배나무는 원산지와 분화방향에 따라 유럽, 미국, 호주 등에서 주로 재배되는 서양배와 중국, 일본, 한국 등 동남 아시아 지역을 중심으로 분포 및 재배되고 있는 동양배로 구분된다. 17개의 기본염색체를 가진 배나무는 대부분 이배성(2n=2x=34)이며, 단일 S 유전자좌에 의해 조절되는 자가불화합성과 과수 작물의 주요 특징인 유년성으로 인해 유전 연구 및 정밀한 품종 육성에 큰 제한을 받고 있다. 배나무속 식물의 유전연구는 분자생물학 관련 기술의 발달로 다양한 형태의 분자 표지의 개발이 이루어짐과 동시에 유연관계분석, 유전자지도작성, QTL 분석과 같은 다양한 유전연구에 활발히 이용되었다. 또한 배나무의 유전자지도는 병 저항성이나 다양한 유용형질과 연관된 QTL 확인을 위한 연구로 이어지고 있다. 대량 병렬 반응 및 다중처리를 토대로 획기적인 염기서열 분석 비용의 감소를 이뤄낸 NGS 기술은 대용량, 고효율, 저비용으로 식물 유전체 해독을 가능하게 하여, 중국배 'Danshansuli'와 유럽배 'Bartlett'에서 유전체 분석이 완료되었다. 최근 국내에서는 황금배, 청실리 및 미니배의 resequencing 및 GBS를 통한 SNP 탐색 등의 연구를 통해 화기, 숙기 당도 등 농업적으로 유용형질에 대한 게놈전체 연관분석을 수행하고 있다.
배나무는 원산지와 분화방향에 따라 유럽, 미국, 호주 등에서 주로 재배되는 서양배와 중국, 일본, 한국 등 동남 아시아 지역을 중심으로 분포 및 재배되고 있는 동양배로 구분된다. 17개의 기본염색체를 가진 배나무는 대부분 이배성(2n=2x=34)이며, 단일 S 유전자좌에 의해 조절되는 자가불화합성과 과수 작물의 주요 특징인 유년성으로 인해 유전 연구 및 정밀한 품종 육성에 큰 제한을 받고 있다. 배나무속 식물의 유전연구는 분자생물학 관련 기술의 발달로 다양한 형태의 분자 표지의 개발이 이루어짐과 동시에 유연관계분석, 유전자지도작성, QTL 분석과 같은 다양한 유전연구에 활발히 이용되었다. 또한 배나무의 유전자지도는 병 저항성이나 다양한 유용형질과 연관된 QTL 확인을 위한 연구로 이어지고 있다. 대량 병렬 반응 및 다중처리를 토대로 획기적인 염기서열 분석 비용의 감소를 이뤄낸 NGS 기술은 대용량, 고효율, 저비용으로 식물 유전체 해독을 가능하게 하여, 중국배 'Danshansuli'와 유럽배 'Bartlett'에서 유전체 분석이 완료되었다. 최근 국내에서는 황금배, 청실리 및 미니배의 resequencing 및 GBS를 통한 SNP 탐색 등의 연구를 통해 화기, 숙기 당도 등 농업적으로 유용형질에 대한 게놈전체 연관분석을 수행하고 있다.
Based on the place of its origin, pear tree (Pyrus spp.) is largely divided into European pears (P. communis, cultivated mainly in Europe and the U.S.) and Asian pears (P. pyrifolia, P. bretschneideri, and P. ussuriensis, distributed and grown in East Asian countries including China, Japan, and Kore...
Based on the place of its origin, pear tree (Pyrus spp.) is largely divided into European pears (P. communis, cultivated mainly in Europe and the U.S.) and Asian pears (P. pyrifolia, P. bretschneideri, and P. ussuriensis, distributed and grown in East Asian countries including China, Japan, and Korea). Most pear trees have 17 chromosomes (diploidy, 2n=2x=34). Their genetic studies and precise cultivar breeding are highly restricted by conditions such as self-incompatibility controlled by S-locus and juvenility as one major character of fruit crops. Genetic studies on Pyrus have been promoted by the development of various molecular markers. These markers are being utilized actively in various genetic studies, including genetic relationship analysis, genetic mapping, and QTL analysis. In addition, research on pear genetic linkage maps has been extended to studies for the identification of QTL for target traits such as disease resistance and genetic loci of useful traits. NGS technology has radically reduced sequencing expenses based on massive parallel reactions to enable high-capacity and high-efficiency. NGS based genome analyses have been completed for Chinese pear 'Danshansuli' and European pear 'Bartlett'. In Korea, GWAS for agricultural valuable traits such as floral structure, ripening, and total soluble contents have been conducted through resequencing. GBS has been performed for 'Whangkeumbae', 'Cheongsilri', and 'Minibae'.
