초록 ▼

Ⅳ. 연구개발 결과
제1-1 세부
1. sugary-2 (su2) 유전자 발굴 및 기능 확인
2. 고식미 품종 특이적 염기서열 및 염색체상의 위치 확인
3. staygreen 돌연변이체의 작물학적 특성 조사 및 계통 육성
4. 자포니카, 인디카 벼의 식미 마커 추가 개발(개량)
5. 다수성 관련 dep3 유전자 지도 작성 및 분리
6. 벼 전분 생합성 관여 RSUS3 유전자의 SNP와 haplotype 다양성 확인
7. 분자마커 지원서비스: 7개 기관에 22,682점의 분자 마커 분석 지원

Ⅳ. 연구개발 결과
제1-1 세부
1. sugary-2 (su2) 유전자 발굴 및 기능 확인
2. 고식미 품종 특이적 염기서열 및 염색체상의 위치 확인
3. staygreen 돌연변이체의 작물학적 특성 조사 및 계통 육성
4. 자포니카, 인디카 벼의 식미 마커 추가 개발(개량)
5. 다수성 관련 dep3 유전자 지도 작성 및 분리
6. 벼 전분 생합성 관여 RSUS3 유전자의 SNP와 haplotype 다양성 확인
7. 분자마커 지원서비스: 7개 기관에 22,682점의 분자 마커 분석 지원
8. 분자마커 활용 워크숍 5회 진행, 100여명 수료
제1-2 세부
1. 작물 품질 육종을 위한 생화학 성분 분석 기술 개발
1) 현미, 유색미 등 곡류의 GABA 분석법 확립
2) 콩 등에서 isoflavone (7종) 동시분석법 확립
3) 베리류의 anthocyanin (7종) 동시분석법 확립
4) 십자화과 식물의 glucosinolates (11종) 동시분석법 확립
5) 과일 등의 당류 (5종) 동시 분석법 확립
6) 포도의 resveratrol 분석법 확립
7) 과일 등의 유기산 성분 (7종) 동시분석법 확립
8) 인삼의 ginsenosides (15종) 동시분석법 확립
9) 가시오가피의 eleutherosides (2종) 동시분석법 확립
2. 민간육종가의 요구에 의한 기능성 생화학 성분 분석 기술 추가 개발
1) 수박, 멜론 등에서 lycopene, β-carotene (2종)동시 분석법 확립
2) 고추의 capsaicin, dihydrocapsaicin, capsiate, dihydrocapsiate (4종) 동시 분석법 확립　
3) 파프리카에서 apigenin-7-glucoside 분석법 확립
4) 양파의 quercetin 성분 분석법 확립
5) 쌀 등 곡류의 아미노산 (28종) 동시분석법 확립
3. 생화학 성분 분석 지원 서비스
: 5년 동안 민간육종가, 대학, 공기업 등 20개 기관에 24개 작물에 대한 기능성 성분 21종을 서비스하여 총 7,441점의 분석 서비스를 지원함
4. 분석법 표준화 SOP(Standard Operating Procedures) 마련
: 작물 품질 육종을 위한 다양한 생화학 성분 분석 기술을 확립하고 확립된 분석법의 표준작업지침(SOP)을 마련함
제1-3 세부
1. 고추 분자마커 분석 서비스 76,613점 수행
: 고추의 형질 연관 마커(웅성불임성, 병 저항성 및 매운맛 등 20여 가지)를 18개 국내외 종자회사 대상으로 마커분석 지원 서비스를 수행. 매년 목표량을 상회하여 최종 목표량(55,000점) 대비 39.2%(21,613 점)를 초과달성.
2. L 대립유전자 구별 분자마커 세트 개발 및 실용화
: 고추 TMV 이병성(L+) 및 저항성 대립유전자(L1, L2, L3, L4) 특이적인 분자마커 개발. 상용고추 53종의 L 유전형 조사 및 외부 분석을 통해 L 연관 마커를 실용화함.
3. 고추 분자표지 multiplexing 기술 개발
: 분석 서비스 비용을 절감하고자 수요가 많았던 마커를 중심 multiplexing 기술 도입을 시도함. 조사한 15개 조합 가운데 PR-CAPS와 M3-CAPS 조합만이 multiplex용으로 적합한 것으로 판명됨.
