선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 국내에서 유통되고 있는 오이 110 품종을 대상으로 microsatellite 마커를 이용하여 DNA profile 데이터베이스를 구축하기 위하여 품종식별력이 높은 분자 마커의 선정 및 이를 활용한 품종간 유전적 유사도 검정 등에 대한 연구를 수행하였다. 오이 11 품종을 358개의 microsatellite 마커로 검정하여 31개의 다형성이 높은 마커를 선정한 다음 110품종에 대한 DNA profile 데이터베이스를 구축하였다.
- 따라서 본 연구에서는 UPOV가 제안하는 DNA 분석 방법인 microsatellite 마커를 활용하여 오이 유통품종에 대한 품종식별 분자 마커의 선정 및 이를 활용한 DNA profile 데이터베이스 구축에 대한 일련의 연구를 수행하여 얻어진 결과를 보고하는 바이다.
제안 방법
- 7) 컴퓨터 프로그램(Applied Biosystem)을 이용하여 분자 표지별 대립 유전자의 크기를 결정하였다. Microsatellite 마커의 다양성을 조사하기 위하여 아래의 공식을 이용하여 PIC(polymorphism information content) 값을 산출하였다. 식에서 Pij는 마커 i의 밴드들 중에서 j번째 공통 밴드 패턴의 빈도수이다(Anderson et al.
- PCR 반응은 오이 게놈 DNA 30ng, 0.1μM의 SSR primer, 2.0μL dNTP mixture(2.5mM), Taq polymerase 1.0U, 2.5μL의 10× PCR buffer(50mM KCl, 20mM Tris-HCl, pH 8.0, 2.0mM MgCl2)에 증류수를 첨가하여 전체 부피를 25μL로 조절하였다.
- PCR(C1000, BioRad, USA) 증폭은 94°C에서 30초간 denature한 후, 45-60°C에서 30초 annealing, 72°C에서 45초간 extension을 40cycle 수행하였다.
- , 2008)에서 개발된 358개 분자 마커를 활용하여 다형성 정도를 조사하였다. PCR을 통한 유전자 증폭 산물은 Genetic Analyzer(HDA-GT12TM System, eGEnE, Inc.)를 이용하여 전기영동하고 컴퓨터프로그램(Biocalculator 2.0)을 활용하여 각 품종별 대립 유전자의 차이를 분석하였다. 반복 재현성이 높고 밴드의 패턴이 깨끗한 분자표지를 선정하여 프라이머의 정방향에 FAM, VIC, NED, PET의 화학 물질 중 한가지로 형광 표지한 다음 오이 110품종(Table 1)을 DNA profile 데이터베이스 구축에 활용하였다.
- PCR이 완료 된 후 3.0μL의 증폭산물을 2.5% 아가로스 젤에서 전기 영동하여 증폭 여부를 확인한 다음, 초순수 150μL에 PCR 산물 1.5μL를 희석하였다.
- Table 2. Polymorphism level of microsatellite markers analyzed in this study.
- 본 연구에서는 국내에서 육성된 오이 110 품종을 공시하여 microsatellite 마커의 분석 재료로 활용하였다(Table 1). 공시 품종의 종자 3립과 텅스텐 구슬 2개를 2mL 튜브에 넣고 분쇄기(Pulverisette 6, Fritsch)를 이용하여 종자를 고르게 마쇄 하였다. 충분히 마쇄된 시료는 NucleoSpin®PlantII(Macherey-Nagel Cat.
- 25μL를 혼합한 다음 94°C에서 2분간 변성시켰다. 변성시킨 PCR 증폭 산물은 자동염기서열분석장치(Genetic Analyzer 3130XL, Applied Biosystem)를 활용하여 전기 영동한 다음 GeneMapper(version 3.7) 컴퓨터 프로그램(Applied Biosystem)을 이용하여 분자 표지별 대립 유전자의 크기를 결정하였다. Microsatellite 마커의 다양성을 조사하기 위하여 아래의 공식을 이용하여 PIC(polymorphism information content) 값을 산출하였다.
