[논문]쓴메밀 유전자원의 종자특성과 유용성분 변이에 관한 자원 정보 구축

김수정; 손황배; 홍수영; 이종남; 김기덕; 서종택; 남정환; 장동칠; 박민우; 김율호

doi:10.7732/kjpr.2020.33.5.446

[국내논문] 쓴메밀 유전자원의 종자특성과 유용성분 변이에 관한 자원 정보 구축
Construction of Data System on Seed Morphological Traits and Functional Component in Tartary Buckwheat Germplasms 원문보기

韓國資源植物學會誌 = Korean journal of plant resources, v.33 no.5, 2020년, pp.446 - 459

초록
AI-Helper

본 연구에서는 쓴메밀 74개 유전자원의 종자 표현형 및 화학형과 관련된 8개 주요형질을 평가하였으며, 그 결과를 바탕으로 주성분분석 및 군집분석을 수행하였다. 또한 rutin 고함유 자원 등 기능성 쓴메밀 육성재료로 활용가능한 유망 유전자원을 선발하였다. 쓴메밀 유전자원의 종자크기는 일반메밀보다 작은 평균5.2 × 3.4 mm였으며, 종피색은 흑갈색이 45.9%로 가장 많았다. 종자모양은 달갈형과 타원형이 주를 이루었다. 쓴메밀 종자의 유용성분 평균 함량은 rutin이 1,393 mg/100 g DW였다. Flavonoid 함량 범위는 253-2,669 mg/100 g이었으며, polyphenol 함량 범위는 209-1,823 mg/100 g 으로 나타냈다. 쓴메밀 유전자원의 주성분 분석 결과, 제3주성분까지 적용하였을 때 전체 분산의 68.55%를 설명할 수 있었다. 제1주성분에는 rutin, flavonoid 및 polyphenol, 제2주성분에서는 종자길이, 제3주성분에서는 종자폭의 비중이 큰 것으로 나타났다. 이를 바탕으로 5개의 군집으로 구분할 수 있었으며, 유전자원을 구분하는 가장 중요한 형질로는 rutin, flavonoid 및 polyphenol이었다. 쓴메밀 유전 자원 중 5개 자원(HLB1004, HLB1005, HLB1007, HLB1009, HLB1013)이 높은 rutin 함량을 보였으며, 이러한 유용자원들은 향후 기능성 육종소재 개발에 효과적으로 활용가능할 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study analyzed the phenotypes and chemotypes of 74 tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum) germplasms using principal component analysis and cluster analysis. The average seed size of tartary buckwheat germplasm was 5.2 × 3.4 mm, which is smaller than the seed size of common buckwheat. The dark browned colored ovate or elliptic shape was mostly observed in collected germplasm. The average content of rutin was 1,393 mg per 100 g dry weight (DW) in tartary buckwheat seed. Similarly, the flavonoid and polyphenol contents ranged from 253 to 2,669 and 209 to 1,823 mg, respectively, per 100 g DW in the collected germplasm. The three components (PC1, 2, and 3) of principal component analysis revealed 68.55% of the total variance of the collected accessions. Cluster analysis using descriptors showed that 74 accessions were clustered into five groups. The study showed that the most interesting resources for functional breeding programs are: Five resources (HLB1004, HLB1005, HLB1007, HLB1009, and HLB1013) due to the rich rutin, polyphenol, and flavonoid.

Keyword

표/그림 (14)

표 Table 1. List of 74 tartary buckwheat accessions used to study seed traits of phenotype and chemotype
그림 Fig. 1. Seed phenotype of 74 tartary buckwheat germplasm observed with a microscope (scale bar = 1 ㎜). See table 1 for more information.
표 Table 2. Measurement guidelines of seed morphological characteristics in tartary buckwheat germplasm
그림 Fig. 2. Seed shape of tartary and common buckwheat captured with (a) digital camera (scale bar = 10 ㎜) and (b) microscope (scale bar =1 ㎜).
표 Table 3. Variation of seed phenotype and chemotype in 74 tartary buckwheat germplasm
그림 Fig. 3. Frequency distribution of (a) seed length, (b) seed width, (c) seed color, and (d) seed shape in tartary buckwheat germplasm.
그림 Fig. 4. Frequency distribution of (a) rutin, (b) quercetin, (c) flavonoid and (d) polyphenol contents in tartary buckwheat germplasm.
그림 Fig. 5. Relationship among traits in the principal component analysis on the eight phenotype and chemotype of tartary buckwheat germplasm. Dim1 and Dim2 refer to the first and second dimensions, respectively. Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7, and Y8 of 2 dimension graph indicate seed length, seed length, seed width, seed color, seed shape, rutin, quercetin, flavonoid, and polyphenol contents, respectively.
표 Table 4. Eigenvalues and eigenvectors of tartary buckwheat germplasm for the diversity in seed phenotype and chemotype traits
그림 Fig. 6. Principal component analysis of 74 tartary buckwheat germplasm for the diversity in seed phenotype and chemotype. Dim1 and Dim2 refer to the first and second dimension, respectively. See table 1 for more seed information.
그림 Fig. 7. Heatmap representing differences in the phenotype of 74 tartary buckwheat germplasm. These data were standardized for phenotype of a) seed width, b) seed shape, c) seed length, and d) seed color. Yellow or Green indicates that the seed morphological value is increased or decreased, respectively. Red arrow indicates the highest rutin accession.
그림 Fig. 8. Heatmap representing differences in the chemotype of 74 tartary buckwheat germplasm. These data were standardized for chemotype of traits of a) quercetin, b) flavonoid, c) polyphenol, and d) rutin. Yellow or Pink indicates that the metabolite content is increased or decreased, respectively. Red arrow indicates the highest rutin accession.
그림 Fig. 9. Cluster analysis of 74 tartary buckwheat germplasm for phenotype and chemotype traits. Red arrow indicates the highest rutin accession.
표 Table 5. Selected germplasm with the highest and lowest value of phenotype and chemotype traits

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서, 본 연구에서는 쓴메밀 74개 유전자원을 대상으로 종자특성과 유용성분의 함량 분포를 파악함으로써 자원의 특성 및 보존정보를 사용자에게 제공하는 데이터 베이스 시스템 구축을 위한 기초자료로 활용하고자 한다.

