[논문]SNP마커 개발을 통한 사료용 옥수수 품종판별

김상곤; 이진석; 배환희; 김정태; 손범영; 백성범

doi:10.5333/kgfs.2017.37.2.168

초록
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옥수수 품종판별 마커 개발을 위하여 SNAP 방법을 변형하여 2bp 불일치 SNP PCR 방법을 옥수수 품종판별에 적용하였다. SNP 마커개발을 위하여 MaizeGDB 웹사이트(www.maizegdb.org)를 통해서 200 SNP 위치를 확인하였으며, 표준맵으로 알려진 B73 옥수수 게놈서열을 바탕으로 2bp 불일치 Primer을 디자인하였다. PCR 생성물은 200-500bp 사이에서 결정되었으며 SNP site가 있을시 PCR 생성물이 생성되지 않게 디자인 되었다. 선행연구에서 선발된 16개의 Primer조합을 이용해서 농촌진흥청에서 개발된 사료용 옥수수 10품종(강다옥, 광평옥, 다평옥, 안다옥, 양안옥, 신광옥, 장다옥, 청다옥, 평광옥, 평안옥)과 수입 사료용 옥수수 40품종과의 판별 가능성을 검정하였다. SNP PCR 결과를 바탕으로 한 Cluster분석에서 신광옥과 PI1395 그리고 몇몇 수입 사료용 옥수수를 제외하고는 모두 판별 가능한 것으로 검정되었다. SNP 통한 품종판별 최소조합수를 선발한 결과 강다옥은 IBM911과 IBM1798, 장다옥은 IBM440과 IBM549, 평강옥은 IBM440과 IBM1269, 평안옥은 IBM795와 IBM1601였다. 이는 SNP 마커 개발을 통해 빠르고, 손쉽게 품종판별이 가능한 마커로 활용가능하다는 것을 보여준다.

Abstract ▼ AI-Helper

Single nucleotide polymorphisms (SNP) markers allow rapid screening of crop varieties in early growth stages. We developed a modified SNP PCR procedure for assaying SNPs in maize. For SNP marker development, we chosen 200 SNP sites from MaizeGDB database, and designed two base pair mismatch primers ...

Single nucleotide polymorphisms (SNP) markers allow rapid screening of crop varieties in early growth stages. We developed a modified SNP PCR procedure for assaying SNPs in maize. For SNP marker development, we chosen 200 SNP sites from MaizeGDB database, and designed two base pair mismatch primers based on putative SNP site of B73 genome sequence. PCR products size was from 200 to 500 bp or was not shown in the case of SNP site existing in Korean silage corns. Using previously discovered 16 primer sets, we investigated distinctness of 50 silage F1 hybrid corns including 10 Korean silage corns developed by RDA such as Gangdaok, Kwangpyeongok, Dapyeongok, Andaok, Yanganok, Singwangok, Jangdaok, Cheongdaok, Pyeonggangok, and Pyeonganok as well as 40 foreign commercial silage corns. From cluster analysis, we confirmed that 10 Korean silage F1 hybrid corns were clearly distinguished except for Singwangok, P1395, and several foreign commercial corns, and selected minimum SNP primer combination for Gangdaok, Jangdaok, Pyeonggangok, and Pyeonganok. Therefore, development of SNP marker sets might be faster, cheaper, and feasible breed discrimination method through simple PCR and agarose gel electrophoresis.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 최근 single-nucleotide amplified polymorphisms(SNAP)을 기반으로 대립유전자 특이 PCR를 통해 애기장대 SNP 분석 방법(Drenkard et al., 2000) 을 변형한 two-base pair mismatch SNP 방법을 이용하여 국내․외에서 개발된 사료용 옥수수의 품종을 판별하기 위해 SNP 분자마커를 탐색하고자 하였다.

제안 방법

, 2000). 최근 찰옥수수 품종판별에서 개발된 SNP primer set을 이용하여 국립식량과학원에서 개발된 사료용 옥수수와 해외에서 수입된 옥수수의 품종 판별 가능성을 검정하고자 하였다(Kim et al., 2016). 16개 SNP primer 조합 중 IBM911 primer 조합으로 강다옥, 안다옥을 제외한 8개 품종에서 SNP site를 확인하였으며, IBM1492 primer 조합으로는 다평옥, 청다옥, 평가옥을 제외한 7개 품종에서 SNP site를 하였다.

대상 데이터

SNP 분석을 위해 사용된 옥수수는 국내․외에서 개발된 사료용 옥수수 50품종 및 국내 사료용 옥수수 모․부본을 유묘기에 어린잎을 채취하여 Kim et al. (2011) 의 방법을 약간 변형하여 Genomic DNA를 추출하였다. 액체질소를 이용하여 잎을 곱게 분쇄한 후 추출버퍼(7 M Urea, 350 mM NaCl, 10mM Tris-Cl pH 7.

