Inter Simple Sequence Repeat(ISSR) 마커를 활용한 느티만가닥버섯(Hypsizigus marmoreus) 종내 다형성 분석 Polymorphism of inter simple sequence repeat markers in Hypsizygus marmoreus원문보기
느티만가닥버섯은 맛과 기능성이 풍부한 버섯으로 많이 활용되고 있다. 하지만 긴 재배기간과 낮은 자실체 수확량, 균이 오랜시간 배양되어 오염이 쉽게 발생되는 문제점을 극복할 새로운 품종육성이 필요하다. 이에 따라 육종모본으로 활용되는 느티만가닥 55균주의 종내 유전자원의 정확한 정보를 얻고자 분자유전학적 ISSR 마커분석을 활용하였다. 사용된 마커 중에서 ISSR 13과 15 마커를 사용했을 때 다형성이 분석되었으며 특히 ISSR 15마커 분석으로 다형성이 쉽게 구분되었다. UPGMA분석법으로 계통도를 분석하였을 때, 일부 백색을 가지고 있는 KMC03106, KMC03107, KMC03108 3 균주가 두 마커 모두에서 가까운 유연관계를 가졌으며, ISSR 15는 수집년도에 따라 3개의 그룹으로 구분되는 것을 확인할 수 있었다. 이 결과로 ISSR마커의 다형석 분석은 느티만가닥버섯의 몇몇 균주에서는 갓색의 유연관계 확인과 수집 시기에 따른 유전변이 구분이 가능하며 자원의 유전적 다양성 확인할 수 있어, 느티만가닥버섯의 품종육성을 위한 효율적인 모본 선발이 가능 할 것으로 사료된다.
느티만가닥버섯은 맛과 기능성이 풍부한 버섯으로 많이 활용되고 있다. 하지만 긴 재배기간과 낮은 자실체 수확량, 균이 오랜시간 배양되어 오염이 쉽게 발생되는 문제점을 극복할 새로운 품종육성이 필요하다. 이에 따라 육종모본으로 활용되는 느티만가닥 55균주의 종내 유전자원의 정확한 정보를 얻고자 분자유전학적 ISSR 마커분석을 활용하였다. 사용된 마커 중에서 ISSR 13과 15 마커를 사용했을 때 다형성이 분석되었으며 특히 ISSR 15마커 분석으로 다형성이 쉽게 구분되었다. UPGMA분석법으로 계통도를 분석하였을 때, 일부 백색을 가지고 있는 KMC03106, KMC03107, KMC03108 3 균주가 두 마커 모두에서 가까운 유연관계를 가졌으며, ISSR 15는 수집년도에 따라 3개의 그룹으로 구분되는 것을 확인할 수 있었다. 이 결과로 ISSR마커의 다형석 분석은 느티만가닥버섯의 몇몇 균주에서는 갓색의 유연관계 확인과 수집 시기에 따른 유전변이 구분이 가능하며 자원의 유전적 다양성 확인할 수 있어, 느티만가닥버섯의 품종육성을 위한 효율적인 모본 선발이 가능 할 것으로 사료된다.
Hypsizygus marmoreus is a mushroom with abundant flavor and medicinal properties. However, its application is limited by problems such as long cultivation period, low biological efficiency, and microbiological contamination; therefore, there is a substantial need for development of new cultivars of ...
Hypsizygus marmoreus is a mushroom with abundant flavor and medicinal properties. However, its application is limited by problems such as long cultivation period, low biological efficiency, and microbiological contamination; therefore, there is a substantial need for development of new cultivars of this species. In this study, 55 strains of H. marmoreus were subjected to inter simple sequence repeat (ISSR) analysis to identify markers for the selection of mother strains for breeding from the collected germplasm. ISSR 13 and 15 were confirmed as polymorphic markers. The three strains (KMCC03106, KMCC03107, and KMCC03108) with white cap color were found to be genetically closely related upon UPGMA analysis of both ISSR 13 and 15. Based on the PCR analysis results for ISSR 15, the collected germplasm were differentiated into three groups according to the strain collection year. Thus, ISSR 15 could be a marker for determining the phylogeny of cap color and genetic variations according to the strain collection year. These results suggest that ISSR markers can be effective tools for the selection of mother strains for breeding of H. marmoreus.