- 국내에서 유통되고 있는 오이 110 품종을 대상으로 microsatellite 마커를 이용하여 DNA profile 데이터베이스를 구축하기 위하여 품종식별력이 높은 분자 마커의 선정 및 이를 활용한 품종간 유전적 유사도 검정 등에 대한 연구를 수행하였다. 오이 11 품종을 358개의 microsatellite 마커로 검정하여 31개의 다형성이 높은 마커를 선정한 다음 110품종에 대한 DNA profile 데이터베이스를 구축하였다. 오이 110 품종을 31개의 microsatellite 마커로 분석하였을 때 대립유전자의 수는 2-9개로 비교적 다양한 분포를 나타내었으며 전체 139개의 대립유전자가 분석되었다.
- 추출된 DNA는 1.5% 아가로스젤에서 전기 영동하여 DNA 농도를 확인한 후 μL당 10ng의 농도로 정량하여 PCR 분석에 이용하였다.
- 충분히 마쇄된 시료는 NucleoSpin®PlantII(Macherey-Nagel Cat. 740 770.250) 키트를 이용하여 게놈 DNA를 분리하였다.
대상 데이터
- 0)을 활용하여 각 품종별 대립 유전자의 차이를 분석하였다. 반복 재현성이 높고 밴드의 패턴이 깨끗한 분자표지를 선정하여 프라이머의 정방향에 FAM, VIC, NED, PET의 화학 물질 중 한가지로 형광 표지한 다음 오이 110품종(Table 1)을 DNA profile 데이터베이스 구축에 활용하였다.
- 본 연구에서는 국내에서 육성된 오이 110 품종을 공시하여 microsatellite 마커의 분석 재료로 활용하였다(Table 1). 공시 품종의 종자 3립과 텅스텐 구슬 2개를 2mL 튜브에 넣고 분쇄기(Pulverisette 6, Fritsch)를 이용하여 종자를 고르게 마쇄 하였다.
- 오이 품종식별에 효과적인 분자 마커를 선발하기 위하여, ‘청백백침’, ‘만사형통’, ‘은침’, ‘한강맛’, ‘은성’, ‘대한’, ‘강한낙합’, ‘겨우살이’, ‘경도’, ‘가락만춘’, ‘중복’ 품종을 대상으로 하여 중국(Kong et al., 2006), 스페인(http://www.icugi.org/), 미국(Fazio et al., 2002), 태국(Watcharawongpaiboon and Chunwongse, 2008) 및 일본(Fukino et al., 2008)에서 개발된 358개 분자 마커를 활용하여 다형성 정도를 조사하였다.
- 최종 선발된 31개의 microsatellite primer의 5’-말단에 형광물질인 FAM, VIC, NED, PET를 각각 표지하였다.
이론/모형
- Microsatellite 분석을 통하여 재현성이 높고 다형성을 보이는 밴드를 마커로 선발하여 밴드의 유무(dominant marker scoring : present = 1. absent = 0)에 따라 NTSYSpc(version 2.10b)(Rohlf, 2000) 컴퓨터 프로그램에 입력하고 Jaccard 방법(Sneath and Sokal, 1973)에 준하여 유전적 유사도 값을 계산한 다음 UPGMA(unweighted pair-group method with arithmetical average)(Sneath and Sokal, 1973) 방법으로 집괴 분석하여 계통도를 작성하였다.
성능/효과
- II 그룹은 과색이 농록색이거나 녹색인 취청, 가시 및 청풍계 오이 51품종이 포함되어 있었으며, III 그룹은 ‘마야’, ‘미니스탑’, ‘맛사지맛짱’, ‘후레쉬’, ‘글로리아’ 같이 미니 오이가 하나의 품종군으로 그룹화 되었다.
- 610으로 나타났다. Microsatellite 마커들의 대립유전자를 이용하여 계통도를 작성하였을 때 110 품종이 과실의 형태에 따라 그룹화되는 것을 확인하였으며, 대부분이 품종이 microsatellite 마커의 유전자형에 의해 식별이 되는 것으로 나타났다. 이 연구결과에 의해 개발 된 오이 품종별 DNA profile 데이터베이스는 품종보호 출원 품종의 선 DNA 검정을 통한 대조품종 선정, 구별성, 균일성, 안정성 확인에 매우 유용하게 이용할 수 있어 향후, 품종보호권 강화 등에 크게 기여할 수 있을 것으로 사료된다.