제안 방법

건조된 메밀 종자는 실험실에서 종자길이, 종자폭, 종자색, 종자모양을 ‘농업과학기술조사분석표’를 기준으로 평가하였다(Kim and Kim, 2018). 건전한 종자를 대상으로 해부현미경(Nikon SMZ800, Nikon Co., Tokyo, Japan) 10배 조건에서 사진을 촬영한 다음 소프트웨어(Nikon Application Suite Ver. 2.8.1 Software, Nikon Microsystems, Nikon Co., Japan)를 사용하여 종자길이와 종자폭을 측정하였다(Table 2, Fig. 2). 종자색은 1: 은백색(whitish), 2: 회색(grey), 3: 갈색(medium brown), 4: 흑갈색(dark brown), 5: 흑색(black), 6: 회갈색(grayish brown)으로 6종류로 구분하여 수치화 하였다.
2). 종자색은 1: 은백색(whitish), 2: 회색(grey), 3: 갈색(medium brown), 4: 흑갈색(dark brown), 5: 흑색(black), 6: 회갈색(grayish brown)으로 6종류로 구분하여 수치화 하였다. 종자모양은 1: 삼각형(triangular) 2: 달갈형(ovate), 3: 타원형(elliptic), 4: 유시형(alate)의 4종류로 구분하여 수치화하였다.
종자색은 1: 은백색(whitish), 2: 회색(grey), 3: 갈색(medium brown), 4: 흑갈색(dark brown), 5: 흑색(black), 6: 회갈색(grayish brown)으로 6종류로 구분하여 수치화 하였다. 종자모양은 1: 삼각형(triangular) 2: 달갈형(ovate), 3: 타원형(elliptic), 4: 유시형(alate)의 4종류로 구분하여 수치화하였다.
종자의 유용성분인 rutin, quercetin, flavonoid, polyphenol 함량을 분석하였다. 먼저 시료 50 g을 측정하여 -70℃의 초저온냉동고에 보관한 후 동결건조기에서 다시 건조하였다.
, Seoul, Korea)로 마쇄하고 그 분말을 실험에 사용하였다. 동결건조한 분말시료 1 g에 100배의 100% 메탄올을 첨가하고 속슬렛추출기(Soxhlet heater DH-43, Jisico Sci., Seoul, Korea)의 80℃항온수조에서 2시간 환류냉각추출(reflux extraction)하여 유용성분을 추출하였다. 추출물은 여과지(No.
Flavonoid와 polyphenol 분석은 UV/VIS absorbance를 장착한 Multi-mode microplate reader (Cytation 5 cell imaging multimode reader, Biotek instruments Inc. Winooski, VT, USA)로 측정하였고, 분석결과는 각각 수치로 나타내고, 이미지로도 저장하였다. 총 flavonoid 함량은 96 well plate에 표준물질 및 샘플 추출물 50 μL를 넣고, 증류수 100 μL와 5% NaNO₂용액 15 μL를 넣은 다음, 5분 후 10% AlCl₃·6H₂O 용액 30 μL를 가하여 6분간 반응시켰다.
, 2002). 표준물질로는 rutin (Extrasynthese, Genay, France)을 사용하였으며, 농도별로 multi-mode microplate reader로 분석하여 검량곡선을 작성하고, 시료 100 g 당 ㎎rutin equivalent (RE, dry weight basis)로 나타내었다. 총 polyphenol 함량은 Folin-Ciocalteu 방법으로 분석하였다(Dewanto et al.
9에 나타냈다. 종자길이, 종자폭, polyphenol, rutin, flavonoid, 총 5가지 변수를 이용하여 분석을 수행하였을 때 Semi-partial R squared 0.9을 기준으로 5개 군집으로 분류되었다. 제I군에는 종자화학형이 가장 낮은 HLB1051의 1개 자원이, 제II군에는 다른 군에 비해 종자화학형이 비교적 낮으면서 종자크기가 보통인 13개 자원이, 제III군에는 가장 많은 유전자원인 37개 자원이 해당되며, flavonoid와 rutin 함량은 중간정도이면서 종자크기가 작은 자원이, 제IV군은 rutin 함량은 보통이지만 종자크기가 큰 유시형인 HLB1012와 HLB1005의 2개 자원이 포함되었다.
본 연구에서는 쓴메밀 74개 유전자원의 종자 표현형 및 화학형과 관련된 8개 주요형질을 평가하였으며, 그 결과를 바탕으로 주성분분석 및 군집분석을 수행하였다. 또한 rutin 고함유 자원등 기능성 쓴메밀 육성재료로 활용가능한 유망 유전자원을 선발하였다.
군집분석은 표현형과 화학형 각각에 대한 자원간 연관성 정도를 R studio에서 ‘ComplexHeatmap’ 라이브러리(library)를 호출하여 heatmap으로 표현하였다.
칼럼은 Acquity UPLC CSH C18 (1.7 ㎛particle size, 2.1 × 100 ㎜length; Waters)을 사용하였으며, 시료 주입량은 1 μL, 칼럼 온도는 30℃, 샘플온도는 20℃로 각각 조정하였다.
검출기는 UV Detector로 파장 259 ㎚에서 흡광도를 측정하였다. 이동상은 용매 A (1% Formic acid in water, v/v)와 용매B (0.1% Formic acid in acetonitrile, v/v)를 농도 구배(gradient elution) 방식으로 수행하였으며, 유속은 0.25 mL/min으로 일정하게 흘려주었다. 이동상 농도 구배 방식은 용매B를 처음 7%의 농도로 시작하여 2분에서 11분까지 17%, 11분에서 13분까지 25%로 증가시킨 후 19분까지 유지시켰다.
51 분이었다. Rutin과 quercetin 함량(㎎/100 g, 동결건조한 종자 기준)은 피크 면적(peak area)으로 계산하였으며, 이를 rutin과 quercetin을 농도별로 분석하여 검량곡선을 작성하였다.

