분자표지를 이용한 무의 유전적 다양성 및 자가불화합성 유전자형 분석 Analysis of Genetic Diversity and Self-incompatibility in Radish (Raphanus sativus L.) Using Molecular Markers원문보기
무는 배추과(Brassicaceae)에 속하는 Raphaus속 식물로 2n=18인 염색체 수를 가지고 있다. 무는 원산지에 유래되는 과정에서 다양한 품종으로 분화되어 왔고, 동아시아 3국(한국, 중국, 일본)은 오랜 기간 동안 무 재래종 및 품종을 교류해 왔을 것으로 추정된다. 무는 자가불화합성(Self-incompatibility, SI)을 가지고 있고 한 개의 S ...
무는 배추과(Brassicaceae)에 속하는 Raphaus속 식물로 2n=18인 염색체 수를 가지고 있다. 무는 원산지에 유래되는 과정에서 다양한 품종으로 분화되어 왔고, 동아시아 3국(한국, 중국, 일본)은 오랜 기간 동안 무 재래종 및 품종을 교류해 왔을 것으로 추정된다. 무는 자가불화합성(Self-incompatibility, SI)을 가지고 있고 한 개의 S 유전자좌에 여러 개의 복대립유전자가 존재하며 각 복대립 유전자별로 SI 강도가 다른 것으로 알려져 있다. 본 연구는 동아시아 3국 무 시판품종의 유연관계와 SI 분석을 통하여 한국 무 품종의 분화를 분자유전학적으로 이해하고 품종 분화에 영향을 미친 요인을 구명하기 위하여 수행되었다. 유전적 다양성을 분석하기 위해, 한국 시판품종 64점, 중국 시판품종 17점, 일본 시판품종 11점 등 총 92점의 시판품종과 전 세계에서 수집된 무 유전자원 66점을 개발된 36개의 INDEL 및 SSR 마커를 이용하여 PCR을 수행하였고, 이후에 군집분석(Cluster analysis)과 주좌표분석(PCoA, principal coordinate analysis)을 수행하였다. 군집분석과 주좌표분석을 수행하여 유전적 연관관계를 조사한 결과, 동아시아에서 수집된 유전자원과 시판품종은 다른 유전자원과 구별되게 하나의 큰 군집을 형성하였고, 개체들간의 유전적 유사도가 높은 것으로 조사되었다. 동아시아 3국의 시판품종은 형태학적 연구에 의한 가설과 유사하게 남방계와 북방계, 즉 생태형(재배작형)에 따라 분류되는 것으로 보인다. 시판품종 92점을 대상으로 군집분석을 수행한 결과 두 개의 큰 군집(그룹 I과 그룹 II)을 형성하였고, 그룹 II는 2개의 소군집으로 구성되었다. 그룹 I과 II-1의 품종은 대부분 한국과 중국의 가을무와 소형무인 반면 II-2는 주로 한국과 일본의 봄무 및 여름무로 만추대 품종이었다. 주좌표분석 결과도 크게 일본무 및 한국의 봄무와 여름무 품종을 포함하는 군집과 중국 품종을 포함한 한국 가을무 품종과 기타 소형무 품종이 주를 이루는 군집으로 나누어졌다. 23개의 SI 판별 분자표지를 이용하여 S-haplotype 분석 결과, 무 유전자원에서는 20개, 시판품종에서는 21개의 S-haplotype이 존재하였다. 유전자원은 s21, s4, s29의 출현빈도가 가장 높았고, s20, s23, s18의 출현빈도가 가장 낮았으며, 시판품종에서는 s3, s4, s5의 출현빈도가 가장 높았고, s22, s24, s2에서 출현빈도가 낮았다. 군집분석을 통해 나타난 두 개의 생태형, 즉 남방계와 북방계에서도 S-haplotype의 차이를 보였는데 북방계(한국 및 중국 품종)에서는 s4, s3, s21의 출현빈도가 가장 높았고, 남방계(한국 및 일본 품종)에서는 s5, s1, s18의 출현빈도가 가장 높았다. 따라서, 본 연구결과는 동아시아(한국, 중국, 일본) 무 품종 분화를 이해하기 위한 분자생물학적 근거 자료로 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