- Microsatellite 마커를 이용한 오이 110품종에 대한 유전적 다양성을 조사한 바(Fig. 2), 공시품종의 전체 유사도 지수는 0.24-1.00의 범위로 나타났으며, 대부분의 품종이 분자 표지의 유전자형에 의해 구분이 됨을 확인할 수 있었다. 한편, 유사도 지수 0.
- 최근, 국제 식물 신품종 보호 동맹(UPOV: International Union for the Protection of New Varieties of Plants) 및 각 회원 국가들은 식물 품종의 지적 재산권을 보호하기 위하여 분자 표지의 활용에 관한 다양한 의견을 제시하고 있다. 가장 주목할 점은 DNA 검정에 의한 품종식별 기법 중에서 amplified fragment length polymorphism(AFLP)나 random amplification of polymorphic DNA(RAPD) 분석 기술에 의해 도출된 결과는 인정하지 않고, simple sequence repeat(SSR)이나 single nucleotide polymorphism(SNP) 분석 방법의 활용을 제안하고 있다는 점이다.
- 47로 나타남을 보고한 바 있다. 그러나 본 연구에서 선발된 microsatellite 마커의 경우 2-9개의 대립 유전자의 수를 나타내어 다른 연구자들보다 다소 많은 대립유전자를 나타내었을 뿐만 아니라 평균 PIC 값은 0.610으로 높은 경향이었는데 이러한 연구결과는 본 연구에 분석된 품종이 다다기, 취청, 청장 등 여러 가지 형태의 오이 품종이 포함되어 있을 뿐만 아니라 다형성 정도가 높은 마커를 1차 선발하여 이를 110품종의 품종식별에 활용했기 때문에 나타난 결과라고 사료된다. 한편, 본 연구에서 활용된 microsatellite 마커 중에서 PIC값이 0.
- 최종 선발된 31개의 microsatellite primer의 5’-말단에 형광물질인 FAM, VIC, NED, PET를 각각 표지하였다. 그리고 이들 프라이머와 오이 110품종의 genomic DNA를 PCR한 다음 자동염기서열분석기를 이용하여 전기 영동한 후 각 프라이머에 따른 다형성 정도를 조사한 바(Table 3), microsatellite 마커에 의해 검출된 대립유전자의 수는 2-9개였고 총 139개의 대립유전자가 분석되었으며, 마커당 평균 대립유전자의 수 는 4.48개로 나타났다. 한편 각 마커별로 유전적 다형성 정도를 나타내주는 PIC 값은 0.
- 본 연구에서 ‘오대/장대명’, ‘연백/통일/맛존’, ‘은성/명광’, ‘다솜/대한’, ‘윤이나/드레곤’, ‘겨우살이/강추’, ‘푸루나/일동’, ‘신록낙합/장일만능’, ‘구룡/동방’ 품종은 유전적 유 사도가 95% 이상 높게 나타났는데 이는 국내 오이 육성회사에서 품종 육성에 제한된 유전자원을 이용했기 때문에 나타난 결과라고 사료된다.
- 본 연구에서 우리나라 오이 유통품종에 대한 microsatellite 마커의 다형성 정도는 개발자에 따라 다소 다르게 나타났는데, 높은 다형성을 보이는 31개의 마커를 기준으로 할 때 스페인의 국제 박과 작물 게놈 프로젝트에서 개발한 EST(expressed sequence tag) 유래의 마커가 가장 낮은 다형성을 나타낸 반면, 일본에서 개발된 마커가 높은 다형성을 나타내었는데, 이는 microsatellite 개발에 이용된 유전자원, 개발 방법 등이 다른 데서 비롯된 결과라고 사료된다. 한편 일본에서 Fukino et al.