대상 데이터

유전적으로 고정된 74종의 유전자원 종자를 원예용 상토가 담긴 갈색 플라스틱 화분(직경 9 ㎝)에 1화분당 2알씩 총 5개 화분에 파종하고 국립식량과학원 고령지농업연구소 온실(20±10℃)에서 재배하였다.
본 연구에는 농촌진흥청(RDA) 국립농업과학원 농업유전자원센터(RDA gene bank)에서 분양 받은 쓴메밀 유전자원 74종을 1개체 1계통법으로 3세대 고정한 자원을 사용하였다(Table 1, Fig. 1). 유전적으로 고정된 74종의 유전자원 종자를 원예용 상토가 담긴 갈색 플라스틱 화분(직경 9 ㎝)에 1화분당 2알씩 총 5개 화분에 파종하고 국립식량과학원 고령지농업연구소 온실(20±10℃)에서 재배하였다.
먼저 시료 50 g을 측정하여 -70℃의 초저온냉동고에 보관한 후 동결건조기에서 다시 건조하였다. 건조 종자를 분쇄기(Grinder SFM-555 SP, Shinil Co., Seoul, Korea)로 마쇄하고 그 분말을 실험에 사용하였다. 동결건조한 분말시료 1 g에 100배의 100% 메탄올을 첨가하고 속슬렛추출기(Soxhlet heater DH-43, Jisico Sci.
본 연구에서는 쓴메밀 74개 유전자원의 종자 표현형 및 화학형과 관련된 8개 주요형질을 평가하였으며, 그 결과를 바탕으로 주성분분석 및 군집분석을 수행하였다. 또한 rutin 고함유 자원등 기능성 쓴메밀 육성재료로 활용가능한 유망 유전자원을 선발하였다. 쓴메밀 유전자원의 종자크기는 일반메밀보다 작은 평균5.
1 × 100 ㎜length; Waters)을 사용하였으며, 시료 주입량은 1 μL, 칼럼 온도는 30℃, 샘플온도는 20℃로 각각 조정하였다. 검출기는 UV Detector로 파장 259 ㎚에서 흡광도를 측정하였다. 이동상은 용매 A (1% Formic acid in water, v/v)와 용매B (0.
제1 주성분인 종자화학형을 많이 포함하고 있어 기능성이 우수한 유전자원으로는 HLB1005, HLB 1016, HLB1004, HLB1013, HLB1007, HLB1029등 6개 자원이, 제2주성분인 종자표현형을 많이 포함하고 있어 종자특성이 우수한 유전자원으로는 HLB1016, HLB1006, HLB1026, HLB1149, HLB1004등 5개 자원이 선발되었다. 최종적으로 유용성분 함량이 높으면서 종자 특성이 우수한 HLB1016과 HLB1004로서 2개 자원을 선발하였다.

데이터처리

쓴메밀 유전자원의 종자특성과 주요성분에 대한 주성분분석(PCA; Principal Component Analysis) 및 군집분석(CA; Cluster Analysis)을 수행하였으며, 분석 프로그램으로 SAS (2019) ver. 9.4와 R studio Team (2019) ver. 3.6.1를 활용하였다.
2014), 데이터가 몇 개의 요인에 의해 영향을 받는지와 변수들 간의 상호의존 정도를 해석하는데 매우 유용하다. 본 연구에서도 쓴메밀 유전자원 74개의 종자 표현형과 화학형 분석결과를 바탕으로 각 집합 내에 존재하는 데이터의 차이를 가장 잘 설명해 주는 요인을 구명하기 위해 주성분분석을 수행하였다.

이론/모형

주성분분석은 종자특성 및 주요 유용성분 데이터가 몇 개의 요인에 의해 영향을 받는지와 변수들 간의 기여도 정도를 분석하였으며, Kassambara and Mundt (2017)의 방법에 따라 R studio에서 ‘FactoMineR’ 라이브러리(library)를 호출하여 ‘ggplot2’을 적용하여 분석하였다.
표준물질로는 rutin (Extrasynthese, Genay, France)을 사용하였으며, 농도별로 multi-mode microplate reader로 분석하여 검량곡선을 작성하고, 시료 100 g 당 ㎎rutin equivalent (RE, dry weight basis)로 나타내었다. 총 polyphenol 함량은 Folin-Ciocalteu 방법으로 분석하였다(Dewanto et al., 2002; Folin and Denis, 1912). 96 well plate에 표준물질 및 추출물 50 μL를 넣고 2% Na₂CO₃ 용액200 μL를 가한 후 실온에서 3분간 반응시킨 다음 50% Folin-Ciocalteu reagent (Sigma-Aldrich) 20 μL를 첨가하였다.
또한, SAS 를 이용하여 주성분분석 결과 고유값이 1 이상의 값을 보이는 5개 형질을 대상으로 군집 평균 간의 거리를 각 군집의 개수로 나눈 후 제곱근을 구한 거리를 활용하는 워드법(Ward’s method)을 적용하였다.
Rutin과 quercetin 함량 분석은 Kim et al. (2017)의 방법에 따라 UPLC (Acquity UPLC I-Class, Waters Corporation, Milford, MA, USA) 시스템을 사용하였다. 칼럼은 Acquity UPLC CSH C18 (1.