데이터처리

모든 옥수수 품종 및 계통 대한 분류를 위해서 PCR 생성물의 유·무를 scoring하여 실시하였다. 이를 바탕으로 PROC CLUSTER procedure(SAS ver. 9.2; SAS Institute, Cary, NC, USA)을 바탕으로 Cluster analysis를 수행하였다.

성능/효과

본 연구는 4bp 불일치 primer를 사용하는 기존의 SNP 분석 방법(Newton et al., 1989; Kwok et al., 1994)을 변형한 2bp 불일치 primer으로도 품종판별과 유전력을 충분히 판별할 수 있는 것으로 검정되었다. 그러나 200개의 primer 조합 중 16개의 primer 조합만이 품종판별 마커로써 활용 가능한 이유는 아마도 2bp 불일치 주변의 염기서열 따른 특이적 SNP primer 디자인에 실패한 것으로 예상된다(Mendelman et al.
IBM440과 IBM549 primer 조합은 장다옥(Figure 4B), IBM440과 IBM1269 priemr 조합은 평강옥(Figure 4C), IBM795와 IBM1601 primer 조합은 평안옥(Figure 4D)을 판별할 수 있는 최소 조합인 것을 확인하였다. 이러한 결과들을 바탕으로 SNP site 주변의 염기서열에 따라 변형된 2bp 불일치 SNP PCR 방법이 사료용 옥수수 품종판별 마커로써 활용 가능성이 높음을 확인하였다.

후속연구

, 2000)에 비하여 특수한 장비나 정교한 방법이 필요하지 않은 agarose 전기영동 방법을 통하여 손쉽게 SNP site 유․무를 검정할 수 있으며, 비용 절감효과도 이룰 수 있을 것으로 예상된다. 그러나 특이적 SNP primer 개발 효율성을 높이기 위한 연구가 지속적으로 수행되어져야 할 것으로 판단된다.
이러한 결과는 16개의 SNP site의 유․무를 통한 클러스터 분석이 사료용 옥수수 품종 판별과 국산 사료용 옥수수의 모․부본에서의 유전적 다양성 검정에 유용하게 적용될 수 있으나, 수입 사료용 옥수수는 그들의 모․부본에 대한 종자 확보가 힘들어 유전적 다양성을 모두 담아내지는 못하는 것으로 판단되다. 따라서 이들을 유전적 다양성을 구별하기 위해서는 더 많은 SNP primer 조합과 수입 사료용 옥수수 유전자원이 요구되어진다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	분자마커 기술을 육종 프로그램 연구에 이용할 수 있는 이유는 무엇인가?	과거 RFLP, RAPD, AFLP 기법 등은 유전적 다양성 및 집단구조의 평가에 널리 활용되었으나, 최근 Next Generation Sequencing(NGS) 시대를 맞아 Simple Sequence Repeat(SSR) 및 Single Nucleotide Polymorphism(SNP) 등을 이용한 DNA 분석기법들이 활용되고 있다. 분자마커 기술은 작물의 다양한 유전적 변이성과 계통의 유연관계 등에 대한 정보 제공을 할 수 있기 때문에 신품종의 개량이나 자식 계통의 육성 및 발굴, 그리고 품종보호권 강화 등 다양한 육종 프로그램에 이용할 수 있다(Kim et al., 2016; Park et al.
	국내에 재배되고 있는 사료용 옥수수의 신품종 개발과 품종 보호권 강화가 필요한 이유는 무엇인가?	, 2016). 더욱이 사료용을 포함한 옥수수의 국내 곡물 자급도는 1%에 불과하기 때문에(Son et al., 2015), 수입량 감소, 곡물자급을 향상, 유전자원에 대한 주권강화를 위해서는 국내 환경에 맞는 우수한 옥수수 신품종 개발 및 분자마커를 활용한 품종 보호권 강화가 필요하다.
	분자생물학의 발전을 통해 활발히 진행된 연구는 무엇이 있는가?	최근 분자생물학의 발전으로 작물들에서 DNA를 이용한 분자표지인자 시스템이 개발되면서 정밀한 유전자 지도, 유전적 다양성 분석 및 농업적으로 중요한 작물의 형질간의 유전적 연관을 활용한 연구를 활발히 진행하고 있다(Kim et al., 2014).

참고문헌 (17)

Agarwal, M., Shrivastava, N. and Padh, H. 2008. Advances in molecular marker techniques and their applications in plant sciences. Plant Cell Reports. 27:617-631.

