제곱법을 고안하였다. 그러나 고정 효과에 대한 적절한 보정이 필요하고, 대조구가 필요하며, 세대의 중복이나 선발이 가해진 자료에서는 효과가 떨어지고 자료에 상관된 오차 구조를 무시하기 때문에 표본 분산이 편의되는 문제가 있다.
  • 최적선형 불편추정법(Best Linear Unbiased Prediction, BLUP)

    • BLUP은 육종가 추정 시 필요한 가정을 만족시키는데 가장 탄력적이며, 유전적 이론이나 환경적 조건을 만족시키는데 가장 유리한 방법이다. 정보처리기술의 발전에 따라 대용량의 자료 처리가 가능해지면서 Henderson과 Quass(1976)는 BLUP을 다형질 Animal Model에 확장했다. 이용할 수 있는 데이터 수를 증가함으로써 육종가 추정의 정확도를 향상할 수 있으며, 계획적 교배와 선발에 의한 편향(bias)을 고려할 수 있다는 점이 Animal Model의 장점으로 볼 수 있다.

    • 다형질 혼합선형모형(Mixed Linear Model, MLM)에 의한 BLUP 추정치는 sire의 자손의 수와 관계없이 각 형질에 대해 평가할 수 있어 많은 가축을 평가에 이용할 수 있고 단형질 평가보다 표준오차가 작아 유전적 부동 때문에 생기는 분산의 감소를 혈연계수 행렬로 설명하여 배우자 불균형으로 발생하는 분산의 감소를 방지하고 선발에 의한 편의를 해결하였다.

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