4. 기 개발된 고추 마커를 HRM 마커로 전환
: multiplexing 기술의 적용 효율이 낮아 분석 속도 향상이 가능한 HRM 마커 개발로 목표를 수정. Rf, 역병, msk, CMV 저항성 분석용 STS 마커를 HRM 마커를 개발함. 기존 STS 마커와 함께 분리됨을 확인하고 이후 분석서비스에 활용함.
5. 고추 매운맛 함량 조절유전자와 연관된 분자마커 개발 및 실용화
- 신미 함량과 관련된 다양한 소재를 탐색하던 중 신미 함량을 낮추는 계통(135BG)을 발견. 유전분석을 수행한 결과 주동 단일 우성 유전자가 존재하는 것으로 확인됨. 집단 육성 및 BSA-AFLP를 수행. 다형성 보인 후보조합 가운데 일부를 STS 또는 SNP(HRM) 분자표지로 전환함. 이들 가운데 주동 유전자와 연관된 167908-2-CAPS 마커를 개발하였으나, 보다 가까운 마커 개발 위해 QTL mapping 수행하여 주동 유전자를 포함한 minor QTL과 연관된 분자표지 찾음.
- Pun1 유전자가 없는데 교배시 매운맛 함량을 높이는 계통 HP1을 2년간 두 개집단에서 유전분석한 결과 HP1이 잠재적으로 매운맛을 높게 만드는 우성유전자를 가지고 있으나 매운맛은 양적으로 유전함을 확인.
제2-1 세부
1. 고려인삼 품종구분 마커 개발 및 실용화
1) 발현 유전자 유래 SSR 프라이머 123쌍 개발 및 22개의 국내인삼 내 차이를 보이는 마커 개발
2) 발현유전자 유래 마커 기능 검색하여 대사 관련 마커 37개 확인
3) 발현 유전자 서열 유래 SNP 탐색 및 90개의 dCAPS 프라이머 개발
4) 발현 유전자 유래 SSR-HRM 마커 6개 개발
5) RAPD 프라이머 700쌍을 이용한 마커 조사
6) 천풍, 연풍 간 다형성을 보이는 23쌍의 유전체 서열 기반 SSR 마커 개발
7) 고려인삼 모든 상용품종인 9품종 구별을 위한 마커조합 개발
2. 고려인삼 품종구분 마커를 이용한 인삼 육종 및 종자보급체계 지원
1) SSR-HRM 마커를 이용해 658개의 천풍 품종 순도 검정
2) 품종구분용 마커를 이용한 1576점의 실용적 분석 서비스 지원
3. 엽록체 염기서열 분석을 이용한 인삼 및 근연종 마커 개발
1) 등록된 9품종의 엽록체 염기서열 완성 및 변이지역 확인
2) 고려인삼, 미국삼, 중국삼 구별 가능한 마커 개발
3) 오가과, 산형과 근연종 구별을 위한 후보 마커 개발
4. 품종구분 마커를 이용한 인삼 가공 제품 내 기원 판별 확인
5. 벼 종자 미량단백질 프로파일링화
1) 형질전환체 생산, western blot, ELISA 방법 이용하여 항체 생산
2) Protein Disulfide Isomerase (PDI) Binding protein (BIP), Rice Endosperm bZIP (REB) 단백질을 코딩하는 유전자가 파괴된 돌연변이체를 real time RT-PCR과 western blot 방법을 이용해서 선발
3) 각각 PDI, BIP, REB 단백질에 의해서 함량이 조절되는 단백질 동정
4) 단백질체학을 통한 고식미 또는 저식미 특이적 단백질 동정
6. 배추 베타카로틴 생합성 관련 분자마커 개발
1) 오렌지 내엽색 및 prolycopene 고함량 배추 판별용 분자 마커 3종 개발
2) 분자 마커를 이용한 배추 계통간 변이 탐색 및 육종 시스템 구축
7. 콩 종실 phytate함량 유전자원 수집 및 유전집단 양성
제2-2 세부
1. 배추 유묘 단백질체 3,009 단백질 동정.
동정된 단백질들은 pI value 가 5∼7 사이의 단백질이 가장 많았고, 8 이상의 단백질도 50% 이상 동정되었는데, 이는 기존의 2D –PAGE 연구 기술에서 동정하기 힘든 단백질로, 본 연구진의 shotgun proteomics 분석에서 대량의 basic 배추 단백질들이 동정되었음.
