[논문]RAPD와 SRAP 마커를 이용한 참다래 유전자원의 유전적 다양성

조강희; 곽용범; 박서준; 김세희; 이한찬; 김미영

doi:10.5010/jpb.2017.44.3.303

RAPD와 SRAP 마커를 이용한 참다래 유전자원의 유전적 다양성
Genetic diversity in kiwifruit germplasm evaluated using RAPD and SRAP markers 원문보기

Journal of plant biotechnology = 식물생명공학회지, v.44 no.3, 2017년, pp.303 - 311

조강희 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 과수과) , 곽용범 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 남해출장소) , 박서준 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 과수과) , 김세희 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 과수과) , 이한찬 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 과수과) , 김미영 (농촌진흥청 국립원예특작과학원 과수과)

초록
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본 연구는 참다래(Actinidia spp.) 유전자원의 유전적 다양성을 평가하기 위하여 재배품종 및 국내 외에서 수집한 참다래 61점을 대상으로 RAPD와 SRAP 분석을 수행하였다. RAPD 분석에서 40종의 선발 primer를 이용하여 230개의 다형성 밴드를 얻었으며, 평균 다형성 밴드 수는 5.75개였다. 32종의 primer 조합을 이용한 SRAP 분석에서 204개의 다형성 밴드를 획득하였고, 평균 다형성 밴드 수는 6.38 개였다. RAPD와 SRAP 분석에서 획득된 434개의 다형성 밴드를 이용하여 비가중 평균결합 방식으로 집괴분석한 결과 유전적 유사도 지수 0.680을 기준으로 3개의 그룹으로 분류되었다. 제1그룹에는 A. deliciosa와 A. chinensis에 속하는 품종과 A. deliciosa ${\times}$ A. arguta, A. chinensis ${\times}$ A. arguta, A. chinensis ${\times}$ A. deliciosa의 교잡종에 속하는 46점의 유전자원이 포함되었다. 제2그룹에는 A. arguta에 속하는 유전자원 7점과 A. arguta ${\times}$ A. deliciosa의 교잡종인 '스키니그린'이 포함되었다. 제3그룹에는 A. rufa, A. hemsleyana, A. macrosperma, A. polygama, A. eriantha 종에 속하는 유전자원 7점이 포함되었다. 참다래 유전자원 간 유전적 유사도 값은 0.479~0.991의 범위로 평균 유전적 유사도는 0.717이었다. 가장 높은 유사도 값(0.991)을 나타낸 유전자원은 NHK0038(A. deliciosa)과 NHK0040(A. deliciosa) 간이었고 가장 낮은 유사도 값(0.479)을 나타낸 유전자원은 '헤이워드'(A. deliciosa)와 K5-1-22(A. arguta) 간이었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, random amplified polymorphic DNA (RAPD) and sequence-related amplified polymorphism (SRAP) analyses were used for evaluation of genetic diversity of 61 kiwifruit (Actinidia spp.) germplasms including domestic and overseas collection cultivars. Forty RAPD primers were detected in a total of 230 polymorphic bands with an average of 5.75. Thirty-two SRAP primer combinations were detected in a total of 204 polymorphic bands with an average 6.38. By unweighted pair-group method arithmetic average cluster analysis using 434 polymorphic bands, kiwifruit germplasms were classified in three groups with similarity value of 0.680. Cluster I consisted of 46 kiwifruit germplasms belonging to A. deliciosa, A. chinensis, A. deliciosa ${\times}$ A. arguta, A. chinensis ${\times}$ A. arguta, and A. chinensis ${\times}$ A. deliciosa. Cluster II consisted of seven germplasms belonging to A. arguta and 'Skinny Green', a cultivar derived from a cross between A. arguta and A. deliciosa. Cluster III consisted of seven germplasms belonging to A. rufa, A. hemsleyana, A. macrosperma, A. polygama, and A. eriantha. Genetic similarity values among tested kiwifruit germplasms ranged from 0.479-0.991, and average similarity value was 0.717. Similarity value was highest (0.991) between NHK0038 (A. deliciosa) and NHK0040 (A. deliciosa), and lowest (0.479) between 'Hayward' (A. deliciosa) and K5-1-22 (A. arguta).

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 참다래 유전자원을 대상으로 RAPD와 SRAP 마커를 이용하여 유연관계를 분석함으로써 유전적 다양성을 파악하여 신품종 육종 시 교배친 선정 등 육종 연구의 기초자료로 활용하고자 하였다.

제안 방법

참다래 유전자원의 SRAP 분석에는 primer 검정에서 선발된 총 32종의 조합을 이용하였다(Zhao et al. 2013, Table 3). SRAP분석은 기존의 Li와 Quiros (2001)의 방법을 약간 변형하여 수행하였다.

대상 데이터

본 연구에 사용한 재료는 농촌진흥청 국립원예특작과학원 남해출장소에서 보존 중인 참다래 재배품종 및 국내･외에서 수집된 유전자원 총 61점을 이용하였다(Table 1). 참다래 어린 잎을 채취하고 DNeasy plant mini kit(Qiagen, Valencia,CA, USA)를 사용하여 genomic DNA를 추출하였다.