성능/효과

1). 쓴메밀 유전자원의 종자길이는 3.5에서 6.4 ㎜의 범위를 보였으며, 평균 5.2 ㎜이었다. 종자길이가 가장 긴 자원은 HLB1004으로 6.
3c). 종자모양은 달걀형과 타원형이 각각 43.2%(32개 자원)의 비율을 보였으며, 날개가 붙어 있는 유시형의 경우는 13.5%(10개 자원), 일반메밀의 대표적인 삼각형 모양은 관찰되지 않았다(Table 3; Fig, 3d).
4에 나타냈다. 쓴메밀 유전자원의 rutin 함량은 877-1,921 ㎎/100 g DW의 범위였으며, 유전자원 대부분(97.3%)이 1,001 ㎎/100 g DW 이상으로 높았다(Table 3; Fig. 4a). Rutin 함량별 분포를 보면, 유전자원의 51.
4b). 평균 유용성분 함량은 rutin이 1,393 ㎎/100 g DW, quercetin는 0.10 ㎎/100 g으로 쓴메밀 종자에 가장 많이 함유되어 있는 주요 기능성 성분은 rutin으로 나타났다.
, 1995). 따라서, rutin 함량이 높은 HLB1013(1,921 ㎎/100 g DW)와 1,700 ㎎/100 g DW 이상의 HLB1004, HLB1005, HLB1007, HLB1009등의 유전자원은 rutin고함유 품종개발에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
주성분분석 결과, 제1주성분(PC1)은 고유치가 2.703으로, 전체 분산 중 33.79%를 설명하였다(Table 4). 제2주성분(PC2)은 1.
8)에서도, 종자표현형처럼 4개의 군집으로 구분되었다. 제I군에는 rutin, flavonoid 및 polyphenol 함량이 가장 낮은 27개 자원이, 제II군은 제III군보다는 화학형 함량이 낮고, 제I군보다는 화학형 함량이 높은 rutin과 flavonoid 함량이 중간정도인 21개 자원이, 제III군은 rutin, flavonoid 및 polyphenol 함량이 높은 18 자원이, 제IV군은 특이하게도 quercetin 함량이 높은 8개 자원이 해당되었다. rutin 함량이 높은 자원들이 하나의 군집으로 분류된 것은 유사한 화학형이 유전적 유사도에 의해 영향을 받은 결과로 생각되며, 유전자원의 수집지역별 재배환경의 차이가 이러한 결과의 주된 원인일 것으로 추측된다.
쓴메밀 유전자원의 종자크기는 일반메밀보다 작은 평균5.2 × 3.4 ㎜였으며, 종피색은 흑갈색이 45.9%로 가장 많았다.
제I군에는 종자화학형이 가장 낮은 HLB1051의 1개 자원이, 제II군에는 다른 군에 비해 종자화학형이 비교적 낮으면서 종자크기가 보통인 13개 자원이, 제III군에는 가장 많은 유전자원인 37개 자원이 해당되며, flavonoid와 rutin 함량은 중간정도이면서 종자크기가 작은 자원이, 제IV군은 rutin 함량은 보통이지만 종자크기가 큰 유시형인 HLB1012와 HLB1005의 2개 자원이 포함되었다. 끝으로 제V군에는 20개 자원이 속한 군집으로 rutin 함량이 가장 높았던HLB1013 자원을 포함하여 화학형이 높고 종자길이가 짧은 자원들이 해당되었다. 이와 같은 군집 분석 결과를 바탕으로 쓴메밀 유전자원을 구분하는 가장 중요한 형질은 종자화학형이며, 이 중에서 flavonoid와 rutin 비중이 높다는 것을 확인하였다.
끝으로 제V군에는 20개 자원이 속한 군집으로 rutin 함량이 가장 높았던HLB1013 자원을 포함하여 화학형이 높고 종자길이가 짧은 자원들이 해당되었다. 이와 같은 군집 분석 결과를 바탕으로 쓴메밀 유전자원을 구분하는 가장 중요한 형질은 종자화학형이며, 이 중에서 flavonoid와 rutin 비중이 높다는 것을 확인하였다.
종자특성 및 유용성분 함량을 기반으로 선발한 유망 유전자원 정보는 Table 5에 나타냈다. 5개 자원(HLB1004, HLB1005, HLB1007, HLB1009, HLB1013)이 높은 rutin 함량(＞1,700 ㎎/100 g DW)을 보였으며, 2개 자원(HLB1056, HLB1061)은 매우 낮은 rutin 함량(＜1,000 ㎎/100 g DW)을 나타냈다. Quercetin 함량에서는 1개 자원(HLB1056)이 높은 함량(＞ 0.
05 ㎎/100 g DW)을 보였다. 쓴메밀 6개 자원(HLB1004, HLB1005, HLB1007, HLB1013, HLB1016, HLB1029)은 높은 flavonoid 함량(＞ 2000 ㎎/100 g DW)을 보였으나 2개 자원(HLB1003, HLB1056)은 flavonoid 함량이 낮았다. 또한, 5개 자원(HLB1004, HLB1005, HLB1013, HLB1025, HLB1029)은 polyphenol 함량이 1,700 ㎎/100 g DW 이상으로 높았으나 2개 자원(HLB1003, HLB1056)은 1,000 ㎎/100 g DW 이하의 낮은 함량을 보였다.
Flavonoid 함량 범위는 253-2,669 ㎎/100 g이었으며, polyphenol 함량 범위는 209-1,823 ㎎/100 g 으로 나타냈다. 쓴메밀 유전자원의 주성분 분석 결과, 제3주성분까지 적용하였을 때 전체 분산의 68.55%를 설명할 수 있었다. 제1주성분에는 rutin, flavonoid 및 polyphenol, 제2주성분에서는 종자길이, 제3주성분에서는 종자폭의 비중이 큰 것으로 나타났다.
55%를 설명할 수 있었다. 제1주성분에는 rutin, flavonoid 및 polyphenol, 제2주성분에서는 종자길이, 제3주성분에서는 종자폭의 비중이 큰 것으로 나타났다. 이를 바탕으로 5개의 군집으로 구분할 수 있었으며, 유전자원을 구분하는 가장 중요한 형질로는 rutin, flavonoid 및 polyphenol이었다.
