Clavibacter michiganensis 에 의해서 발생하는 토마토 궤양병과 Ralstonia solanacearum 에 의해서 발생하는 풋마름병은 물관 조직을 감염시키는 식물병으로 경제적으로 토마토 생산에 중요한 영향을 미치고 전세계적으로 분포하고 있다. 상업적으로 유용한 궤양병 저항성 품종은 아직 보고된 바 없으며 Marker-assisted selection 을 통해 저항성 토마토 육종에 이용할 수 있을 것으로 기대된다. ...
Clavibacter michiganensis 에 의해서 발생하는 토마토 궤양병과 Ralstonia solanacearum 에 의해서 발생하는 풋마름병은 물관 조직을 감염시키는 식물병으로 경제적으로 토마토 생산에 중요한 영향을 미치고 전세계적으로 분포하고 있다. 상업적으로 유용한 궤양병 저항성 품종은 아직 보고된 바 없으며 Marker-assisted selection 을 통해 저항성 토마토 육종에 이용할 수 있을 것으로 기대된다. Solanum lycopersicum ’H7998’은 이전 연구에서 궤양병 저항성 유전자원으로 알려졌고 본 연구에서도 안정적으로 저항성 형질을 보였다. QTL-seq 는 S. lycopersicum ‘E6203’(이병성)과 Hawaii 7998(저항성)의 교배를 통해서 만들어진 F2 집단을 사용하여 궤양병 저항성 유전자좌를 찾기 위해 수행 되었다. 6 번 염색체(Rcm6) 궤양병 저항성과 관련된 영역(37.24~41.15Mb)이 확인 되었으며, Rcm6 의 두 영역 (Rcm6-2~Rcm6-4, Rcm6-8~Rcm6-9)은 저항성을 가진 품종과 이병성을 가진 품종을 구분할 수 있었다. Rcm6-9 의 유전자형은 47 개의 품종과 궤양병 병징 표현형이 완전히 일치했다. Rcm6-9 의 homozygous 한 Hawaii 7998 유전자형을 가진 F2 와 F3 의 개체들은 120 유의성 있게 낮은 발병도를 보였다. 저항성 유전자 후보를 선발하기 위해 이병성 5 개 계통과 저항성을 2 계통의 유전체를 분석하였다. Functional domain 에 mutation 이 있는 것으로 확인된 Nucleotide-binding leucine-rich repeat, receptor-like kinase, and receptor-like protein 와 같은 후보 유전자들이 선발되었다. 개발된 분자표지와 후보유전자는 Marker-assisted selection 과 궤양병 저항성의 이해에 중요한 정보를 제공할 것이다. 풋마름병에 저항성 유전자좌인 6 번 염색체(Bwr-6)와 12 번 염색체(Bwr-12)와 연관된 두가지 주요 QTL 은 Solanum lycopersicum ‘Hawaii 7996’에 존재하는 것으로 널리 알려져 있다. 그러나 풋마름병을 위한 Marker-assisted breeding 시스템 구축을 위해 Bwr-6 영역 내에서 6 개의 cleaved amplified polymorphic sites (CAPS) 와 derived CAPs (dCAPs) 마커 그리고 Bwr-12 영역 내에서 한 개의 dCAPs 마커가 개발하였다. 그리고 이 분자표지들을 이용해 117 개의 토마토 품종내의 병징 표현형과 분자표지의 유전자형을과 비교한 결과. RsR6-5 와 RsR12-1 의 조합이 저항성과 이병성을 효과적으로 구분하는 것으로 확인되었다. 또한, 두 분자표지의 효율성은 E6203(감수성)과 Hawaii7998(저항성) 사이의 F2 모집단에서 유래한 F3 세대에서도 검증되었다. RsR6-5 와 RsR12-1 분자표지 모두에서 저항성 유전자형을 가지는 개체들은 풋마름병에 저항성을 가졌다. 이 분자표지는 풋마름병 저항성 토마토 marker-assisted breeding 에 유용하게 이용될 것이다. 또한, 분리 모집단을 사용한 Bwr-6 의 고밀도유전자 지도작성을 통해 저항성 Bwr6 유전자좌 지역을 약 2.3 Mb 이내로 좁혔다. 본 연구 결과는 풋마름병 저항성 유전자좌 동정에 중요한 정보로 이용될 것이며 토마토 병저항성 품종에 욱성에 중요한 정보를 제공할 것이다
