수박은 대표적인 박과 작물로 건생식물에 속하는 작물로 우리나라 과채류 생산량의 26.2%를 차지하는 경제적으로 중요한 작물이다. 식물 바이러스는 농작물에 발생하는 질병의 상당 부분을 차지하며 박과 작물에서의 수박 모자이크 바이러스2는 잎의 반점 및 모자이크, 기형과 생산 등을 초래해 수확량 및 품질이 감소하여 경제적 피해를 초래한다. 이러한 식물 바이러스는 효과적인 대응책이 부족해 퇴치가 어려우며, 진딧물을 방제하는 등의 간접적인 방법만 존재하며 저항성 유전자를 활용하는 것이 가장 효과적인 방법으로 알려져 있다. 본 연구에서는 수박 모자이크 바이러스 2의 유전양상을 파악하기 위하여 두가지 실험을 수행하였으며 첫번째로 수박 모자이크 바이러스에 강한 저항성을 보이는 R019와 감수성 계통인 SBB를 사용하여 분리 집단을 작성하였고, ...
수박은 대표적인 박과 작물로 건생식물에 속하는 작물로 우리나라 과채류 생산량의 26.2%를 차지하는 경제적으로 중요한 작물이다. 식물 바이러스는 농작물에 발생하는 질병의 상당 부분을 차지하며 박과 작물에서의 수박 모자이크 바이러스2는 잎의 반점 및 모자이크, 기형과 생산 등을 초래해 수확량 및 품질이 감소하여 경제적 피해를 초래한다. 이러한 식물 바이러스는 효과적인 대응책이 부족해 퇴치가 어려우며, 진딧물을 방제하는 등의 간접적인 방법만 존재하며 저항성 유전자를 활용하는 것이 가장 효과적인 방법으로 알려져 있다. 본 연구에서는 수박 모자이크 바이러스 2의 유전양상을 파악하기 위하여 두가지 실험을 수행하였으며 첫번째로 수박 모자이크 바이러스에 강한 저항성을 보이는 R019와 감수성 계통인 SBB를 사용하여 분리 집단을 작성하였고, next generation sequencing (NGS)을 기반으로 한 bulked segregant analysis (BSA)를 시행하여 수박에서 수박 모자이크 바이러스 2의 저항성 형질의 유전 양상과 형질이 발현되는 유전자들을 찾고자 하였다. F2 분리집단에서 수박 모자이크 바이러스 2에 강한 저항성을 보이는 개체를 선별하기 위해 1차 접종 후 약 56일간 생육하며 총 3번의 접종과 더불어 지속적인 관찰과 검정을 수행하였고 Reverse transcription (RT)-polymerase chain reaction (PCR)과 Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) 검정을 통해 육안 검정의 신뢰도를 더욱 높혔다. SBB에서 R019에서 유래된 F1 집단의 표현형 검정 결과가 모두 WMV2 감수성으로 확인되었고, F2 분리집단의 표현형 검정 결과 분리의 법칙을 따르지 않았으며 이로 인해 수박에 있어서 WMV2의 저항성 형질은 열성의 하나 이상의 유전자들이 관여할 것으로 판단했다. 이어서 NGS 기반 BSA 분석을 위해 모본과 부본인 SBB, R019와 그 교배 집단인 F2 분리집단에서 DNA를 추출하였다. F2 집단의 DNA에서 WMV2 저항성 개체 14개체와 감수성 개체 15개체를 선별하여 각각 동량으로 pooling하여 두 개의 bulk를 만들었으며 Illumina NovaSeq6000을 사용하여 whole-genome-reseuqencing을 진행해 얻어진 데이터를 생명정보 프로그램으로 분석하였다. 분석된 데이터에서 두 bulk 간에 SNP를 보이는 유전자좌를 비교하여 ΔSNP-index 값을 구하였고 후보 유전자좌는 chromosome 9번의 33Mbp~37Mb 영역으로 WMV2 저항성에는 해당 영역에서 하나 이상의 유전자들이 관여하고 있을 것으로 예측하였다. 두번째로 수박 유전자원 309계통의 WMV2 스크리닝 결과와 genotyping by sequencing (GBS)을 통해 얻은 SNP arrays를 이용하여 GWAS 분석을 통해 수박 모자이크 바이러스 2의 저항성 유전자 지역을 탐색하고자 하였다. WMV2 저항성 유전자 지역을 탐색하기 위해 309계통의 수박 유전자원은 계통별로 10반복씩 WMV2 접종 후 검정을 통해 검정 데이터를 작성하였다. WMV2 저항성에 대한 연관분석으로 나온 유의적인 SNP들의 logP값을 토대로 manhattan plot과 QQ plot을 나타내었으며 manhattan plot에서 -logP>5를 기준으로 볼 때 chromosome 2번과 3번에서 3개의 유의적인 SNP를 확인할 수 있었다.
