초록 ▼

Ⅳ. 연구개발결과
1. 국내 및 수출용 오이 품종 육성
1) 내병성, 내냉서 계통 육성
흰가루병저항성 유묘검정과 포장검정을 통해 원예적 형질이 우수한 3개 계통을 선발하였다. 선발된 계통을 이용하여 분자표지 매핑집단을 육성하였으며 저항성 계통 육성을 위한 자원으로 이용하였다.
내냉성 자원을 선발하기 위해 국내외 시판 품종들과 520개 육성 계통을 대상으로 실내 유묘검정과 포장검정을 통해 4개의 내냉성 계통을 선발하였다. 선발된 계통을 이용하여 분자표지 개발을 위한 매핑집단을 육성하였고 내냉성 계통 육성에 도입하

Ⅳ. 연구개발결과
1. 국내 및 수출용 오이 품종 육성
1) 내병성, 내냉서 계통 육성
흰가루병저항성 유묘검정과 포장검정을 통해 원예적 형질이 우수한 3개 계통을 선발하였다. 선발된 계통을 이용하여 분자표지 매핑집단을 육성하였으며 저항성 계통 육성을 위한 자원으로 이용하였다.
내냉성 자원을 선발하기 위해 국내외 시판 품종들과 520개 육성 계통을 대상으로 실내 유묘검정과 포장검정을 통해 4개의 내냉성 계통을 선발하였다. 선발된 계통을 이용하여 분자표지 개발을 위한 매핑집단을 육성하였고 내냉성 계통 육성에 도입하였다.
선발된 내냉성 계통과 흰가루병 저항성 계통을 이용하여 원예적 형질이 우수한 양친 계통을 육성하였다. 최종선발 결과 백다다기 28 계통, 가시오이 31 계통, 취청오이 5 계통을 내냉성 계통으로 선발하였으며 내냉성 계통 중 백다다기 6 계통, 가시오이 23 계통 취청오이 2 계통이 흰가루병 저항성을 보였다. 흰가루병과 노균병에 복합저항성을 보이는 계통은 백다다기 4 계통 가시오이 11 계통이었다.
CMV 저항성 자원을 선발하기 위해 국내에서 주로 문제가 되는 CMV strains(CMV-P1, CMV-Kor, CMV-Fny)에 대한 유묘 저항성 검정을 수행하여 이들 3개 strain에 대해 모두 저항성을 가진 1 개 계통을 저항성 자원으로 선발하였다. 육성계통을 대상으로 최종적으로 4 개의 저항성 계통을 선발하였다.
2) 흰가루병, CMV 저항성 오이 품종 육성
육성 계통을 이용하여 작성된 조합 중 백다다기 6 개 조합을 농가시험 조합으로 선발하였으며 2개 품종(청설백다다기, 정월백다다기)에 대한 생산판매신고를 완료하였다. 이들 중 정월백다다기에 대해서는 품종보호출원을 실시하였다. 국내 가시오이 품종 개발을 위해 6개 농가시험 조합을 선발하였으며 이들 중 기존의 우점품종보다 내병성이 강한 3개 조합을 시교 대상조합으로 선발하였다. 중국 월동재배 작형 가시오이 품종 개발을 위해 장내시험을 통해 5개 조합을 선발하였으며 천진 현지에서 농가 시험을 수행하였다. 그 밖에 취청계 오이 품종으로 씨유에이치비0508에 대한 품종보호출원을 완료하였다.
3) 유전자 지도 작성을 위한 집단 육성
오이 흰가루병 저항성 유전자 연관 마커 개발을 위한 흰가루병 저항성/이병성 매핑 집단을 육성하였으며, 내냉성 저항성 유전자 연관 분자표지 개발을 위한 매핑 집단을 육성하였다.