Hypsizygus marmoreus is a mushroom with abundant flavor and medicinal properties. However, its application is limited by problems such as long cultivation period, low biological efficiency, and microbiological contamination; therefore, there is a substantial need for development of new cultivars of this species. In this study, 55 strains of H. marmoreus were subjected to inter simple sequence repeat (ISSR) analysis to identify markers for the selection of mother strains for breeding from the collected germplasm. ISSR 13 and 15 were confirmed as polymorphic markers. The three strains (KMCC03106, KMCC03107, and KMCC03108) with white cap color were found to be genetically closely related upon UPGMA analysis of both ISSR 13 and 15. Based on the PCR analysis results for ISSR 15, the collected germplasm were differentiated into three groups according to the strain collection year. Thus, ISSR 15 could be a marker for determining the phylogeny of cap color and genetic variations according to the strain collection year. These results suggest that ISSR markers can be effective tools for the selection of mother strains for breeding of H. marmoreus.
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문제 정의
, 2010). 따라서 이 마커는 유전적 다양성을 평가하기 위한 종과품종에 많이 활용되고 있으며, 본 연구에서도 육종 모본으로 활용될 수집자원의 종내 유전적 다양성을 평가하고자 ISSR 마커를 사용하였다.
따라서 이러한 단점을 개선할 새로운 품종육성이 필요한 실정이다. 육종의 모본으로 활용되는 유전자원은 정확한 정보를 얻는 것이 필요하기에 각 자원을 재배하여 형태적 특성을 파악한다. 하지만 버섯은 재배적 조건과 환경에 따라 많은 영향을 받기에, 본 연구에서는 효율적이고 정확하게 유전자원의 다양성을 파악하고자 분자유전학적 마커를 활용하고자 한다(Ali et al.
육종의 모본으로 활용되는 유전자원은 정확한 정보를 얻는 것이 필요하기에 각 자원을 재배하여 형태적 특성을 파악한다. 하지만 버섯은 재배적 조건과 환경에 따라 많은 영향을 받기에, 본 연구에서는 효율적이고 정확하게 유전자원의 다양성을 파악하고자 분자유전학적 마커를 활용하고자 한다(Ali et al., 2008; Al-Rawashdeh, 2011; Bohn et al., 1999). 마커에 의한 버섯 종 구분에는 종간구분과 종내구분 마커로 나눌 수 있으며, 종간구분 마커로 SSUrDNA(Gonzalez and Labarere, 2000), ITS1, ITS2 마커 또한 다양한 종류의 곰팡이균 분류에 사용되었다(Alam et al.
제안 방법
균사배양이 완료된 후 균사체를 수집하여 동결건조한 균사체를 Tissue Lyser ll(Qiagen)로 30 rpm/s, 10 min 설정하여 분쇄하였다. 25 mg의 균사체를 Toyobo kit (Toyobo Mag Extracter, MTNPK-501)를 이용하여, 제공된 매뉴얼에 따라 DNA를 추출하였다. 추출 후 -20oC에 냉동 보관된 DNA는 Table 2와 같이 4개의 ISSR 마커를 활용하여 분석하였다(Sun S et al.
하지만 긴 재배기간과 낮은 자실체수확량, 균이 오랜시간 배양되어 오염이 쉽게 발생되는 문제점을 극복할 새로운 품종육성이 필요하다. 이에 따라 육종모본으로 활용되는 느티만가닥 55균주의 종내 유전자원의 정확한 정보를 얻고자 분자유전학적 ISSR마커분석을 활용하였다. 사용된 마커 중에서 ISSR 13과 15 마커를 사용했을 때 다형성이 분석되었으며 특히 ISSR 15마커 분석으로 다형성이 쉽게 구분되었다.
대상 데이터
분석을 위해 1978년 국내외에서 수집된 농촌진흥청 국립원예특작과학원 버섯과에 보존 중인 느티만가닥 55균주를 사용하였다(Table 1). 균주 배양에 사용된 배지는 PDA(Potato Dextrose Agar, BD)로 DNA추출을 위해 멸균한 셀로판 필름을 깔고 직경 5 mm 균사 절편을 접종하여 24oC에서 14일간 배양하였다.