- UPOV는 식물 신품종의 구별성을 판단하는데 분자 표지의 차이에 의한 구별성은 인정하지 않고 있지만, 작물의 형태적 특성과 연관된 분자 마커 및 분자 마커와 형태적 특성의 복합적 활용에 의한 기존품종의 관리, 품종보호출원 품종의 선 DNA 검정에 의한 대조품종의 선정 등의 경우 그 활용을 인정하고 있는 추세이다. 실제로 본 연구에서 개발된 분자 마커를 활용하여 품종보호 출원품종에 대한 선 DNA 검정 후 기구축된 오이 품종별 데이터베이스와 비교 검정한 다음 유전적으로 유사도가 높은 품종을 대조품종을 선정하여 재배 시험한 결과 두 품종 간에 뚜렷한 구별성이 나타나지 않은 사례가 확인된 경우도 2차례 있어 품종보호 등록이 거절된 된 바 있다. 따라서 오이 품종별 microsatellite 데이터 베이스를 재배시험 특성 조사와 융･복합적으로 활용한다면 품종보호 제도를 한층 더 강화시킬 수 있을 것으로 판단된다.
- 오이 11 품종을 358개의 microsatellite 마커로 검정하여 31개의 다형성이 높은 마커를 선정한 다음 110품종에 대한 DNA profile 데이터베이스를 구축하였다. 오이 110 품종을 31개의 microsatellite 마커로 분석하였을 때 대립유전자의 수는 2-9개로 비교적 다양한 분포를 나타내었으며 전체 139개의 대립유전자가 분석되었다. PIC 값은 0.
- 오이 품종식별에 효과적인 분자 마커를 선발하기 위하여, 오이 과실의 유형이 상이한 ‘가락만춘’ 외 10품종을 이용하여 358개의 microsatellite 마커에 대한 다형성 정도를 조사한 바(Table 2 and Fig. 1), 총 358개 중에서 228개가 다형성을 보이지 않았으며, 나머지 123개는 다형성을 나타내었다.
- 48개로 나타났다. 한편 각 마커별로 유전적 다형성 정도를 나타내주는 PIC 값은 0.253-0.873까지 다양하게 나타났으며, 평균값은 0.610으로 높은 경향을 나타내었다.
- 한편, 유사도 지수 0.35를 기준으로 할 때 110개 품종은 3개 그룹으로 구분되었고, I 그룹은 다다기형 형태의 과색을 가진 오이 54품종이 속하였고, I 그룹은 다시 ‘럭키스트라이크’와 ‘웰빙맛짱’과 같은 과형이 작은 다다기형 오이와 일반 다다기 오이로 구분되었다.
후속연구
- 한편 일본에서 Fukino et al.(2008)이 개발한 microsatellite 마커가 우리나라 오이 유통 품종에 높은 품종식별력을 나타낸 것은 우리나라 오이 품종 육성 시 일본에서 도입된 유전자원을 활용한 데서 비롯된 결과라고 추정되며, 향후 이에 대한 깊이 있는 연구가 있어야 될 것으로 사료된다.
- 한편, 본 연구에서 공시된 품종 중에서 ‘조은’과 ‘신흑침’ 품종은 과실형태는 유사하면서 침의 색깔이 명확하게 구분되는 품종이나 분자표지의 유전자형에 의해 구분이 되지 않았는데, 이는 과실 침 색깔의 경우단인자 우성 유전자에 의해 지배되기 때문에 이 품종을 식별하기 위해서는 침 색깔과 관계된 분자표지를 mapping하여 이와 밀접히 연관된 분자 마커를 활용해야 두 품종이 구분이 될 것으로 사료된다. 그러나 본 연구에서 선발된 31개 의 microsatellite 마커의 다형성 정도 및 반복 재현성 등을 고려한다면 우리나라에서 유통되고 있는 오이 대부분 품종에 대한 유전적 유연 관계 설정뿐만 아니라 품종식별도 가능할 것으로 판단된다.