Based on the place of its origin, pear tree (Pyrus spp.) is largely divided into European pears (P. communis, cultivated mainly in Europe and the U.S.) and Asian pears (P. pyrifolia, P. bretschneideri, and P. ussuriensis, distributed and grown in East Asian countries including China, Japan, and Korea). Most pear trees have 17 chromosomes (diploidy, 2n=2x=34). Their genetic studies and precise cultivar breeding are highly restricted by conditions such as self-incompatibility controlled by S-locus and juvenility as one major character of fruit crops. Genetic studies on Pyrus have been promoted by the development of various molecular markers. These markers are being utilized actively in various genetic studies, including genetic relationship analysis, genetic mapping, and QTL analysis. In addition, research on pear genetic linkage maps has been extended to studies for the identification of QTL for target traits such as disease resistance and genetic loci of useful traits. NGS technology has radically reduced sequencing expenses based on massive parallel reactions to enable high-capacity and high-efficiency. NGS based genome analyses have been completed for Chinese pear 'Danshansuli' and European pear 'Bartlett'. In Korea, GWAS for agricultural valuable traits such as floral structure, ripening, and total soluble contents have been conducted through resequencing. GBS has been performed for 'Whangkeumbae', 'Cheongsilri', and 'Minibae'.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
제안 방법
국내에서 동양배에 대한 유전체 연구는 Illumina Hiseq 2000을 이용하여 남방형 동양배인 ‘황금배’(P. pyrifolia)와 북방형 동양배인 한국재래종 ‘청실리’(P. ussuriensis), 이들의 유전체를 함께 보유하고 있는 종간잡종에 해당하는‘미니배’(P. hybrid)를 대상으로 resequencing 분석을 실시 하였다.
3Mb를 조립하였다. 또한 유전자 예측을 통해 다른 12개의 식물들의 게놈과 비교하였을 때 서양배에서만 나타나는 독특한 1,219개의 단백질을 발견하였으며, 과실의 연화와 관련하여 세포벽에서 발현되는 expansin 유전자를 서양배와 근연속인 사과(Malusⅹdomestica)의 유전체와 비교하여 분석 하였다.
17개의 염색체에 2,005개의 SNP로 구성된 고밀도 유전자지도를 작성하였으며, 42,812개의 단백질 코딩 유전자를 확인하였다. 또한 자가 불화합성, 석세포, 솔비톨, 과실 휘발성 화합물 등에 관련된 유전자들을 동정하였다. 서양배의 유전체는 대표적 서양배 품종인 ‘Bartlett’ (P.
2015b). 이후세 품종간에 비교 분석을 통해 다형성을 가지는 SNP, SSR, InDel(insertion and deletion) 마커를 개발하였고, 국내의 배나무 유전자원에 적용하여 개발된 분자표지들의 유용성을 검증하였다(Oh et al. 2015a; Won et al. 2015). 또한, 배나무의 형태형질과 연관한 유전체 연구가 진행 중인데 국내에 수집된 배나무의 유전자원 전체를 대상으로 형태 형질 및 분자표지 분석 연계를 통해 691점의 유전자원 중 54점(7.
대상 데이터
1%에 해당하는 512Mb였다. 17개의 염색체에 2,005개의 SNP로 구성된 고밀도 유전자지도를 작성하였으며, 42,812개의 단백질 코딩 유전자를 확인하였다. 또한 자가 불화합성, 석세포, 솔비톨, 과실 휘발성 화합물 등에 관련된 유전자들을 동정하였다.
2014). 서양배는 총 142,083개의 scaffold로 구성되었으며, 600Mb 로 추정되는 배나무속 유전체 크기 중 577.3Mb를 조립하였다. 또한 유전자 예측을 통해 다른 12개의 식물들의 게놈과 비교하였을 때 서양배에서만 나타나는 독특한 1,219개의 단백질을 발견하였으며, 과실의 연화와 관련하여 세포벽에서 발현되는 expansin 유전자를 서양배와 근연속인 사과(Malusⅹdomestica)의 유전체와 비교하여 분석 하였다.
