보고서 정보
주관연구기관 |
국립식량과학원 National Institute of Crop Science |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2014-02 |
과제시작연도 |
2011 |
주관부처 |
농촌진흥청 Rural Development Administration(RDA) |
등록번호 |
TRKO201400011360 |
과제고유번호 |
1395022917 |
사업명 |
국책기술개발 |
DB 구축일자 |
2014-07-26
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201400011360 |
초록
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Ⅳ. 연구개발결과
기내 저온처리를 통한 내한성 유채 계통 조기선발 조건을 확립하기 위해, 40~60일 육묘한 유채 유묘를 – 9℃ 등 여러온도에서 24시간 저온처리하고 20일 후 생존율을 조사하였으며, 세포 내 proline 함량과 세포물질 유출에 따른 전기전도도 (electrical conductivity) 의 변화 등을 조사하여 저온처리 후 생존율이 60% 이상인 8516-B-5-6-5-1 등 10계통을 선발 하였고, 포장재배(강원, 충북, 무안)를 통해 월동율이 높은 계통을 중심으로 내한성이 강한 유채 계통선발 월동율이
Ⅳ. 연구개발결과
기내 저온처리를 통한 내한성 유채 계통 조기선발 조건을 확립하기 위해, 40~60일 육묘한 유채 유묘를 – 9℃ 등 여러온도에서 24시간 저온처리하고 20일 후 생존율을 조사하였으며, 세포 내 proline 함량과 세포물질 유출에 따른 전기전도도 (electrical conductivity) 의 변화 등을 조사하여 저온처리 후 생존율이 60% 이상인 8516-B-5-6-5-1 등 10계통을 선발 하였고, 포장재배(강원, 충북, 무안)를 통해 월동율이 높은 계통을 중심으로 내한성이 강한 유채 계통선발 월동율이 높은 계통 (충북 10%이상, 무안 80%이상) 8511-B-13-1-4-2 등 4계통을 선발하였다. 선발한 내한성 유채 계통은 품종 및 1대잡종 육성에 중간모본이나 화분친으로 활용할 계획이다.
- 유채 EST-SSRs 분자마커 개발 : NCBI에 등록되어 있는 643,947개의 EST 서열 중 20bp(2bp SSR motif 10회 이상 그리고 3bp SSR motif 7회 이상)보다 긴 repeat motif length를 포함하는 303개 서열을 동정하였으며 각 서열로부터 PCR 증폭을 위한 primer set이 제작되었다. 303 primer 조합의 PCR 분석 결과를 토대로 234개의 primer 조합으로 구성되어진 Brassica species 분석용 EST-SSR primer set과 142개 primer 조합으로 구성되어진 유채 품종/계통 분석용 EST-SSR primer set을 제작하였다.
- 유채 고유 분자마커 개발 기술 확립 : 유채 게놈으로부터 CACTA 전이인자와 Pong 전이인자를 동정하고 이들 서열을 활용하여 마커생성 기술인 유채 transposon display (TD) 분석기술을 성공적으로 개발하였다. TD 분석기술은 전이인자의 insertion polymorphism을 활용하여 분자마커를 생성하는 기술로 개발된 분자마커들은 SCA R marker 전환이 용이하다는 장점을 가지고 있다. 본 연구팀은 이 분석기술을 Ti-SCAR라 명명하였으며, 추후 유채를 포함한 작물 분자육종 연구에 매우 유용하게 활용되어질 것으로 사료된다.
- 국내 육성 유채 품종/계통 감별 SCAR 분자마커 개발 : Ti-SCAR 기법을 사용하여 국내에서 육성된 유채 6 품종들의 감별을 위한 분자마커 개발을 시도하였으며 그 결과 각 품종만 검출이 가능한 다수의 분자마커들을 확보하였다. 추후 국내에서 육성된 우량 유채 품종/계통들의 보호를 위하여 매우 유용하게 활용되어 질 것으로 기대된다.
- 신규 마커를 활용한 국내 육성 유채 품종/계통 fingerprinting 분석 : 본 연구에서 개발된 EST-SSR, CACTA-TD, 그리고 Pong-TD 분석기술을 사용하여 국내 육성 유채 110 품종/계통들의 phylogenetic dendrogram 작성을 완료하였다. 이 결과는 향후 F1 유채 품종 육성을 위한 기초자료로 유용하게 활용되어질 것이다.
- 내한성 관련 분자마커 개발 : CACTA-TD 그리고 Pong-TD 분석으로 내한성이 강한 유채 품종/계통에만 존재하는 PCR 단편 34개와 내한성이 약한 유채 품종/계통에만 존재하는 PCR 단편 25개를 동정하였다. 이들은 모두 SCAR 마커로 전환되어졌으며 현재 효율성을 재검증 중에 있다.
- 내한성 관련 유전자 동정 및 발현 분석 : NCBI에 저장되어있는 유채 전사체정보와 RT-PCR 기법을 활용하여 저온 처리 시 발현이 증가하는 transcription factor (TF) 유전자 16개를 동정하였으며 이들 중 14개의 유전자는 5’ and 3’ RACE를 수행하여 full-length cDNA 서열을 확보하였다.