데이터처리

RAPD와 SRAP 분석에서 증폭된 다형성 밴드의 유무에 따라 1(유)과 0(무)으로 scoring하였고 참다래 유전자원간의 유연관계는 MVSP (multi-variate statistical package) version 3.13(Kovach computing services)을 이용하여 추정하였다. Simple matching coefficient에 의해 유전적 유사도 값을 계산하고 이값을 기초로 하여 비가중평균결합(UPGMA: unweighted pairgroup method with arithmetic averages)법으로 집괴분석(clusteranalysis)을 하여 dendrogram을 작성하였다.
13(Kovach computing services)을 이용하여 추정하였다. Simple matching coefficient에 의해 유전적 유사도 값을 계산하고 이값을 기초로 하여 비가중평균결합(UPGMA: unweighted pairgroup method with arithmetic averages)법으로 집괴분석(clusteranalysis)을 하여 dendrogram을 작성하였다.

이론/모형

참다래 RAPD 분석에 적합한 primer를 선발하기 위해서 Operon (Operon Technologies, Alameda, CA, USA)과 University of British Columbia (UBC, Vancouver, BC, Canada)에서 제조된 10개의 염기로 구성된 380종의 primer를 검정하였다. 참다래 유전자원간 다형성을 나타내는 RAPD 마커 선발에는 primer 검정에서 선발된 총 40종의 임의 primer를 이용하였다(Table 2).

성능/효과

38개로 나타났다. Primer 조합 중에서 me1/em22 조합에서 11개로 가장 높은 다형화 현상을 보였고 me1/em4와 me5/em19에서도 각각 10개와 9개의 다형성 밴드를 나타내어 이들 조합이 참다래 유전자원들을 분류하는데 이용성이 높은 것으로 판단하였다. 과수작물에 있어서 SRAP 분석을 이용한 품종의 다양성에 관한 연구는 복숭아, 포도 등에서 보고되었다(Ahmad et al.
RAPD와 SRAP 분석에서 얻어진 434개의 다형성 밴드를 이용하여 참다래 유전자원의 유사도 값을 측정한 결과 전체 범위는 0.479 ~ 0.991이었다. 가장 높은 유사도 값(0.
현재 참다래의 품질 경쟁력을 강화하기 위해 소비자의 수요에 맞는 다양한 품종과 난온대 기후에 적합하고 꽃 솎기 등 생산 노력을 노력을 절감할 수 있는 생력형에 중점을 둔 품종 개발 연구가 추진되고 있다. 따라서 새로운 육종 목표에 부합되는 품종을 육성하기 위해서는 다양한 유전자원을 수집하여 유전적 변이의 폭을 확대할 필요가 있고, 이를 위해서는 현재 보존 중인 많은 유전자원에 대한 형태적 형질 등의 정밀한 평가가 매우 중요하다. 본 연구에서 도출된 다양한 지역에서 수집된 참다래 유전자원에 대한 유전적 다양성 및 유연관계에 대한 정보는 축적된 형태적 형질의 정보와 더불어 효율적인 유전자원 관리 및 품종 육성을 위한 교배조합 작성 등 육종연구에 유용할 것으로 기대된다.

후속연구

따라서 새로운 육종 목표에 부합되는 품종을 육성하기 위해서는 다양한 유전자원을 수집하여 유전적 변이의 폭을 확대할 필요가 있고, 이를 위해서는 현재 보존 중인 많은 유전자원에 대한 형태적 형질 등의 정밀한 평가가 매우 중요하다. 본 연구에서 도출된 다양한 지역에서 수집된 참다래 유전자원에 대한 유전적 다양성 및 유연관계에 대한 정보는 축적된 형태적 형질의 정보와 더불어 효율적인 유전자원 관리 및 품종 육성을 위한 교배조합 작성 등 육종연구에 유용할 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	우리나라에 자생하고 있는 참다래는 무엇이 있는가?	)에 속하는 덩굴성 낙엽 과수이며, 중국 양자강 유역이 원산지로 세계적으로 76종이 분포하고 있다(Ferguson and Huang 2007). 우리나라에는 개다래나무(A.polygama), 다래나무(A. arguta), 쥐다래나무(A. kolomikta), 섬다래나무(A. rufa), 녹다래나무(A. arguta)가 자생하는 것으로 밝혀져 있다(Park et al. 2011).
	RAPD 분석의 문제점은 무엇인가?	이와 같이RAPD 분석에서 다형성 밴드 수의 차이는 사용한 primer의 종류가 다르고 시험재료로 이용한 품종의 유전적 차이에 기인하는 것으로 판단되었다. RAPD 분석은 쉽고 빠르게 다량의 변이를 검출할 수 있다는 장점이 있지만 PCR 반응 시 낮은 온도에서 짧은 길이(10 ~ 12-mer)의 primer를 결합시키기때문에 미세한 반응조건의 차이에 따라 비특이적인 밴드가 증폭되어 안정적인 검출에 문제가 있다(Ellsworth et al. 1993).
	우리나라에 자생하고 있는 참다래는 무엇이 있는가?	)에 속하는 덩굴성 낙엽 과수이며, 중국 양자강 유역이 원산지로 세계적으로 76종이 분포하고 있다(Ferguson and Huang 2007). 우리나라에는 개다래나무(A.polygama), 다래나무(A. arguta), 쥐다래나무(A. kolomikta), 섬다래나무(A. rufa), 녹다래나무(A. arguta)가 자생하는 것으로 밝혀져 있다(Park et al. 2011).

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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