Clavibacter michiganensis 에 의해서 발생하는 토마토 궤양병과 Ralstonia solanacearum 에 의해서 발생하는 풋마름병은 물관 조직을 감염시키는 식물병으로 경제적으로 토마토 생산에 중요한 영향을 미치고 전세계적으로 분포하고 있다. 상업적으로 유용한 궤양병 저항성 품종은 아직 보고된 바 없으며 Marker-assisted selection 을 통해 저항성 토마토 육종에 이용할 수 있을 것으로 기대된다. Solanum lycopersicum ’H7998’은 이전 연구에서 궤양병 저항성 유전자원으로 알려졌고 본 연구에서도 안정적으로 저항성 형질을 보였다. QTL-seq 는 S. lycopersicum ‘E6203’(이병성)과 Hawaii 7998(저항성)의 교배를 통해서 만들어진 F2 집단을 사용하여 궤양병 저항성 유전자좌를 찾기 위해 수행 되었다. 6 번 염색체(Rcm6) 궤양병 저항성과 관련된 영역(37.24~41.15Mb)이 확인 되었으며, Rcm6 의 두 영역 (Rcm6-2~Rcm6-4, Rcm6-8~Rcm6-9)은 저항성을 가진 품종과 이병성을 가진 품종을 구분할 수 있었다. Rcm6-9 의 유전자형은 47 개의 품종과 궤양병 병징 표현형이 완전히 일치했다. Rcm6-9 의 homozygous 한 Hawaii 7998 유전자형을 가진 F2 와 F3 의 개체들은 120 유의성 있게 낮은 발병도를 보였다. 저항성 유전자 후보를 선발하기 위해 이병성 5 개 계통과 저항성을 2 계통의 유전체를 분석하였다. Functional domain 에 mutation 이 있는 것으로 확인된 Nucleotide-binding leucine-rich repeat, receptor-like kinase, and receptor-like protein 와 같은 후보 유전자들이 선발되었다. 개발된 분자표지와 후보유전자는 Marker-assisted selection 과 궤양병 저항성의 이해에 중요한 정보를 제공할 것이다. 풋마름병에 저항성 유전자좌인 6 번 염색체(Bwr-6)와 12 번 염색체(Bwr-12)와 연관된 두가지 주요 QTL 은 Solanum lycopersicum ‘Hawaii 7996’에 존재하는 것으로 널리 알려져 있다. 그러나 풋마름병을 위한 Marker-assisted breeding 시스템 구축을 위해 Bwr-6 영역 내에서 6 개의 cleaved amplified polymorphic sites (CAPS) 와 derived CAPs (dCAPs) 마커 그리고 Bwr-12 영역 내에서 한 개의 dCAPs 마커가 개발하였다. 그리고 이 분자표지들을 이용해 117 개의 토마토 품종내의 병징 표현형과 분자표지의 유전자형을과 비교한 결과. RsR6-5 와 RsR12-1 의 조합이 저항성과 이병성을 효과적으로 구분하는 것으로 확인되었다. 또한, 두 분자표지의 효율성은 E6203(감수성)과 Hawaii7998(저항성) 사이의 F2 모집단에서 유래한 F3 세대에서도 검증되었다. RsR6-5 와 RsR12-1 분자표지 모두에서 저항성 유전자형을 가지는 개체들은 풋마름병에 저항성을 가졌다. 이 분자표지는 풋마름병 저항성 토마토 marker-assisted breeding 에 유용하게 이용될 것이다. 또한, 분리 모집단을 사용한 Bwr-6 의 고밀도유전자 지도작성을 통해 저항성 Bwr6 유전자좌 지역을 약 2.3 Mb 이내로 좁혔다. 본 연구 결과는 풋마름병 저항성 유전자좌 동정에 중요한 정보로 이용될 것이며 토마토 병저항성 품종에 욱성에 중요한 정보를 제공할 것이다
Bacterial canker caused by Clavibacter michiganensis (Cm) and bacterial wilt, caused by the Ralstonia solanacearum species complex (RSSC) are economically important vascular disease that limit tomato production globally. Although, Currently, there are no commercial resistant varieties to bacterial c...