제1주성분에는 rutin, flavonoid 및 polyphenol, 제2주성분에서는 종자길이, 제3주성분에서는 종자폭의 비중이 큰 것으로 나타났다. 이를 바탕으로 5개의 군집으로 구분할 수 있었으며, 유전자원을 구분하는 가장 중요한 형질로는 rutin, flavonoid 및 polyphenol이었다. 쓴메밀 유전자원 중 5개 자원(HLB1004, HLB1005, HLB1007, HLB1009, HLB1013)이 높은 rutin 함량을 보였으며, 이러한 유용자원들은 향후 기능성 육종소재 개발에 효과적으로 활용가능할 것으로 기대된다.
이 후 19분에서 21분까지 농도를 25%에서 7%로 감소시키고 23분까지 동일 농도로 안정화하였다. 표준물질인 rutin (Extrasynthese, Genay, France)과 quercetin (Extrasynthese, Genay, France)의 피크와 추출물 샘플의 각 피크(peak)는 머무름 시간(retention time, RT)을 비교하여 크로마토그램으로 나타냈으며, rutin과 quercetin의 RT는 각각 9.23와 18.51 분이었다. Rutin과 quercetin 함량(㎎/100 g, 동결건조한 종자 기준)은 피크 면적(peak area)으로 계산하였으며, 이를 rutin과 quercetin을 농도별로 분석하여 검량곡선을 작성하였다.
쓴메밀 유전자원의 평균 flavonoid 함량은 1,567 ㎎/100 g DW였으며, 함량 범위별로는 1,001-1,600 ㎎/100 g DW은 58.1%(43개 자원), 1,601-2,200 ㎎/100 g DW는 37.8%(20개 자원)의 분포를 보였다(Table 3; Fig. 4c). 또한, 평균 polyphenol 함량은 1,439 ㎎/100 g DW였으며, 유전자원의 59.
4c). 또한, 평균 polyphenol 함량은 1,439 ㎎/100 g DW였으며, 유전자원의 59.5%(44개 자원)는 1,001-1,500 ㎎/100 g DW의 함량 범위를 보였고, 37.8%(28개 자원)는 1,501-2,000 ㎎/100 g DW의 범위를 나타냈다(Table 3: Fig. 4d).
, 2016; RDA, 2003). 본 연구에서는 주성분의 고유값이 1 이상의 값을 보이는 제3주성분까지 전체 분산의 68.55%를 설명하는 것으로 나타났다. 제1주성분에는 rutin, flavonoid, polyphenol 등 화학형이 높은 비율을 보였으며, 제2 주성분에서는 종자 표현형인 종자길이, 제3주성분에서는 종자폭의 비중이 큰 것으로 분석되었다.
55%를 설명하는 것으로 나타났다. 제1주성분에는 rutin, flavonoid, polyphenol 등 화학형이 높은 비율을 보였으며, 제2 주성분에서는 종자 표현형인 종자길이, 제3주성분에서는 종자폭의 비중이 큰 것으로 분석되었다. 이러한 주성분분석 결과를 바탕으로 제1주성분은 종자화학형, 제2와 제3주성분은 종자표현형으로 나타냈다.
제1주성분에는 rutin, flavonoid, polyphenol 등 화학형이 높은 비율을 보였으며, 제2 주성분에서는 종자 표현형인 종자길이, 제3주성분에서는 종자폭의 비중이 큰 것으로 분석되었다. 이러한 주성분분석 결과를 바탕으로 제1주성분은 종자화학형, 제2와 제3주성분은 종자표현형으로 나타냈다.
또한, 종자의 표현형과 화학형의 주성분분석 결과(Fig. 5)에서도 가로축(종자화학형) 기준으로 보았을 때 오른쪽 영역에 위치한 flavonoid, polyphenol 및 rutin의 기여율이 높게 나타났으며, 세로축(종자표현형)을 기준으로는 위쪽 영역에 위치한 종자길이의 기여율이 높았다.
6에 나타냈다. 제1 주성분인 종자화학형을 많이 포함하고 있어 기능성이 우수한 유전자원으로는 HLB1005, HLB 1016, HLB1004, HLB1013, HLB1007, HLB1029등 6개 자원이, 제2주성분인 종자표현형을 많이 포함하고 있어 종자특성이 우수한 유전자원으로는 HLB1016, HLB1006, HLB1026, HLB1149, HLB1004등 5개 자원이 선발되었다. 최종적으로 유용성분 함량이 높으면서 종자 특성이 우수한 HLB1016과 HLB1004로서 2개 자원을 선발하였다.
7)에서는 74개 유전자원이 4개의 군집으로 구분되었다. 제I군에는 종자길이가 가장 짧고, 대부분 은백색이 종자색의 특징을 가지는 7개 유전자원이, 제II군은 종자크기가 가장 크고, 유시형이 많이 분포하는 특징을 보이는 9개 자원이, 제III군은 종자크기가 작고, 특이하게도 종자모양이 모두 달갈형인 25개 자원이, 제IV군은 종자폭이 좁고, 종자모양이 타원형으로 가장 많은 33개 자원으로 군집을 형성 하는 것으로 나타났다. 종자화학형을 기준으로 한 heatmap 분석(Fig.
9을 기준으로 5개 군집으로 분류되었다. 제I군에는 종자화학형이 가장 낮은 HLB1051의 1개 자원이, 제II군에는 다른 군에 비해 종자화학형이 비교적 낮으면서 종자크기가 보통인 13개 자원이, 제III군에는 가장 많은 유전자원인 37개 자원이 해당되며, flavonoid와 rutin 함량은 중간정도이면서 종자크기가 작은 자원이, 제IV군은 rutin 함량은 보통이지만 종자크기가 큰 유시형인 HLB1012와 HLB1005의 2개 자원이 포함되었다. 끝으로 제V군에는 20개 자원이 속한 군집으로 rutin 함량이 가장 높았던HLB1013 자원을 포함하여 화학형이 높고 종자길이가 짧은 자원들이 해당되었다.