데이터처리
1, 2). 이를 토대로 검출된 PCR 밴드의 다형성을 유무로 하여 database한 후 유사도(similarity coefficient)를 산출하였고, 위의 유사도의 값을 근거로 UPGMA법을 이용하여 MEGA6프로그램으로 dendrogram을 작성하였다. ISSR 13과 15마커로 분석된 밴드의 다형성으로 계통도를 분석하였을 때, 일본에서 수집된 균주들이 전반적으로 분포하여 국가별로는 유연관계가 없었고, 상업품종들도 같은 결과를 보였다.
성능/효과
이를 토대로 검출된 PCR 밴드의 다형성을 유무로 하여 database한 후 유사도(similarity coefficient)를 산출하였고, 위의 유사도의 값을 근거로 UPGMA법을 이용하여 MEGA6프로그램으로 dendrogram을 작성하였다. ISSR 13과 15마커로 분석된 밴드의 다형성으로 계통도를 분석하였을 때, 일본에서 수집된 균주들이 전반적으로 분포하여 국가별로는 유연관계가 없었고, 상업품종들도 같은 결과를 보였다. 갓색으로 분석을 하였을 때에는 일부 백색을 가지고 있는 KMC03106, KMC03107, KMC03108 3 균주가 두 마커 모두에서 가까운 유연관계를 보였다.
사용된 마커 중에서 ISSR 13과 15 마커를 사용했을 때 다형성이 분석되었으며 특히 ISSR 15마커 분석으로 다형성이 쉽게 구분되었다. UPGMA분석법으로 계통도를 분석하였을 때, 일부 백색을 가지고 있는 KMC03106, KMC03107, KMC03108 3 균주가 두 마커 모두에서 가까운 유연관계를 가졌으며, ISSR 15는 수집년도에 따라 3개의 그룹으로 구분되는 것을 확인할 수 있었다. 이 결과로 ISSR마커의 다형석 분석은 느티만가닥버섯의 몇몇 균주에서는 갓색의 유연관계 확인과 수집 시기에 따른 유전변이 구분이 가능하며 자원의 유전적 다양성 확인할 수 있어, 느티만가닥버섯의 품종육성을 위한 효율적인 모본 선발이 가능할 것으로 사료된다.
ISSR 13과 15마커로 분석된 밴드의 다형성으로 계통도를 분석하였을 때, 일본에서 수집된 균주들이 전반적으로 분포하여 국가별로는 유연관계가 없었고, 상업품종들도 같은 결과를 보였다. 갓색으로 분석을 하였을 때에는 일부 백색을 가지고 있는 KMC03106, KMC03107, KMC03108 3 균주가 두 마커 모두에서 가까운 유연관계를 보였다. 균주를 수집한 년도로 살펴보면 ISSR 13은 전체적으로보다 부분적인 작은 그룹으로 구분되어 있었지만(Fig.
갓색으로 분석을 하였을 때에는 일부 백색을 가지고 있는 KMC03106, KMC03107, KMC03108 3 균주가 두 마커 모두에서 가까운 유연관계를 보였다. 균주를 수집한 년도로 살펴보면 ISSR 13은 전체적으로보다 부분적인 작은 그룹으로 구분되어 있었지만(Fig. 3), ISSR 15의 그룹 A는 수집을 시작했던 1978년부터 1990년까지 수집된 예전 균주로 확인되었고, 그룹 B는 1991년부터 2010년전까지 수집된 균주가 포함되었고, 그룹 C는 1998년부터 2015년 근래에 수집된 균주들이 포함되었다(Fig. 4). 수집국가가 다르고, 품종에 따라 구분이 되지 않았음에도 균주의 수집 년도에 따라 그룹이 나누어지는 것은 느티만가닥버섯균주의 야생자원 수집 시기나 품종의 개발된 시기가 경과됨에 따라 유전변이를 보인다는 것을 추정할 수 있다.
이에 따라 육종모본으로 활용되는 느티만가닥 55균주의 종내 유전자원의 정확한 정보를 얻고자 분자유전학적 ISSR마커분석을 활용하였다. 사용된 마커 중에서 ISSR 13과 15 마커를 사용했을 때 다형성이 분석되었으며 특히 ISSR 15마커 분석으로 다형성이 쉽게 구분되었다. UPGMA분석법으로 계통도를 분석하였을 때, 일부 백색을 가지고 있는 KMC03106, KMC03107, KMC03108 3 균주가 두 마커 모두에서 가까운 유연관계를 가졌으며, ISSR 15는 수집년도에 따라 3개의 그룹으로 구분되는 것을 확인할 수 있었다.