성능/효과
대량 병렬 반응 및 다중처리를 토대로 획기적인 염기서열 분석 비용의 감소를 이뤄낸 NGS 기술은 대용량, 고효율, 저비용으로 식물 유전체 해독을 가능하게 하여, 중국배 ‘Danshansuli’ 와 유럽배 ‘Bartlett’에서 유전체 분석이 완료되었다.
후속연구
국내에서 과수 유전체 정보의 집적 및 활용 연구는 초본성 작물에 비하여 부족하지만 선진국의 과수 작물에 대한 연구현황과 비교하여 그 수준 차이가 크기 않기 때문에 연구와 기술개발의 경쟁력이 있다고 할 수 있다. 따라서 현재 추진 중인 NGS 기술을 기반으로 한 GWAS 분석은 배나무에 있어 유용 유전자의 동정 및 중요 농업적 주요형질과 연관된 분자마커의 개발을 통해 과수작물이 가진 유전분석의 어려움을 극복할수 있는 신뢰성 있는 대안이 될 것이다. 유전체 정보를 이용한 배나무의 고효율 정밀 육종은 생산자의 어려움을 경감시키는 것은 물론이고 시장과 소비자의 기호에 맞는 배나무 신품종의 육성에 기여하여 국내 과수산업의 활성화와 국제 경쟁력을 높이는데 중요한 역할을 담당할 것이다.
따라서 현재 추진 중인 NGS 기술을 기반으로 한 GWAS 분석은 배나무에 있어 유용 유전자의 동정 및 중요 농업적 주요형질과 연관된 분자마커의 개발을 통해 과수작물이 가진 유전분석의 어려움을 극복할수 있는 신뢰성 있는 대안이 될 것이다. 유전체 정보를 이용한 배나무의 고효율 정밀 육종은 생산자의 어려움을 경감시키는 것은 물론이고 시장과 소비자의 기호에 맞는 배나무 신품종의 육성에 기여하여 국내 과수산업의 활성화와 국제 경쟁력을 높이는데 중요한 역할을 담당할 것이다.
8%)의 자원을 핵심자원으로 선발하였으며, 그 중 배나무 유전자원 320점의 30%에 해당하는 95자원의 핵심집단에 대한 GBS를 수행하고 있다. 이를 이용하여 얻어진 분자표지들을 이용하여 우선적으로 정밀 유전자 지도를 작성하고 개발된 SNP를 이용하여 숙기, 과중, 당도 등 유용형질과 연관된 GWAS를 수행할 예정이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
배나무아과에 속해 있는 작물은?
배나무는 장미과(Rosaceae) 배나무아과(Maloideae) 배나무 속(Pyrus)에 속하며 17개의 기본 염색체를 지니고 있다. 배나무아과에는 30개의 속(genus)에 약 1,000여 종(species) 이 속해있으며, 사과(Malus spp.), 모과(Cydonia Oblonga), 비파(Eriobotrya japonica), 서양모과(Mespilus germanica), 산사나무(Crataegus spp.) 등의 중요한 온대 과수작물들이 포함된다(Kovanda 1965; Westwood and Challice 1978; Ferree and Warrington 2003). 배나무속 식물은 신생대 제3기에 중국 서부 산악지역에서 기원되었으며, 산맥의 동·서쪽을 따라 종의 분화가 이루어졌다고 알려져 있다(Rubzov 1944; Zeven and Zhukovsky 1975).
배나무는 몇 개의 기본 염색체를 가지고 있는가?
배나무는 장미과(Rosaceae) 배나무아과(Maloideae) 배나무 속(Pyrus)에 속하며 17개의 기본 염색체를 지니고 있다. 배나무아과에는 30개의 속(genus)에 약 1,000여 종(species) 이 속해있으며, 사과(Malus spp.
배나무속 식물을 원생지로부터 종의 분화방향에 따라 분류하면?
배나무속 식물은 신생대 제3기에 중국 서부 산악지역에서 기원되었으며, 산맥의 동·서쪽을 따라 종의 분화가 이루어졌다고 알려져 있다(Rubzov 1944; Zeven and Zhukovsky 1975). 원생지로부터 종의 분화방향에 따라 서양배와 동양배 2개의 그룹으로 나뉘며(Bailey 1917), 서양배(P. communis)는 유럽, 미국, 아프리카, 호주 등의 지역에서 폭넓게 재배된다(Bell 1990). 동양배는 P.
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