후속연구

2), 가공시 껍질을 벗길 때 수율을 떨어뜨리는 요인으로 작용할 수 있다. 따라서, 이를 해결할 수 있는 품종개발 및 가공 기술의 개발이 필요할 것으로 판단된다.
, 2016). 따라서, 본 연구에서 도출된 쓴메밀 유전자원에 대한 유용성분 분석 정보와 재료는 향후 식의약 소재 개발에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
또한, 5개 자원(HLB1004, HLB1005, HLB1013, HLB1025, HLB1029)은 polyphenol 함량이 1,700 ㎎/100 g DW 이상으로 높았으나 2개 자원(HLB1003, HLB1056)은 1,000 ㎎/100 g DW 이하의 낮은 함량을 보였다. 본 연구에서 선발된 rutin과 quercetin의 함량이 높은 유전자원은 고기능성 품종육성 연구에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
이를 바탕으로 5개의 군집으로 구분할 수 있었으며, 유전자원을 구분하는 가장 중요한 형질로는 rutin, flavonoid 및 polyphenol이었다. 쓴메밀 유전자원 중 5개 자원(HLB1004, HLB1005, HLB1007, HLB1009, HLB1013)이 높은 rutin 함량을 보였으며, 이러한 유용자원들은 향후 기능성 육종소재 개발에 효과적으로 활용가능할 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	쓴메밀은 어디서 발견되었나?	쓴메밀은 중국 윈난성, 쓰촨성, 티베트, 파키스탄 북동부 지역에서 야생종과 재배종이 함께 발견되었다(Tsuji and Ohnishi, 2001). 최근에는 중국 남서부 산악지대, 인도 북부, 부탄, 네팔, 인도, 일본, 우리나라를 포함한 아시아 뿐만 아니라 러시아, 캐나다, 체코, 슬로베니아, 스웨덴 등 전 세계적으로 재배가 이루어지고 있다(Campbell, 1997; Kreft et al.
	쓴메밀이란?	쓴메밀(Fagopyrum tataricum Gaertner)은 일반메밀(Fagopyrum esculentum Moench)과 함께 식물분류학적으로 마디풀과, 메밀속(Fagopyrum)에 속하는 일년생 쌍떡잎식물이다(Ahmed et al., 2013; Chauhan et al.
	다변량분석의 적용 사례는?	, 2014; Nielsen and Munck, 2003). 적용 사례로는 홍화 자원의 지방산 조성 및 식물 형태적 특성 비교(Sung et al., 2011), 귀리 유전자원의 원산지별 농업적 특성 비교(Lee et al., 2019), 산초 및 초피의 화학형 분류(Chae et al., 2001), 옥수수 품종의 질적형질 비교(Chang et al., 2013), 벼 이삭과 수량 관련 형질 분석(Park et al., 2015), 딸기의 원예적 형질에 의한 품종 구분(Kim et al., 2009), 작약 품종별 향기 비교(Ahn et al., 2018) 등이 보고되었다.

참고문헌 (47)

Ahmed, A., N. Khalid, A. Ahmad, N.A. Abbasi, M.S.Z. Latif and M.A. Randhawa. 2013. Phytochemical and bio functional properties of buckwheat: A review. J. Agric. Sci. 152:349-369.
Ahn, M.S., P.H. Park, Y.N. Kwon, M. Mekapogu, S.W. Kim, E.Y. Jie, J.A. Jeong, J.T. Park and O.K. Kwon. 2018. Discrimination of floral scents and metabolites in cut flowers of peony (Paeonia lactiflora Pall.) cultivars. Korean J. Plant Res. 31:641-651.

원문보기 상세보기
Baniya, B.K., D.M.S. Dongol and N.R. Dhungel. 1995. Further characterization and evaluation of Nepalese buckwheat (Fagopyrum spp.) landraces: In Matano, T. and A. Ujihara (eds.), Current Advances in Buckwheat Research, Proc. 6th Int. Symp. on Buckwheat in Shinshu, 24-29 August, 1995 Shinshu University Press, Japan. Vol. I-III. pp. 295-304.
Bonafaccia, G., L. Gambelli, N. Fabjan and I. Kreft. 2003. Trace elements in flour and bran from common and tartary buckwheat. Food Chem. 83:1-5.