, 2014). 이 중 ISSR 13과 15 마커를 이용했을 때 느티만가닥 종내의 유전적 다형성이 보였으며 특히 ISSR 15마커가 더 많은 다형성을 보였다 (Fig. 1, 2). 이를 토대로 검출된 PCR 밴드의 다형성을 유무로 하여 database한 후 유사도(similarity coefficient)를 산출하였고, 위의 유사도의 값을 근거로 UPGMA법을 이용하여 MEGA6프로그램으로 dendrogram을 작성하였다.
후속연구
UPGMA분석법으로 계통도를 분석하였을 때, 일부 백색을 가지고 있는 KMC03106, KMC03107, KMC03108 3 균주가 두 마커 모두에서 가까운 유연관계를 가졌으며, ISSR 15는 수집년도에 따라 3개의 그룹으로 구분되는 것을 확인할 수 있었다. 이 결과로 ISSR마커의 다형석 분석은 느티만가닥버섯의 몇몇 균주에서는 갓색의 유연관계 확인과 수집 시기에 따른 유전변이 구분이 가능하며 자원의 유전적 다양성 확인할 수 있어, 느티만가닥버섯의 품종육성을 위한 효율적인 모본 선발이 가능할 것으로 사료된다.
, 2010)로부터 유래된 품종이라는 것을 확인할 수 있었다. 이 결과를 토대로 ISSR마커의 다형석 분석으로 느티만가닥버섯의 몇몇 균주에서는 갓색의 유연관계확인과 시기에 따른 유전변이 구분이 가능하며, 자원의 유전적 다양성 확인할 수 있어, 느티만가닥버섯의 품종육성에 효율적인 모본 선발이 가능할 것으로 사료된다. 특히 시기에 따른 유전변이를 통해 육종에서 현재 재배되고 있는 균주중에서 모본을 선발하여 품종을 육성하면, 국내 재배농가에 맞는 품종을 개발 할 수 있을 것으로 생각된다.
이 결과를 토대로 ISSR마커의 다형석 분석으로 느티만가닥버섯의 몇몇 균주에서는 갓색의 유연관계확인과 시기에 따른 유전변이 구분이 가능하며, 자원의 유전적 다양성 확인할 수 있어, 느티만가닥버섯의 품종육성에 효율적인 모본 선발이 가능할 것으로 사료된다. 특히 시기에 따른 유전변이를 통해 육종에서 현재 재배되고 있는 균주중에서 모본을 선발하여 품종을 육성하면, 국내 재배농가에 맞는 품종을 개발 할 수 있을 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
느티만가닥버섯은 어떤 것인가?
느티만가닥버섯(Hypsizigus marmoreus (Peck.) Blgelow)은 서양에서는 “Beech mushroom”으로, 일본에서는 부나시메지 (Bunashimeji)로 불리는 식용버섯이다. 담자균류, 주름버섯목, 송이과에 속하는 버섯으로 주로 유럽, 아시아 그리고 북미에서 고사목 주변에서 가을에 자실체가 발생한다 (Qiu et al.
ISSR마커가 많이 활용되는 이유인 다른 마커들의 한계는?
, 1997)와 randomly amplified polymorphic DNA (RAPD) (Zhang and Molina, 1995)가 있다. 그러나 RFLP 마커는 많은 DNA를 필요로 하고, 제한효소로 자를 수 있는 DNA 부분만을 활용할 수 있고, RAPD 마커는 재현성이 낮아 제한된 정보를 얻을 수 있어, 이를 극복할 수 있는 마커가 필요하다(Lin et al., 2009).
느티만가닥버섯의 재배에서 문제점은 무엇인가?
, 2009; Lam and Ng, 001). 느티만가닥버섯의 재배에서 문제점은 재배기간이 120-150일 정도로 소요되며, 자실체 수확량이 낮고, 균 배양이 늦어 쉽게 오염이 되는 점으로 이는 버섯산업발달에 저해를 가져오고 있다(Hu and Chu, 2008). 따라서 이러한 단점을 개선할 새로운 품종육성이 필요한 실정이다.
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