무는 배추과(Brassicaceae)에 속하는 Raphaus속 식물로 2n=18인 염색체 수를 가지고 있다. 무는 원산지에 유래되는 과정에서 다양한 품종으로 분화되어 왔고, 동아시아 3국(한국, 중국, 일본)은 오랜 기간 동안 무 재래종 및 품종을 교류해 왔을 것으로 추정된다. 무는 자가불화합성(Self-incompatibility, SI)을 가지고 있고 한 개의 S 유전자좌에 여러 개의 복대립유전자가 존재하며 각 복대립 유전자별로 SI 강도가 다른 것으로 알려져 있다. 본 연구는 동아시아 3국 무 시판품종의 유연관계와 SI 분석을 통하여 한국 무 품종의 분화를 분자유전학적으로 이해하고 품종 분화에 영향을 미친 요인을 구명하기 위하여 수행되었다. 유전적 다양성을 분석하기 위해, 한국 시판품종 64점, 중국 시판품종 17점, 일본 시판품종 11점 등 총 92점의 시판품종과 전 세계에서 수집된 무 유전자원 66점을 개발된 36개의 INDEL 및 SSR 마커를 이용하여 PCR을 수행하였고, 이후에 군집분석(Cluster analysis)과 주좌표분석(PCoA, principal coordinate analysis)을 수행하였다. 군집분석과 주좌표분석을 수행하여 유전적 연관관계를 조사한 결과, 동아시아에서 수집된 유전자원과 시판품종은 다른 유전자원과 구별되게 하나의 큰 군집을 형성하였고, 개체들간의 유전적 유사도가 높은 것으로 조사되었다. 동아시아 3국의 시판품종은 형태학적 연구에 의한 가설과 유사하게 남방계와 북방계, 즉 생태형(재배작형)에 따라 분류되는 것으로 보인다. 시판품종 92점을 대상으로 군집분석을 수행한 결과 두 개의 큰 군집(그룹 I과 그룹 II)을 형성하였고, 그룹 II는 2개의 소군집으로 구성되었다. 그룹 I과 II-1의 품종은 대부분 한국과 중국의 가을무와 소형무인 반면 II-2는 주로 한국과 일본의 봄무 및 여름무로 만추대 품종이었다. 주좌표분석 결과도 크게 일본무 및 한국의 봄무와 여름무 품종을 포함하는 군집과 중국 품종을 포함한 한국 가을무 품종과 기타 소형무 품종이 주를 이루는 군집으로 나누어졌다. 23개의 SI 판별 분자표지를 이용하여 S-haplotype 분석 결과, 무 유전자원에서는 20개, 시판품종에서는 21개의 S-haplotype이 존재하였다. 유전자원은 s21, s4, s29의 출현빈도가 가장 높았고, s20, s23, s18의 출현빈도가 가장 낮았으며, 시판품종에서는 s3, s4, s5의 출현빈도가 가장 높았고, s22, s24, s2에서 출현빈도가 낮았다. 군집분석을 통해 나타난 두 개의 생태형, 즉 남방계와 북방계에서도 S-haplotype의 차이를 보였는데 북방계(한국 및 중국 품종)에서는 s4, s3, s21의 출현빈도가 가장 높았고, 남방계(한국 및 일본 품종)에서는 s5, s1, s18의 출현빈도가 가장 높았다. 따라서, 본 연구결과는 동아시아(한국, 중국, 일본) 무 품종 분화를 이해하기 위한 분자생물학적 근거 자료로 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
Radish (Raphanus sativus L.), a member of the Brassicaceae family, has a chromosome number of 2n = 18, and is divided into a variety of cultivars in the process of domestication and subsequent diversification. It has been suggested that frequent exchange of radish cultivars among East Asia countries...