상세보기
Campbell, C.G. 1997. Buckwheat Fagopyrum esculentum Moench. International Plant Genetic Resources Institute, CAB International. pp. 3-93.
Chae, Y.A, J.S. Song and M.G. Cho. 2001. Identification of chemotypes in traditional aromatic pant resources Z. schinifolium Siebold et Zucc. and Z. piperitum DC. Korean J. Breed. Sci. 33:126-132.
Chang, E.H., K.J. Sa, J.H. Kim and J.K. Lee. 2013. Analysis of morphological characteristics among popcorn inbred lines. Korean J. Crop Sci. 58:267-273.

원문보기 상세보기
Chao, P.L., S. Hsiu and Y. Hou. 2002. Flavonoids in herbs: Biological fates and potential interactions with xenobiotics. J. Food Drug Anal. 10:219-228.
Chauhan, R.S., N. Gupta, S.K. Sharma, J.C. Rana, T.R. Sharma and S. Jana. 2010. Genetic and genome resources in buckwheat - present status and future perspectives. Eur. J. Plant Sci. Biotechnol. 4:33-44.
Chen, Q.F., X.Y. Huang, H.Y. Li, L.J. Yang and Y.S. Cui. 2018. Recent progress in perennial buckwheat development. Sustainability 10:536.

상세보기
Dewanto, V, W. Xianzhong and R.H. Liu. 2002. Processed sweet corn has higher antioxidant activity. J. Agr. Food Chem. 50:4959-4964.

상세보기
Fabjan, N., J. Rode, I.J. Kosir, Z. Zhang and I. Kreft. 2003. Tartary buckwheat (Fagopyrum tataricm Gaertn.) as a source of dietary rutin and quercitrin. J. Agric. Food Chem. 51: 6452-6455.

상세보기
Ferguson, A.R. 2007. The need for characterization and evaluation of germplasm: Kiwifruit as and example. Euphytica 154: 371-382.

상세보기
Folin, O. and W. Denis. 1912. On phosphotungstic phosphomolybdic compounds as color reagents. J. Biol. Chem. 12: 239-249.
Hertog, M.G.L., D. Kromhout, C. Aravanis, H. Blackburn, R. Buzina, F. Fidanza, S. Giampaoli, A. Jansen, A. Menotti, S. Nedeljkovic, M. Pekkarinen, B.S. Simic, H. Toshima, E.J.M. Feskens, P.C.H. Hollman and M.B. Katan. 1995. Flavonoid intake and long-term risk of coronary heart disease and cancer in seven countries study. Arch. Intern. Med. 155:381-386.

상세보기
Holasova, M., V. Fiedlerova, H. Smrcinova, M. Orsak, J. Lachman and S. Vavreinova. 2002. Buckwheat - the source of antioxidant activity in functional foods. Food Res. International 35:207-211.

상세보기
Huang, X.Y., F.J. Zeller, K.F. Hung, T.X. Shi and Q.F. Chen. 2014. Variation of major minerals and trace elements in seeds of tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum Gaertn.). Genet. Res. Crop Evol. 61:567-577.

상세보기
Hyun, D.Y., M. Rauf, S.K. Lee, H.C. Ko, S.J. Oh, M.C. Lee and Y.M. Choi. 2018. Comparison of growth characteristics and flavonoids content by different cultivation seasons in buckwheat germplasm. Korean J. Plant Res. 31:489-497.
Jiang, P., F. Burczynski, C. Campbell, G. Pierce, J.A. Austria and C.J. Briggs. 2007. Rutin and flavonoid contents in three buckwheat species Fagopyrum esculentum, F. tataricum and F. homotropicum and their protective effects against lipid peroxidation. Food Res. Int. 40:356-364.

상세보기
Joshi, B.D. and R.S. Rana. 1995. Buckwheat (Fagopyrum esculentum). In Williams, J.T. (ed.), Cereals and Pseudo Cereals, Champman and Hall, New York, US, pp. 85-127.
Keli, Y. 1992. Research on cultivated buckwheat germplasm resources in China. In Lin, R., M.D. Zhou, Y. Tao, J. Li and Z. Zhang (eds.), Proc. 5th Int. Symp. on Buckwheat, 20-26 August 1992, Taiyuan, China, Agricultural Publishing House. pp. 55-59.
Khorasani, S.K., K. Mostafavi, E. Zandipour and A. Heidarian, 2011. Multivariate analysis of agronomic traits of new corn hybrids (Zea mays L.). International J. Agri. Sci. 1:314-322.
Kim, D.Y., M.K. Yoon, T.I. Kim J.H. Kim and J.H. Kwack. 2009. Classification of strawberry germplasms based on horticultural traits and principal component analysis. Korean J. Hort. Sci. Tech. 27:636-643.
Kim, M.S., H.J. Lee, D.A. Yu, J.Y. Song, M. Nino, F. Nogoy, J.K. Kim, Y.S. So and Y.G. Cho. 2016. Classification of Korean rice varieties based on agro-morphological traits. Korean J. Breed. Sci. 48: 254-270.

상세보기
Kim, S.J., C.H. Lee, J. Kim and K.S. Kim. 2014. Phylogenetic analysis of Korean native Chrysanthemum species based on morphological characteristics. Sci. Horti. 175:278-289.