Bacterial canker caused by Clavibacter michiganensis (Cm) and bacterial wilt, caused by the Ralstonia solanacearum species complex (RSSC) are economically important vascular disease that limit tomato production globally. Although, Currently, there are no commercial resistant varieties to bacterial canker, application of Marker-assisted selection can accelerate the development of varieties with enhanced resistance to these diseases. ‘Hawaii 7998’ was previously reported as a source of resistance to bacterial canker and showed stable resistance in this study. QTL-seq was conducted to identify the resistant loci for bacterial canker using the susceptible and resistant F2 bulks derived from a cross between Solanum lycopersicum cultivars ‘E6203’ (susceptible) and ‘Hawaii 7998’ (resistant). The genomic region (37.24 ~ 41.15 Mb) associated with bacterial canker resistance on chromosome 6 (Rcm6) was identified and two regions of Rcm6 (Rcm6-2~Rcm6-4 and Rcm6-8~Rcm6-9) could distinguish resistant and susceptible tomato cultivars. The genotype of Rcm6-9 was completely matched with the phenotype in the 47 cultivars. F2 and F3 progenies harboring homozygous ‘Hawaii 7998’ allele of Rcm6-9 showed significantly lower disease severity. Genomes of five susceptible and two resistant tomato cultivars were used, and previously known R-genes were selected to mine candidate genes for Rcm6. Nucleotide-binding leucine-rich repeat (NLR), receptor-like kinase (RLK), and receptor-like protein (RLP) were identified to have putative functional mutations. DNA markers and candidate genes will facilitate marker-assisted breeding and provide a new genetic basis of bacterial canker resistance of tomatoes. Two major QTLs of bacterial wilt resistance on chromosome 6 (Bwr-6) and 12 (Bwr-12) were previously identified in Solanum lycopersicum ‘Hawaii 7996’; however, marker-assisted breeding for bacterial wilt resistance is not well established. To identify closely linked marker to this QTL, six cleaved amplified polymorphic sites (CAPS) and derived CAPS (dCAPS) markers within the Bwr-6 region and one dCAPS marker near Bwr-12 were developed, and were screened using 117 tomato cultivars. The combination of RsR6-5 and RsR12-1 effectively distinguishes resistant and susceptible cultivars. The efficiency of the two markers was validated in the F3 generation derived from the F2 population between E6203 (susceptible) and Hawaii 7998 (resistant). Resistant alleles at both loci led to the resistance to bacterial wilt. These markers will facilitate marker-assisted breeding of tomato resistant to bacterial wilt. Furthermore, fine mapping of Bwr-6 using segregating population narrowed down the interval to approximately 2.3 Mb segment. The results of this study will facilitate further high-resolution mapping and candidate gene cloning and consequently have significant impact on tomato breeding against bacterial wilt.
Bacterial canker caused by Clavibacter michiganensis (Cm) and bacterial wilt, caused by the Ralstonia solanacearum species complex (RSSC) are economically important vascular disease that limit tomato production globally. Although, Currently, there are no commercial resistant varieties to bacterial canker, application of Marker-assisted selection can accelerate the development of varieties with enhanced resistance to these diseases. ‘Hawaii 7998’ was previously reported as a source of resistance to bacterial canker and showed stable resistance in this study. QTL-seq was conducted to identify the resistant loci for bacterial canker using the susceptible and resistant F2 bulks derived from a cross between Solanum lycopersicum cultivars ‘E6203’ (susceptible) and ‘Hawaii 7998’ (resistant). The genomic region (37.24 ~ 41.15 Mb) associated with bacterial canker resistance on chromosome 6 (Rcm6) was identified and two regions of Rcm6 (Rcm6-2~Rcm6-4 and Rcm6-8~Rcm6-9) could distinguish resistant and susceptible tomato cultivars. The genotype of Rcm6-9 was completely matched with the phenotype in the 47 cultivars. F2 and F3 progenies harboring homozygous ‘Hawaii 7998’ allele of Rcm6-9 showed significantly lower disease severity. Genomes of five susceptible and two resistant tomato cultivars were used, and previously known R-genes were selected to mine candidate genes for Rcm6. Nucleotide-binding leucine-rich repeat (NLR), receptor-like kinase (RLK), and receptor-like protein (RLP) were identified to have putative functional mutations. DNA markers and candidate genes will facilitate marker-assisted breeding and provide a new genetic basis of bacterial canker resistance of tomatoes. Two major QTLs of bacterial wilt resistance on chromosome 6 (Bwr-6) and 12 (Bwr-12) were previously identified in Solanum lycopersicum ‘Hawaii 7996’; however, marker-assisted breeding for bacterial wilt resistance is not well established. To identify closely linked marker to this QTL, six cleaved amplified polymorphic sites (CAPS) and derived CAPS (dCAPS) markers within the Bwr-6 region and one dCAPS marker near Bwr-12 were developed, and were screened using 117 tomato cultivars. The combination of RsR6-5 and RsR12-1 effectively distinguishes resistant and susceptible cultivars. The efficiency of the two markers was validated in the F3 generation derived from the F2 population between E6203 (susceptible) and Hawaii 7998 (resistant). Resistant alleles at both loci led to the resistance to bacterial wilt. These markers will facilitate marker-assisted breeding of tomato resistant to bacterial wilt. Furthermore, fine mapping of Bwr-6 using segregating population narrowed down the interval to approximately 2.3 Mb segment. The results of this study will facilitate further high-resolution mapping and candidate gene cloning and consequently have significant impact on tomato breeding against bacterial wilt.
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