Radish (Raphanus sativus L.), a member of the Brassicaceae family, has a chromosome number of 2n = 18, and is divided into a variety of cultivars in the process of domestication and subsequent diversification. It has been suggested that frequent exchange of radish cultivars among East Asia countries has happened since the introduction of radish into East Asia. Radish is self-incompatible (SI) with multiple alleles in the S locus and each allele has a different SI intensity. This study was carried out to understand the genetic relationship among commercial cultivars of three East Asian countries (Korea, China, and Japan) and to identify the factors affecting cultivar differentiation through self-incompatibility analysis. To investigate the genetic relationship, 36 INDEL and SSR markers were applied to 92 commercial cultivars including 64 Korea, 17 China and 11 Japan cultivars, and 66 landrace accessions collected throughout the world. The resulting 98 amplicons were analyzed by cluster analysis and principal coordinate analysis (PCoA) with the unweighted pair group method using arithmetic average (UPGMA). East Asia landraces and commercial cultivars were clustered together, clearly separated from accessions from other geographic regions. The commercial cultivars from Korea, China and Japan were classified by their ecotypes, the northern and southern types, as previously hypothesized with morphological evidences. They were also classified into two large clusters (Group I and II) by cluster analysis, and the Group II was divided into two large subgroups, Group II-1 and -2. Most of cultivars in Group I and Group II-1 were autumn and small radish cultivars from Korea and China but those in Group II-2 were spring and summer cultivars of Korea and Japan, which have late flowering characteristics. Similar to cluster analysis, the 92 commercial cultivars were also divided into two groups by PCoA; one group contains spring and summer cultivars from Korea and Japan, and the other group does autumn and small radish cultivars of Korea and China. The distribution of S-haplotypes of 66 radish landraces and 92 commercial cultivars were investigated using 23 S-haplotype-specific sequence characterized amplified region (SCAR) markers. Twenty and twenty one S-haplotypes were detected in landraces and commercial cultivars, respectively. The S-haplotype composition of landraces was different from those of commercial cultivars. S-haplotype s21, s4 and s29 were the most and s20, s23 and s18 were the least detected in landrace accessions. In the commercial cultivars, however, s3, s4 and s5 were the most and s22, s24 and s2 were the least detected. There were also differences of S-haplotype distribution in the two ecotypes determined by molecular markers. The dominant S-haplotypes of Korea-China group were s4, s3 and s21 and those of Korea-Japan group were s5, s1 and s18. The results of this study can be used as a molecular biological characteristics basic data to understanding the genetic relationship among commercial radish cultivars of three East Asian countries (Korea, China, and Japan).
Radish (Raphanus sativus L.), a member of the Brassicaceae family, has a chromosome number of 2n = 18, and is divided into a variety of cultivars in the process of domestication and subsequent diversification. It has been suggested that frequent exchange of radish cultivars among East Asia countries has happened since the introduction of radish into East Asia. Radish is self-incompatible (SI) with multiple alleles in the S locus and each allele has a different SI intensity. This study was carried out to understand the genetic relationship among commercial cultivars of three East Asian countries (Korea, China, and Japan) and to identify the factors affecting cultivar differentiation through self-incompatibility analysis. To investigate the genetic relationship, 36 INDEL and SSR markers were applied to 92 commercial cultivars including 64 Korea, 17 China and 11 Japan cultivars, and 66 landrace accessions collected throughout the world. The resulting 98 amplicons were analyzed by cluster analysis and principal coordinate analysis (PCoA) with the unweighted pair group method using arithmetic average (UPGMA). East Asia landraces and commercial cultivars were clustered together, clearly separated from accessions from other geographic regions. The commercial cultivars from Korea, China and Japan were classified by their ecotypes, the northern and southern types, as previously hypothesized with morphological evidences. They were also classified into two large clusters (Group I and II) by cluster analysis, and the Group II was divided into two large subgroups, Group II-1 and -2. Most of cultivars in Group I and Group II-1 were autumn and small radish cultivars from Korea and China but those in Group II-2 were spring and summer cultivars of Korea and Japan, which have late flowering characteristics. Similar to cluster analysis, the 92 commercial cultivars were also divided into two groups by PCoA; one group contains spring and summer cultivars from Korea and Japan, and the other group does autumn and small radish cultivars of Korea and China. The distribution of S-haplotypes of 66 radish landraces and 92 commercial cultivars were investigated using 23 S-haplotype-specific sequence characterized amplified region (SCAR) markers. Twenty and twenty one S-haplotypes were detected in landraces and commercial cultivars, respectively. The S-haplotype composition of landraces was different from those of commercial cultivars. S-haplotype s21, s4 and s29 were the most and s20, s23 and s18 were the least detected in landrace accessions. In the commercial cultivars, however, s3, s4 and s5 were the most and s22, s24 and s2 were the least detected. There were also differences of S-haplotype distribution in the two ecotypes determined by molecular markers. The dominant S-haplotypes of Korea-China group were s4, s3 and s21 and those of Korea-Japan group were s5, s1 and s18. The results of this study can be used as a molecular biological characteristics basic data to understanding the genetic relationship among commercial radish cultivars of three East Asian countries (Korea, China, and Japan).
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