[학위논문]파프리카(Capsicum annuum L.)의 항산화 활성 및 총 폴리페놀 함량 연관 QTL에 대한 후보유전자 탐색 및 유전자 기반 분자표지 개발 Candidate Gene Identification and Gene-based Marker Development for QTLs Linked to Antioxidant Activity and Total Polyphenol Content in Paprika (Capsicum annuum L.)
파프리카(Capsicum annuum L.)는 한국에서 매운 맛이 없는 착색 단고추를 의미한다. 파프리카의 생산량 및 재배 면적은 지속적으로 증가하고 있으며, 1인당 연간 소비량도 증가하고 있다. 그러나 파프리카 농민들은 값비싼 종자를 수입해 의존하고 있다. 따라서 수입 파프리카 종자를 대체할 수 있는 고기능성 파프리카 품종을 개발하기 위해서는 항산화 활성 및 총 폴리페놀 함량에 대한 분자표지 개발이 필요하다. 이전 연구에서는 ‘Hera Red’ F2 집단을 이용해 ...
파프리카(Capsicum annuum L.)는 한국에서 매운 맛이 없는 착색 단고추를 의미한다. 파프리카의 생산량 및 재배 면적은 지속적으로 증가하고 있으며, 1인당 연간 소비량도 증가하고 있다. 그러나 파프리카 농민들은 값비싼 종자를 수입해 의존하고 있다. 따라서 수입 파프리카 종자를 대체할 수 있는 고기능성 파프리카 품종을 개발하기 위해서는 항산화 활성 및 총 폴리페놀 함량에 대한 분자표지 개발이 필요하다. 이전 연구에서는 ‘Hera Red’ F2 집단을 이용해 유전자 연관 지도를 구축해 항산화 활성의 표현형에 대한 QTL을 확인하였다. 본 연구에서는 QTL에 대한 후보 유전자를 식별하기 위해 LightCycler® Real-Time PCR(Roche, Basel, Switzerland)을 이용하여 QTL 연관 HRM 분자표지와 유전자 기반 분자표지를 개발하고 생어 염기서열 분석을 이용하여 각 휴보유전자의 DNA 변이를 발견하였다. 1번 염색체에서 1개의 QTL(qTPC-Aug1.1)은 C01_252540451-HRM 분자표지와 연관되어 있다. 1개의 유전자(CA01g28180과 CA01g28190)는 이 QTL의 후보 유전자로 선발되었다. 이 유전자는 프로그램화된 세포 사멸(PCD)을 억제하는 BI-I 유전자이다. 3번 염색체에서 2개의 QTL(qABT-Aug3.1 and qTPC-Aug3.1)은 C03_35942812-HRM과 C03_39713923-HRM 분자표지와 연관되어 있다. 2개의 유전자(CA03g08850과 CA03g08860)는 세린/트레오닌 단백질 카이네이즈 역할을 하는 RKF3 유전자와 당류 수송을 역할하는 EDR6이다. 유전자 기반 분자표지를 개발하기 위해 유전자형에 따른 표현형이 유의미한 차이를 보이는 SNP를 선발하였다. 개발된 유전자 기반 분자표지는 모두 다형성을 나타냈다. 적용성 검정을 위해 86개의 유전자원과 7개의 상용품종을 이용하였다. 모든 유전자 기반 분자표지는 다형성을 나타냈다. 염색체당 유전자형간 표현형 구별이 뚜렷한 2개의 분자표지(CA01g28180-HRM과 CA03g08850-HRM)를 선발하였다. 이들의 분자표지에서 ‘LL’이 가장 낮은 항산화 활성을 보였고 ‘HL’이 가장 높은 항산화 활성을 보였다. 따라서, 본 연구에서 개발된 유전자 기반 분자표지에서 1개 이상의 ‘H’를 가진 유전자원을 선발한다면 고기능성 파프리카 품종 개발에 기여할 수 있을 것이다.
파프리카(Capsicum annuum L.)는 한국에서 매운 맛이 없는 착색 단고추를 의미한다. 파프리카의 생산량 및 재배 면적은 지속적으로 증가하고 있으며, 1인당 연간 소비량도 증가하고 있다. 그러나 파프리카 농민들은 값비싼 종자를 수입해 의존하고 있다. 따라서 수입 파프리카 종자를 대체할 수 있는 고기능성 파프리카 품종을 개발하기 위해서는 항산화 활성 및 총 폴리페놀 함량에 대한 분자표지 개발이 필요하다. 이전 연구에서는 ‘Hera Red’ F2 집단을 이용해 유전자 연관 지도를 구축해 항산화 활성의 표현형에 대한 QTL을 확인하였다. 본 연구에서는 QTL에 대한 후보 유전자를 식별하기 위해 LightCycler® Real-Time PCR(Roche, Basel, Switzerland)을 이용하여 QTL 연관 HRM 분자표지와 유전자 기반 분자표지를 개발하고 생어 염기서열 분석을 이용하여 각 휴보유전자의 DNA 변이를 발견하였다. 1번 염색체에서 1개의 QTL(qTPC-Aug1.1)은 C01_252540451-HRM 분자표지와 연관되어 있다. 1개의 유전자(CA01g28180과 CA01g28190)는 이 QTL의 후보 유전자로 선발되었다. 이 유전자는 프로그램화된 세포 사멸(PCD)을 억제하는 BI-I 유전자이다. 3번 염색체에서 2개의 QTL(qABT-Aug3.1 and qTPC-Aug3.1)은 C03_35942812-HRM과 C03_39713923-HRM 분자표지와 연관되어 있다. 2개의 유전자(CA03g08850과 CA03g08860)는 세린/트레오닌 단백질 카이네이즈 역할을 하는 RKF3 유전자와 당류 수송을 역할하는 EDR6이다. 유전자 기반 분자표지를 개발하기 위해 유전자형에 따른 표현형이 유의미한 차이를 보이는 SNP를 선발하였다. 개발된 유전자 기반 분자표지는 모두 다형성을 나타냈다. 적용성 검정을 위해 86개의 유전자원과 7개의 상용품종을 이용하였다. 모든 유전자 기반 분자표지는 다형성을 나타냈다. 염색체당 유전자형간 표현형 구별이 뚜렷한 2개의 분자표지(CA01g28180-HRM과 CA03g08850-HRM)를 선발하였다. 이들의 분자표지에서 ‘LL’이 가장 낮은 항산화 활성을 보였고 ‘HL’이 가장 높은 항산화 활성을 보였다. 따라서, 본 연구에서 개발된 유전자 기반 분자표지에서 1개 이상의 ‘H’를 가진 유전자원을 선발한다면 고기능성 파프리카 품종 개발에 기여할 수 있을 것이다.