- 실제로 본 연구에서 개발된 분자 마커를 활용하여 품종보호 출원품종에 대한 선 DNA 검정 후 기구축된 오이 품종별 데이터베이스와 비교 검정한 다음 유전적으로 유사도가 높은 품종을 대조품종을 선정하여 재배 시험한 결과 두 품종 간에 뚜렷한 구별성이 나타나지 않은 사례가 확인된 경우도 2차례 있어 품종보호 등록이 거절된 된 바 있다. 따라서 오이 품종별 microsatellite 데이터 베이스를 재배시험 특성 조사와 융･복합적으로 활용한다면 품종보호 제도를 한층 더 강화시킬 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 본 연구에서 활용된 오이 품종식별 microsatellite 마커는 종자회사 및 육묘장과 농업인 간에 발생되는 재배 식물의 품종진위성 관련 종자 분쟁을 3건 해결하는데 중재 수단으로 활용된 바도 있어, 향후 종자 회사 간 발생되는 권리분쟁 해결할 뿐만 아니라 F1 종자의 순도검정 등 다방면에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
- 따라서 오이 품종별 microsatellite 데이터 베이스를 재배시험 특성 조사와 융･복합적으로 활용한다면 품종보호 제도를 한층 더 강화시킬 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 본 연구에서 활용된 오이 품종식별 microsatellite 마커는 종자회사 및 육묘장과 농업인 간에 발생되는 재배 식물의 품종진위성 관련 종자 분쟁을 3건 해결하는데 중재 수단으로 활용된 바도 있어, 향후 종자 회사 간 발생되는 권리분쟁 해결할 뿐만 아니라 F1 종자의 순도검정 등 다방면에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
- Microsatellite 마커들의 대립유전자를 이용하여 계통도를 작성하였을 때 110 품종이 과실의 형태에 따라 그룹화되는 것을 확인하였으며, 대부분이 품종이 microsatellite 마커의 유전자형에 의해 식별이 되는 것으로 나타났다. 이 연구결과에 의해 개발 된 오이 품종별 DNA profile 데이터베이스는 품종보호 출원 품종의 선 DNA 검정을 통한 대조품종 선정, 구별성, 균일성, 안정성 확인에 매우 유용하게 이용할 수 있어 향후, 품종보호권 강화 등에 크게 기여할 수 있을 것으로 사료된다.
- , 2002), 스페인의 경우 고추, 가지, 체리, 토마토, 멜론 및 포도 등의 작물에 대한 각 품종별 DNA 프로파일을 데이터베이스화하였고(UPOV, 2008a), 일본은 딸기, 벼, 복숭아, 밤, 자두 등의 작물에서(UPOV, 2008b), 중국은 옥수수에 대한 품종 식별 방법을 개발하여 이를 품종보호권 침해, 재배심사 등에 활용하고 있다(UPOV, 2010). 이러한 연구사례를 종합해 볼 때 주된 공통점은 microsatellite 분석 기법을 이용하며 자동염기서열분석기 등과 같은 정밀도 높은 기기를 활용하여 품종별로 정확한 대립유전자의 크기를 설정하고 이를 데이터베이스화한 다음 품종보호출원 품종의 대조품종의 선정 가능성, 형태적 특성과 분자 마커의 상관 분석을 통한 기존 품종의 관리, 농업생산물의 국경검색, 품종보호권이 설정된 품종의 가공품에 대한 품종 확인 등과 같은 분야에 활용한다는 점이다.
- 한편, 본 연구에서 공시된 품종 중에서 ‘조은’과 ‘신흑침’ 품종은 과실형태는 유사하면서 침의 색깔이 명확하게 구분되는 품종이나 분자표지의 유전자형에 의해 구분이 되지 않았는데, 이는 과실 침 색깔의 경우단인자 우성 유전자에 의해 지배되기 때문에 이 품종을 식별하기 위해서는 침 색깔과 관계된 분자표지를 mapping하여 이와 밀접히 연관된 분자 마커를 활용해야 두 품종이 구분이 될 것으로 사료된다.
- 610으로 높은 경향이었는데 이러한 연구결과는 본 연구에 분석된 품종이 다다기, 취청, 청장 등 여러 가지 형태의 오이 품종이 포함되어 있을 뿐만 아니라 다형성 정도가 높은 마커를 1차 선발하여 이를 110품종의 품종식별에 활용했기 때문에 나타난 결과라고 사료된다. 한편, 본 연구에서 활용된 microsatellite 마커 중에서 PIC값이 0.70 이상인 CSN147, CSN159, CSN166, CSN180, CSN244, CSN288, CSN295, CSN306, CSJCT14, CSJCT252, CSJCT315, CSJCT674, CSJCT746, CS31은 우리나라 오이 유통품종에 높은 다형을 나타내어, 향후 종자회사에서 오이 F1 품종의 순도 검정 시 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.