수박은 대표적인 박과 작물로 건생식물에 속하는 작물로 우리나라 과채류 생산량의 26.2%를 차지하는 경제적으로 중요한 작물이다. 식물 바이러스는 농작물에 발생하는 질병의 상당 부분을 차지하며 박과 작물에서의 수박 모자이크 바이러스2는 잎의 반점 및 모자이크, 기형과 생산 등을 초래해 수확량 및 품질이 감소하여 경제적 피해를 초래한다. 이러한 식물 바이러스는 효과적인 대응책이 부족해 퇴치가 어려우며, 진딧물을 방제하는 등의 간접적인 방법만 존재하며 저항성 유전자를 활용하는 것이 가장 효과적인 방법으로 알려져 있다. 본 연구에서는 수박 모자이크 바이러스 2의 유전양상을 파악하기 위하여 두가지 실험을 수행하였으며 첫번째로 수박 모자이크 바이러스에 강한 저항성을 보이는 R019와 감수성 계통인 SBB를 사용하여 분리 집단을 작성하였고, next generation sequencing (NGS)을 기반으로 한 bulked segregant analysis (BSA)를 시행하여 수박에서 수박 모자이크 바이러스 2의 저항성 형질의 유전 양상과 형질이 발현되는 유전자들을 찾고자 하였다. F2 분리집단에서 수박 모자이크 바이러스 2에 강한 저항성을 보이는 개체를 선별하기 위해 1차 접종 후 약 56일간 생육하며 총 3번의 접종과 더불어 지속적인 관찰과 검정을 수행하였고 Reverse transcription (RT)-polymerase chain reaction (PCR)과 Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) 검정을 통해 육안 검정의 신뢰도를 더욱 높혔다. SBB에서 R019에서 유래된 F1 집단의 표현형 검정 결과가 모두 WMV2 감수성으로 확인되었고, F2 분리집단의 표현형 검정 결과 분리의 법칙을 따르지 않았으며 이로 인해 수박에 있어서 WMV2의 저항성 형질은 열성의 하나 이상의 유전자들이 관여할 것으로 판단했다. 이어서 NGS 기반 BSA 분석을 위해 모본과 부본인 SBB, R019와 그 교배 집단인 F2 분리집단에서 DNA를 추출하였다. F2 집단의 DNA에서 WMV2 저항성 개체 14개체와 감수성 개체 15개체를 선별하여 각각 동량으로 pooling하여 두 개의 bulk를 만들었으며 Illumina NovaSeq6000을 사용하여 whole-genome-reseuqencing을 진행해 얻어진 데이터를 생명정보 프로그램으로 분석하였다. 분석된 데이터에서 두 bulk 간에 SNP를 보이는 유전자좌를 비교하여 ΔSNP-index 값을 구하였고 후보 유전자좌는 chromosome 9번의 33Mbp~37Mb 영역으로 WMV2 저항성에는 해당 영역에서 하나 이상의 유전자들이 관여하고 있을 것으로 예측하였다. 두번째로 수박 유전자원 309계통의 WMV2 스크리닝 결과와 genotyping by sequencing (GBS)을 통해 얻은 SNP arrays를 이용하여 GWAS 분석을 통해 수박 모자이크 바이러스 2의 저항성 유전자 지역을 탐색하고자 하였다. WMV2 저항성 유전자 지역을 탐색하기 위해 309계통의 수박 유전자원은 계통별로 10반복씩 WMV2 접종 후 검정을 통해 검정 데이터를 작성하였다. WMV2 저항성에 대한 연관분석으로 나온 유의적인 SNP들의 logP값을 토대로 manhattan plot과 QQ plot을 나타내었으며 manhattan plot에서 -logP>5를 기준으로 볼 때 chromosome 2번과 3번에서 3개의 유의적인 SNP를 확인할 수 있었다.
Watermelon (Citrullus lanatus) is classified to Cucurbitaceae family, and it is an economically important crop that accounts for 26.2% of Korea's fruit and vegetables’production. Plant viruses make up a significant portion of the diseases in crops. Such plant viruses are difficult to control due to ...