Paprika (Capsicum annuum L.) means a colored sweet pepper without spicy taste in Korea. The production and cultivation area of paprika is continuously increasing, and the annual consumption per capita is also increasing. However, paprika farmers depend on the expensive seeds imported. Therefore, to ...
Paprika (Capsicum annuum L.) means a colored sweet pepper without spicy taste in Korea. The production and cultivation area of paprika is continuously increasing, and the annual consumption per capita is also increasing. However, paprika farmers depend on the expensive seeds imported. Therefore, to develop high-functional paprika varieties that can replace the imported paprika seeds, it necessary to develop markers for antioxidant activity and total polyphenol content. In a previous study, QTLs for the traits were identified by constructing a genetic linkage map using a ‘Hera Red’ F2 population. In this study, to identify candidate genes for the QTL, QTL-linked HRM markers and gene-based markers were developed using LightCycler® Real-Time PCR (Roche, Basel, Switzerland), and DNA mutations in each gene were discovered using Sanger sequencing. A QTL, qTPC-Aug1.1, was linked to C01_252540451-HRM marker on chromosome 1. Two gene, CA01g28180 and CA01g28190, were selected as a candidate gene for the QTL. The genes are BI-I gene that play a role in programmed cell death. Two QTLs, qABT-Aug3.1 and qTPC-Aug3.1, were linked to C03_35942812-HRM and C03_39713923-HRM markers on chromosome 3. Two genes, CA03g08850 and CA03g08860, were selected as a candidate gene for the QTL, which are RKF3 genes and ERD6 genes that play a role as serine/threonine-protein kinase and that sugar transporter, respectively. For each gene, SNPs with significant phenotypic differences according to genotypes were selected to develop gene-based markers. All markers were polymorphism. For validity test of the developed markers, 86 germplasm and 7 cultivars were utilized. Two markers (CA01g28180-HRM and CA03g08850-HRM) with distinct phenotype differences among genotypes per chromosome were selected. In these markers, ‘LL’ showed the lowest antioxidant activity, while ‘HL’ showed the highest antioxidant activity. Therefore, selecting germplasms with one or more ‘H’ in the gene-based markers developed in this study could contribute to the development of high-functioning paprika varieties.
Paprika (Capsicum annuum L.) means a colored sweet pepper without spicy taste in Korea. The production and cultivation area of paprika is continuously increasing, and the annual consumption per capita is also increasing. However, paprika farmers depend on the expensive seeds imported. Therefore, to develop high-functional paprika varieties that can replace the imported paprika seeds, it necessary to develop markers for antioxidant activity and total polyphenol content. In a previous study, QTLs for the traits were identified by constructing a genetic linkage map using a ‘Hera Red’ F2 population. In this study, to identify candidate genes for the QTL, QTL-linked HRM markers and gene-based markers were developed using LightCycler® Real-Time PCR (Roche, Basel, Switzerland), and DNA mutations in each gene were discovered using Sanger sequencing. A QTL, qTPC-Aug1.1, was linked to C01_252540451-HRM marker on chromosome 1. Two gene, CA01g28180 and CA01g28190, were selected as a candidate gene for the QTL. The genes are BI-I gene that play a role in programmed cell death. Two QTLs, qABT-Aug3.1 and qTPC-Aug3.1, were linked to C03_35942812-HRM and C03_39713923-HRM markers on chromosome 3. Two genes, CA03g08850 and CA03g08860, were selected as a candidate gene for the QTL, which are RKF3 genes and ERD6 genes that play a role as serine/threonine-protein kinase and that sugar transporter, respectively. For each gene, SNPs with significant phenotypic differences according to genotypes were selected to develop gene-based markers. All markers were polymorphism. For validity test of the developed markers, 86 germplasm and 7 cultivars were utilized. Two markers (CA01g28180-HRM and CA03g08850-HRM) with distinct phenotype differences among genotypes per chromosome were selected. In these markers, ‘LL’ showed the lowest antioxidant activity, while ‘HL’ showed the highest antioxidant activity. Therefore, selecting germplasms with one or more ‘H’ in the gene-based markers developed in this study could contribute to the development of high-functioning paprika varieties.
Keyword
#GBS SNP QTL CIM LOD PCR HRM ROS ABTS FRAP TPC MAS
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.