Abstract
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Low temperature condition is most important of the primary stress factors during the winter season that affects plant growth, overwintering rates and seed yield of rapeseed. The purpose of this study was to determine of lethal low temperature conditions and selection of low temperature resistant cul
Low temperature condition is most important of the primary stress factors during the winter season that affects plant growth, overwintering rates and seed yield of rapeseed. The purpose of this study was to determine of lethal low temperature conditions and selection of low temperature resistant cultivar for the stable cultivation of rapeseed in the southern region of Korae. After low temperature treatments at – 9℃, ‘Naehan’and ‘Tamla’ were showed the most low temperature resistance. After the low-temperature treatment, the proline content in rapeseed cultivars had a gradually increasing compared with non-low temperature treatment of rapeseed varieties. The cell injury for low-temperature treatment was estimated by the electrolyte leakage test of leaf discs. Electrolyte leakage of low temperature treatments rapeseed plants increased with decreasing temperature. Electrolyte leakage of low temperature treatments rapeseed plants significantly increased at – 7℃, compared to – 6℃. The highly significant differences on proline and electrolyte leakage for low temperature resistant were found among tested rapeseed varieties. After low temperature treatments and field test during winter season, ‘Naehan’ had the most low temperature resistance followed by‘Tamla’,‘8511-B-13-1-4-2’, ‘76152-B-2-8-4-9-3’ and ‘J8634-B-30’.
Canola (rapeseed) (Brassica napus) is an important oil seed crop. It is on second position in the oil seed crop behind to soybean and has been brought much attention these days as the alternate biofuel source to replace the fossil fuels. However, the unpredictable and rapid weather patterns these days require more secure and sustainable production of the crop. Because rapeseed is a cross-fertilization crop, systematic seed production and cultivar management are highly required for this crop. Thus, this research project was carried out to develop molecular markers (SNPs, SSR, transposon markers etc.,) to establish an efficient method for molecular breeding of rapeseed, which will be much helpful to protect Korean rapeseed varieties from foreign lines and efficient breeding protocol for new cultivars.
1. Develop the EST-SSRs: We isolated 643,947 rapeseed EST sequences from NCBI data base. Of the isolated ETSs, 303 ESTs were selected on the selection threshold of having longer than 20 bp of SSR motifs (> 10 repeats of 2 bp motif, > 7 repeats of 3 bp). PCR primers were designed for the 303 EST-SSRs. For Brassica species analysis, 234 primer pairs were selected; for fingerprinting or distinguishing cultivars, 142 primer pairs were selected.
2. Developing protocol for noble rapeseed molecular markers: We mined CACTA and Pong transposons from rapeseed sequence database from NCBI. On the basis of the genomic sequences of these transposons, primers were designed for transposon display (TD) analysis. From the obtained TD molecular markers, we isolated polymorphic markers among the rapeseed cultivars and converted them to sequence characterized amplified region (SCAR) markers. We named the protocol as transposon insertion-SCAR (TI-SCAR) and the TI-SCAR markers protocols were very efficient in developing noble SCAR markers in the polyploidy crops.
3. Development of TI-SCARs for Korean rapeseed cultivars: We tested 6 Korean rapeseed cultivars to test our TI-SCAR markers and developed several TI-SCARs. These developed TI-SCARs will be highly useful for cultivar protection, germplasm management, molecular breeding in rapeseed.
4. Fingerprinting analysis of the Korean rapeseed cultivars and landraces: We applied the EST-SSRs, CACTA-TD, and Pong-TD for genetic diversity and fingerprinting analyses of the 110 rapeseed lines, and obtained highly refined a phylogenetic dendrogram that will be highly useful in developing F1 hybrids and molecular breeding in rapeseed.
5. Development of molecular markers for cold tolerance: CACTA-TD and Pong-TD derived were utilized for cold tolerance in rapeseed. We successfully isolated 34 PCR fragments specific for cold-tolerant lines and 25 PCR fragments specific for cold-intolerant lines. The markers were all converted to SCARs that will be further utilized in brassica breeding projects.
6. Isolation of genes that are expressing in cold treatment: We searched NCBI Brassica databse to isolate transcriptomes that are highly expressed in cold stress. We isolated 16 transcripts that are encoded transcription factors. Of the 16 transcripts, w isolated 14 full-length cDNAs by 5’- and 3’-RACE analysis. The expression profiles of the 14 transcripts were corresponded to the cold-treatment, thus, they were deposited to GenBank.
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제출문 ... 2
- 요약문 ... 3
- SUMMARY ... 6
- 목차 ... 8
- 제 1 장 서 론 ... 9
- 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 10
- 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 12
- <제1세부과제 : 유채 스트레스 내성 유망계통 선발 시스템 확립> ... 12
- <제1협동과제 : 유채 품종판별 및 스트레스 내성 마커 개발> ... 26
- 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ... 58
- 1절 : 목표대비 달성도 ... 58
- 2절 : 정량적 성과(논문게재, 특허출원, 기타) ... 58
- 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 59
- 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 59
- 제 7 장 기타 중요 변동사항 ... 59
- 제 8 장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구장비 현황 ... 59
- 제 9 장 참고문헌 ... 60
- 끝페이지 ... 63
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