상세보기
Ahmadian, A., Gharizadeh, B., Gustafsson, A.C., Sterky, F., Nyren, P., Uhlen, M., et al. 2000. Single-nucleotide polymorphism analysis by pyrosequencing. Analytical Biochemistry. 280:103-110.

상세보기
Alderborn, A., Kristofferson, A. and Hammerling U. 2000. Determination of single-nucleotide polymorphisms by real-time pyrophosphate DNA sequencing. Genome Research. 10:1249-1258.

상세보기
Drenkard, E., Richter, B.G., Rozen, S., Stutius, L.M., Angell, N.A., Mindrinos, M., Cho, R.J., Oefner, P.J., Davis, R.W. and Ausubel, F.M. 2000. A simple procedure for the analysis of single nucleotide polymorphisms facilitates map-based cloning in Arabidopsis. Plant Physiology. 124:1483-1492.

상세보기
Huang, M.M., Arnheim, N. and Goodman, M.F. 1992. Extension of base mispairs by Taq DNA polymerase: implications for single nucleotide discrimination in PCR. Nucleic Acids Research. 20:4567-4573.

상세보기
Kim, J.Y., Moon, J.C. Baek, S.B. Kwon, Y.U. Song, K.T. and Lee, B.M. 2014. Genetic Improvement of Maize by Marker-Assisted Breeding. Korean Journal of Crop Science. 59:109-127.

원문보기 상세보기
Kim, S.G., Kim, S.T., Wang, Y., Yu, S., Choi, I.S., Kim, Y.C., Kim, W.T., Agrawal, G.K., Rakwal, R. and Kang, K.Y. 2011. The RNase activity of rice probenazole-induced protein1 (PBZ1) plays a key role in cell death in plants. Molecules and Cells. 31:25-31.

상세보기
Kim, S.G., Lee, J.S., Shin, S.H., Bae, H.H. Kim, J.T. Son, B.Y. and Baek, S.B. 2016. Developing PCR-Based SNP markers for Plant Breeding and Biotechnology. 4:315-323.

상세보기
Kwok, S., Chang, S.Y., Sninsky, J.J., and Wang, A. 1994. A guide to the design and use of mismatched and degenerate primers. PCR Methods and Applications. 3:S39-S47.

상세보기
Mendelman, L.V., Boosalis, M.S., Petruska, J. and Goodman, M.F. 1989. Nearest neighbor influences on DNA polymerase insertion fidelity. The Journal of Biological Chemistry. 264:14415-14423.
Moon, H.G., Son, B.Y., Cha, S.W., Jung, T.W., Lee, Y.H., Seo, J.H., Min, H.K., Choi, K.J., Huh, C.S. and Kim, S.D. 2001. A new single cross hybrid for silage "Kwangpyeongok". The Korean Journal of Breeding Science. 33:350-351.
Newton, C.R., Graham, A., Heptinstall, L.E., Powell, S.J., Summers, C., Kalsheker, N., et al. 1989. Analysis of any point mutation in DNA. The amplification refractory mutation system (ARMS). Nucleic Acids Research. 17:2503-2516.

상세보기
Park, J.S., Sa, K.J., Park, K.J., Jang, J.S. and Lee. J.K. 2009. Genetic variation of parental inbred lines for Korean waxy corn hybrid varieties revealed by SSR markers. The Korean Journal of Breeding Science. 41:106-114.
Schnable, P.S., Ware, D., Fulton, R.S., Stein, J.C., Wei, F., Pasternak, S., et al. 2009. The B73 maize genome: complexity, diversity, and dynamics. Science. 326: 1112-1115.

상세보기
Son, B.Y., Baek, S.B., Kim, J.T., Lee, J.S., Bae, H.H., Kim, W.H., Jung, J.K., Seo, B.Y., Huh, C.S. and Park, J.Y. 2015. Single cross maize hybrid with lodging tolerance for grain, 'Dapyeongok'. The Korean Journal of Breeding Science. 47:87-91.

상세보기
Son, B.Y., Kim, S.L., Jung, T.W., Kim, J.T., Song, S.Y., Kim, C.K., Kim, S.J., Ji H.J., Huh, C.S. and Park, J.U. 2009. A new single cross maize hybrid for silage, "Pyeonganok". Korean Journal of Crop Science. 41:310-313.
Son, B.Y., Moon, H.G., Jung, T.W., Park, N.K., Kim, S.K,. Cha, S.W., Rye, Y.H., Sung, B.R., Huh, C.S. and Ryu. S.H. 2004. A new single cross maize hybrid cultivar, "Jangdaok" for grain and silage. The Korean Journal of Breeding Science. 36:185-186.

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