[논문]Schisandra nigra Max.에서 암그루에 연관된 SCAR 마커의 개발

한효심; 정재성

doi:10.5352/jls.2021.31.6.537

Schisandra nigra Max.에서 암그루에 연관된 SCAR 마커의 개발
Development of a Female-associated SCAR Marker in Schisandra nigra Max. 원문보기

생명과학회지 = Journal of life science, v.31 no.6, 2021년, pp.537 - 542

초록
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자웅이주 식물로 알려진 Schisandra nigra Max. (흑오미자)는 우리나라 제주도에 자생하고 있으며, 열매를 얻기 위해 일부 농가에서 재배되고 있다. 열매 생산을 위해서는 수그루에 비해 암그루의 가치가 더 높기 때문에 묘목단계에서 일찍 성별을 아는 것은 중요하다. 이 연구에서는 S. nigra의 유전체에서 암그루에 특이적인 부위에 관련된 SCAR 마커를 개발하였다. 120개의 무작위로 구성된 RAPD 프라이머 중에서 OPB-03 프라이머가 암그루에서 749 bp의 밴드를 안정적으로 증폭시켰다. 암그루 특이적인 PCR 산물을 분리하여 클로닝한 뒤 염기서열을 결정하였다. 이 암그루 특이적인 절편을 탐침으로 사용한 Southern hybridization에서 암그루에서만 양성반응이 나타나고 수그루에서는 잡종화가 일어나지 않았다. 이러한 결과는 749 bp의 DNA 절편이 암그루의 유전체에는 존재하지만, 수그루에는 없음을 시사하였다. RAPD 마커로부터 암그루에서만 436 bp를 증폭시키는 SCAR 프라이머를 설계하였다. 이 프라이머 쌍은 암그루와 자생지에서 수집한 4개의 자웅동주 식물에서만 예상되었던 크기의 DNA 절편을 증폭하였다. 이 연구에서 개발된 SCAR 마커는 묘목 단계에서 암꽃이 피는 개체를 선발하는데 사용될 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Schisandra nigra Max., a dioecious plant native to Jeju Island in Korea, is cultivated on a small scale for fruit production. As fruit-producing female individuals are generally considered to be more valuable than male, early identification of plant sex at the seedling stage is important. In this study, a sequence-characterized amplified region (SCAR) marker associated with a female-specific region in the genome of S. nigra was investigated. Of 120 randomly amplified polymorphic DNA (RAPD) primers, one primer (OPB-03) consistently amplified a 749 bp band in female plants. The female-specific PCR product was isolated and cloned, and the nucleotide sequences were then determined. Southern hybridization performed using the female-specific fragment as a probe produced positive signals only in genomic DNA from the female plants. This result revealed that the 749 bp segment of DNA was present in the genome of female plants but absent in the genome of male plants. A SCAR primer pair was designed based on the RAPD marker to amplify a 436 bp fragment in the genomic DNA of female plants. This primer pair amplified the expected size of DNA fragment in female plants and four monoecious individuals collected from a natural population. The SCAR marker identified in this study can be used to distinguish female-flowering individuals at the seedling stage.

주제어

표/그림 (4)

그림 Fig. 1. Identification of female-specific RAPD marker. DNA samples obtained from individuals of male and female were amplified by PCR with the primer OPB-03. Lane M, molecular size markers; lane 1-3, male plants of S. nigra; lane 4-6, female plants of S. nigra; lane 7, DNA fragments of recombinant plasmid digested with EcoRІ.
그림 Fig. 2. Southern hybridization of male and female plants DNA with a female specific probe. (A) Electrophoresis of S. nigra DNA digested with EcoRI and HindIII through a 0.8% agarose gel. (B) Results of Southern-blot analysis. Lane M, molecular size markers; lane 1-3, male plants; lane 4-6, female plants.
그림 Fig. 3. Nucleotide sequences of the female-specific RAPD marker. The female-specific SCAR primers are shaded and underlined. This primer set was designed to amplify a 436 bp fragment internal to the 749 bp of the RAPD marker.
그림 Fig. 4. Validation of sex-specific SCAR markers. Female- and male-specific primers were used for PCR with genomic DNA of S. nigra. The female primers amplified a fragment of 436 bp in female and monoecious plants (A), while the male primers produced a 459 bp in male and monoecious plants (B). Lane M, size marker, 100 bp ladder; lane 1-4, male plants; lane 5-8, monoecious plants; lane 9-12, female plants.

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