상세보기
Kim, S.J., H.B. Sohn, G.H. Kim, Y.Y. Lee, S.Y. Hong, K.D. Kim, J.H. Nam, D.C. Chang, J.T. Suh, B.J. Koo and Y.H. Kim. 2017. Comparison and validation of rutin and quercetin contents according to the extraction method of tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum Gaertn.). Korean J. Food Sci. Technol. 49:258-264.
Kim, S.J. and Y.H. Kim. 2018. Agricultural guide of buckwheat. Rural Development Administration, Jeonju, Korea. pp. 7-90.
Kitabayashi, H., A. Ujihara, T. Hirose and M. Minami. 1995. Varietal differences and heritability for rutin content in common buckwheat, Fagopyrum esculentum Moench. Japan J. Breed. 45:75-79.

상세보기
Koyama, M., C. Nakamura and K. Nakamura. 2013. Changes in phenols contents from buckwheat sprouts during growth stage. J. Food Sci. Technol. 50:86-93.

상세보기
Kreft, I., G. Bonafacci and A. Zigo. 1994. Secondary metabolites of buckwheat and their importance in human nutrition. Food Technol. Biotech. 32:195-197.
Lee, M.H., H.L. Kim, H.C. Rhee, Y.B. Kwack, H.M.P.C. Kumarihami and J.G. Kim. 2020. Evaluation of the genetic resources of kiwifruit with multivariate analysis. Horti. Sci. Tech. 38:569-581.
Lee, S.K., H.Y. Yoon, M.C. Lee, S.J. Oh, M. Rauf, O.S. Hur, N.Y. Ro, J.Y. Yi, D.Y. Hyun, G.T. Cho, H.C. Ko and Y.M. Choi. 2019. Comparison of the diversity of east Asian oat (Avena sativa L.) genetic resources by origins, considering major nutritional ingredients and agronomic traits. Korean J. Breed. Sci. 51:9-19.

상세보기
Li, J., F. Gong and F. Li. 2016. Hypoglycemic and hypolipidemic effects of flavonoids from tartary buckwheat in type 2 diabetic rats. Biomed. Res. 27:132-137.
Li, S.Q. and Q.H. Zhang. 2001. Advances in the development of functional foods from Buckwheat. Crit. Rev. Food Sci. Nutr. 41:451-464.

상세보기
Liu, C.L., Y.S. Chen, J.H. Yang and B.H. Chiang. 2008. Antioxidant activity of tartary (Fagopyrum tataricum (L.) Gaertn.) and common (Fagopyrum esculentum Moench) buckwheat sprouts. J. Agric. Food Chem. 56:173-178.

상세보기
Merendino, N., R. Molinari, L. Costantini, A. Mazzucato, A. Pucci and G. Bonafaccia. 2014. A new ‘functional’ pasta containing tartary buckwheat sprouts as an ingredient improves the oxidative status and normalizes some blood pressure parameters in spontaneously hypertensive rats. Food Function 5:1017-1026.

상세보기
Nam, T.G., S.M. Lee, J.H. Park, D.O. Kim, N.I. Baek and S.H. Eom. 2015. Flavonoid analysis of buckwheat sprouts. Food Chem. 170:97-101.

상세보기
Nielsen, J.P. and L. Munck. 2003. Evaluation of malting barley quality using exploratory data analysis. I. Extraction of information from micromalting data of spring and winter barley. J. Cereal Sci. 38:173-180.

상세보기
Park, H.S., K.Y. Ha, K.Y. Kim, J.K. Nam, M.K. Baek, J.J. Kim, J.M. Jeong, Y.C. Cho. J.H. Lee, B.K. Kim and S.N. Ahn. 2015. Development of high-yielding rice lines and analysis of panicle and yield-related traits using doubled haploid lines derived from the cross between Deuraechan and Boramchan, high-yielding japonica rice cultivars in Korea. Korean J. Breed. Sci. 47:384-402.

상세보기
Park, M.W., Y.S. Chung and S.H. Lee. 2016. Quality changes in tomato fruits caused by genotype and environment interaction. Horti. Sci. Technol. 35:361-372.
Rauf, M., H.Y. Yoon, S.K. Lee, D.Y. Hyun, M.C. Lee, S.J. Oh and Y.M. Choi. 2019. Evaluation of sprout growth traits and flavonoid content in common and tartary buckwheat germplasms. Plant Breed. Biotech. 7:375-385.

상세보기
Rice-Evans, C., N. J. Miller and G. Paganga. 1996. Structure antioxidant activity relationships of flavonoids and phenolic acids. Free Rad. Bio. Med. 20:933-956.

상세보기
R Studio Team. 2019. R Studio: Integrated development for R. R Studio, Inc., Boston, Massachusetts, U.S.A. URL http://www.rstudio.com.
Sung, J.S., J.B. Kim, H.N. Yoon, J.W. Jeong, J.H. Park, H.J. Baek, J.H. Lee, C.G. Park, M.K. Huh and G.T. Cho. 2011. Comparison of plant morphological traits and fatty acids by GC-MS in collected genetic resources of Carthamus tinctorius L. Korean J. Intl. Agri. 23:306-314.
SAS. 2019. SAS User's guide. Statistics, Version 9.4, SAS Institute Inc, Cary NC.
Tsuji, K. and O. Ohnishi. 2001. Phylogenetic relationships among wild and cultivated tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum Gaert.) populations revealed by AFLP analyses. Genes Genetic Systems 76:47-52.

상세보기
Wang, L., X. Yang, P. Qin, F. Shan and G. Ren. 2013. Flavonoid composition, antibacterial and antioxidant properties of tartary buckwheat bran extract. Ind. Crop. Prod. 49:312-317.

상세보기

저자의 다른 논문 :

활용도 분석정보

상세보기

다운로드

내보내기

활용도 Top5 논문

해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다.
더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증