2. 배추 건조 스트레스 반응 단백질체 발현량 조사.
건조자극에 반응하여 단백질체의 발현 변화 양상을 조사하여, heat shot protein, pigment biosynthetic process, transcription factor등의 단백질들이 특이 반응 하는 것을 확인하였고, 이들 단백질의 건조저항성 관여 가능성을 제시함.
3. 내건성관여 후보 단백질(유전자) 정보 제공.
Bra008737 Bra034402 Bra036764, Bra017055 Bra000144 Bra005019 유전자의 건조 저항성 후보유전자로 선발하였으며 이중 Bra008737 정보를 벼 과발현형질전환체 육성 연구에 제공함.
제2-3 세부
1. DRD 계통 및 Dixielee에서 라이코핀 함량 측정을 통해 고함량 라이코핀 수박 유전자원을 규명함.
2. 라이코핀 함량분석 및 육종을 통하여 DRDSBA 등 많은 수의 고함량 라이코핀 관련 수박 계통을 개발하였음.
3. 라이코핀 함량이 높고 품질이 우수한 리코스위트 1호, 리코스위트 2호, 리코후레쉬 1호, 리코후레쉬 2호 수박을 개발하였고 품종보호 출원함.
4. 리코스위트 1호에 대한 품종보호등록(제4887호)
5. 리코후레쉬 2호 베트남 수출(2013. 8. 31) US$3,000 달성
6. 태국에서 건기, 여름, 우기 작형에서 안정적인 수박 세대 진전 체계 수립
7. 수박 고함량 라이코핀 분자마커개발을 위한 4세트의 NILs 개발
8. RAPD, AFLP, SRAP 분석을 통하여 총 32개의 예비마커 중에서 11개의 마커가 2개의 계통에서 polymorphim을 보이는 것을 확인함.
9. Candidate gene search를 통해 라이코핀 생합성과 연관 있는 21쌍의 분자마커를 설계함.
10. 보다 근접하고 확실한 분자마커개발을 위하여 고함량 라이코핀 NIL인 SBA, DRDSBA, 45NC, DRD45NC 그리고 고함량 라이코핀 유전자원인 DRD의 resequencing을 추진 중임.
11. MAS + 세대진전을 활용하여 24개월 안의 품종개발시스템, MAS+ MAB + 세대진전을 활용한 16개월 안의 품종개발시스템이 제안됨.

Abstract ▼

Ⅲ. Results summary of this research project
1. We serviced molecular marker analysis, 99,295 samples, and biochemical analysis, 7,441 samples to 40 seed companies and other breeding institutes for last 5 years. In addition, we developed 10 types of 188 molecular markers and established 92 biochem

Ⅲ. Results summary of this research project
1. We serviced molecular marker analysis, 99,295 samples, and biochemical analysis, 7,441 samples to 40 seed companies and other breeding institutes for last 5 years. In addition, we developed 10 types of 188 molecular markers and established 92 biochemical analysis methods. Those developed markers and methods used in analysis services directly. As a support project group, we also held the education program workshop every year to improve understanding about molecular breeding and those workshops contributed to expand the base of individual molecular breeding. We made 7 text books for education workshops, these books are valuable references with standard analysis method of biochemicals as a manual of our project group.
2. The main result of the development area is summarized as follows.
In part of ‘Rice marker development’, we developed the japonica marker set for eating quality evaluation and added indica marker set. Thus, it became possible to evaluate of eating quality in both cultivated rice, and related genes were elucidated.
Analytical methods were established for functional/bioactive biochemicals which other analytical institute does not offer related analytical service. The better analytical technology was developed by establishing of multi-compound analytical methods being different from other analytical institute and analytical service was offered for many functional/bioactive biochemicals using the established analytical methods. We developed and established 92 biochemicals analysis method for 5 years. Low cost analytical services were offered for many functional/bioactive biochemicals to contribute to the establishment and activation of crop quality breeding research bases of industry/academia/government/research institute/private sectors. The established analytical technology and Know-How could be utilized for high technology plant metabolomics research in crop physiology/breeding area.