Watermelon (Citrullus lanatus) is classified to Cucurbitaceae family, and it is an economically important crop that accounts for 26.2% of Korea's fruit and vegetables’production. Plant viruses make up a significant portion of the diseases in crops. Such plant viruses are difficult to control due to lack of effective control method, and there are only indirect methods such as controlling aphids. So utilization of resistance genes is known as the most effective method. In this study, to understand the genetic aspect of watermelon mosaic virus 2 (WMV2) , the F2 progeny was produced between strong resistance to WMV2 line R019 and susceptible line SBB. For the accomplishment of Bulked segregent analysis (BSA)–Next generation sequencing (NGS), DNA was extracted from leaves in parental lines and F2 progeny. Using F2 DNA, two bulks of WMV2-R and WMV2-S were pooled from each of 14 resistant plants and 15 susceptible plants. In order to select individuals with strong resistance to watermelon mosaic virus 2 in the F2 isolated population, they grew for about 56 days after 1st inoculation, and a total of three inoculation were carried out during the growing season. Phenotyping test, Reverse transcription (RT)-polymerase chain reaction (PCR) and Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) test were performed on day 56 after 1st inoculaiton.
The results of the phenotypic assay of the F1 population derived from R019 and SBB was susceptible, and F2 population did not follow the Mendel’s law of segregation. More than one gene will be involved in WMV2 resistance. The DNAs of parental lines and two DNA bulks were sequenced by using Illumina NovaSeq6000 and bioinformatically processed. In obtained sequence data, SNPs variants between two bulks were used to calculate ΔSNP-index values. From the analyzed data, genomic region was determined between 33-37Mbp on chromosome 9. The resistance gene region of watermelon mosaic virus 2 was searched through Genome wide association study (GWAS) analysis using WMV2 screening results of 309 watermelon accession and SNP arrays obtained through Genotyping-by-sequencing (GBS). 309 watermelon accessions were tested by 10 repeats for each accession through WMV2 inoculation assay. Manhattan plots and QQ plots are shown based on the significant SNP logP values obtained from the GWAS analysis. When SNPs with -logP value of 5 or more were identified, three significant SNPs were identified on chromosome 2 and chromosome 3.
Watermelon (Citrullus lanatus) is classified to Cucurbitaceae family, and it is an economically important crop that accounts for 26.2% of Korea's fruit and vegetables’production. Plant viruses make up a significant portion of the diseases in crops. Such plant viruses are difficult to control due to lack of effective control method, and there are only indirect methods such as controlling aphids. So utilization of resistance genes is known as the most effective method. In this study, to understand the genetic aspect of watermelon mosaic virus 2 (WMV2) , the F2 progeny was produced between strong resistance to WMV2 line R019 and susceptible line SBB. For the accomplishment of Bulked segregent analysis (BSA)–Next generation sequencing (NGS), DNA was extracted from leaves in parental lines and F2 progeny. Using F2 DNA, two bulks of WMV2-R and WMV2-S were pooled from each of 14 resistant plants and 15 susceptible plants. In order to select individuals with strong resistance to watermelon mosaic virus 2 in the F2 isolated population, they grew for about 56 days after 1st inoculation, and a total of three inoculation were carried out during the growing season. Phenotyping test, Reverse transcription (RT)-polymerase chain reaction (PCR) and Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) test were performed on day 56 after 1st inoculaiton.
The results of the phenotypic assay of the F1 population derived from R019 and SBB was susceptible, and F2 population did not follow the Mendel’s law of segregation. More than one gene will be involved in WMV2 resistance. The DNAs of parental lines and two DNA bulks were sequenced by using Illumina NovaSeq6000 and bioinformatically processed. In obtained sequence data, SNPs variants between two bulks were used to calculate ΔSNP-index values. From the analyzed data, genomic region was determined between 33-37Mbp on chromosome 9. The resistance gene region of watermelon mosaic virus 2 was searched through Genome wide association study (GWAS) analysis using WMV2 screening results of 309 watermelon accession and SNP arrays obtained through Genotyping-by-sequencing (GBS). 309 watermelon accessions were tested by 10 repeats for each accession through WMV2 inoculation assay. Manhattan plots and QQ plots are shown based on the significant SNP logP values obtained from the GWAS analysis. When SNPs with -logP value of 5 or more were identified, three significant SNPs were identified on chromosome 2 and chromosome 3.
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