A marker set for differentiating L alleles (L+, L1, L2, L3, and L4) was successfully developed and applied to screen TMV resistance in 53 commercial F1 hybrids and the samples breeders have. In order to reduce the cost and improve marker analysis service, a multiplexing marker (PR-CAPS and M3-CAPS) and four HRM markers were also developed and applied to test Rf, msk, a major QTL of root rot disease, and cucumber mosaic virus resistance. Genetic study showed that a decreased pungency was controlled by a major QTL (LP gene) which was located on the pepper chromosome 12 with minor QTL. Some markers were linked to the LP gene and minor QTL. High pungency was quantitatively controlled by one major and other QTLs.
we developed DNA makers of Korean ginseng and marker combination set for cultivar authentication. Using NGS technology, we completed the chloroplast genomes and rDNA sequences of nine Panax ginseng cultivars and Panax-related medicinal crops. After comparative analysis of these chloroplast genomes, we developed cultivar-specific and species-specific DNA markers based on sequence variation. We also established DNA extraction method from ginseng commercial products, and we investigated several products with developed markers. It can be used in pure line selection, F1 hybrid test and selection of off-type, so we expected that it will promote ginseng breeding and seed industry.
Carotenoids are color pigments that are important for protection against excess light in plants and essential sources of retinols and vitamin A for animals. We investigated carotenoid contents and responsible gene of Brassica rapa with orange-colored (OC) inner leaves. OC phenotype was controled by a single recessive gene, BrCRTISO1, and OC cultivar were enriched in lycopene-like compounds. Genomic sequence analysis revealed that BrCRTISO1 of the OC cultivar had many sequence variations, such as SNPs and InDels, compared to that of the YE cultivar. We developed three molecular makers based on the polymorphic regions within BrCRTISO1 and applied those for the identification of OC phenotype in B. rapa breeding.
The advantage of proteomic study is to provide the global snapshot inside of plant cell, which can be used to screen the useful proteins against various stress. In this research project, drought stress were treated to napa cabbage and then the proteome expression pattern were monitored from the 0 hour time point, 24 hours after heat treatment, and 48 hours after heat treatment. By merging all of the analyzed samples, we identified 3,009 non redundant proteins in the shoot of 3 week old napa cabbage, which is the deepest protein identification in the napa cabbage proteome studies. By comparing proteome expression levels during drought stress, specifically expressed 440 proteins were detected. From the clustering and GO analysis, we provide candidate proteins for the resistance of drought stress such as annexin, transcription factor, and heat shock proteins.
We identified 2 high lycopene watermelon germplasms, such as DRD and Dixielee, develop many high lycopene inbred lines and hybrids including 4 commercial hybrids. Among commercial hybrids, one hybrids gains Plant Variety Protection right by the Korean government and commercial seeds of Lycosweet No.2 began to export to foreign countries such as Vietnam. We also develop very useful population and NILs have been used to develop molecular markers related high lycopene trait. Through 4 years trials in Thailand, very efficient and stable shuttle breeding systems was set-up and this system will be integrated with MAS/MAB system for efficient and fast breeding system.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 4
• 영문요약문 ... 12
• 영문목차 ... 16
• 목차 ... 17
• 제1장_연구개발 과제의 개요 ... 18
• 제2장_국내외 기술개발 현황 ... 23
• 제3장_연구개발 수행 내용 및 결과 ... 33
• 1절 작물 품질육종을 위한 분자마커 개발 검증 및 지원 서비스 ... 33
• 2절 작물 품질 육종을 위한 생화학 성분 분석 기술 개발 및 지원 서비스 ... 71
• 3절 고추에서 분자마커 분석 서비스 지원 및 TMV 저항성 L 유전자좌와 매운맛 함량 조절유전자 연관 마커 개발 ... 294
• 4절 약용 및 식량작물의 고품질 육종 분자표지 개발 ... 319
• 5절 omics 기술을 활용한 배추 환경내성 마커 개발 및 유전자 동정 ... 407
• 6절 수박 고함량 라이코핀 분자마커 개발 및 이를 이용한 수박 품종개발 시스템 구축 ... 421
• 제4장_ 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 494
• 제5장_연구개발 성과 및 성과 활용 계획 ... 499
• 제6장_연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 527
• 제7장_연구시설 장비 현황 ... 528
• 제8장_참고문헌 ... 528
• 별첨 ... 540
• 끝페이지 ... 615