2. 병저항성 분자표지 개발
1) 오이 흰가루병 저항성 마커 개발
오이 흰가루병 저항성에 관여하는 마커를 개발하기 위해 우선 국내에 존재하는 오이 흰가루 병원균의 동정을 수행하였다. 오이 흰가루병원균의 경우 현재 약 6종류가 보고되어 있으며 그 중 오이에 감염을 일으킨다고 보고된 종은 2종으로 알려져 있기 때문에 오이 흰가루병 균주를 확보하여 rDNA-ITS sequence analysis방법을 이용하여 균주 동정을 실시하였다.
오이 흰가루병은 다수의 유전자가 관여하는 양적형질로 저항성/내한성 계통을 육성하기 위해서 흰가루병 저항성 및 이병성 양친을 대상으로 SSR마커, AFLP마커, RAPD마커 분석을 통하여 다형성 마커를 스크리닝 하였다.
선발된 다형성 마커를 활용하여 F2 분리집단을 대상으로 유전자자 지도를 작성하였으며 저항성과 연관된 마커를 선발하였다.
2) 오이 CMV저항성 마커 개발
오이 CMV 저항성을 결정하는 유전자는 아직 밝혀지지 않았고 CMV 저항성에 관한 유전양상 분석을 통하여 후보 원인 유전자를 탐색하여 CMV저항성 연관 분자표지를 개발하고자 하였다. 오이 CMV 저항성 연관 마커를 찾기 위하여 저항성 및 이병성 양친을 대상으로 SSR 마커, AFLP마커, RAPD마커 분석을 통하여 다형성 마커를 스크리닝하였다.
선발된 다형성 마커를 활용하여 F2 분리집단을 대상으로 저항성 개체들과 이병성 개체들의 DNA를 pooling하여 저항성에 연관된 마커를 탐색하였다.
3. 내냉성 분자표지 개발
1) 유묘 실내 검정법 개발
내냉성 오이 계통으로 알려진 미국 오이 'Little John'을 이용하고 상대적으로 내냉성을 가지지 못한 ’GY14' 계통을 이용하여 내냉성 조건을 평가하였다. 일부 국내 오이 품종을 포함하여 내냉성 조건을 검사하였다. 저온 처리 전 조건은 온도 22 ℃, 빛 주기 8AM-8PM이었으며 저온처리시기는 첫 본엽이 출연하여 본엽이 크게 확장되기 전 단계였다. 저온 처리 조건은 4℃에서 8시간 동안 저온처리하며 저온처리 중 조도는 3,000 lux였다. 저온 처리 후 조건으로는 온도 22 ℃, 빛 주기 8AM-8PM으로 저온처리 5일 후에 내냉성을 평가하였다. 이러한 검정방법으로 포장에서 겨울철 까지 기다리지 않고 실내에서 필요할 때 오이 계통의 내냉성 정도를 파악하는데 이용될 수 있음을 확인하였다.
2) 오이 엽록체 내냉성 연관 분자표지 개발
오이 엽록체의 내냉성 연관SNP 검증을 통하여 dCAPs 방법을 이용하여 분석이 가능하다는 것을 알 수 있었다. 이번 개발을 통하여 오이의 PCR로 검증이 가능한 내냉성 연관 마커를 얻었으며 이 마커를 이용하여 앞으로 국내 오이 품종 및 계통들의 내냉성 연관 유전자형을 구분하는데 이용될 수 있다고 생각된다. 본 연구 개발은 국내 특허 출원 (10-2010-0006377)되었다.
3) 오이 엽록체 연관 마커 활용 개체 분석
개발된 오이 엽록체 내냉성 연관 마커를 활용하여 국내 오이 13품종들을 분석한 결과 분석한 국내 오이 품종은 모두 감수성인 GY14과 유전자형이 동일함을 보여주었다. 다시 말해, 국내 오이 품종들은 내냉성과 연관된다고 생각되는 엽록체 유전자형을 가지고 있지 않다고 판단된다. 이번 연구를 통해 앞으로 국내 오이 품종 및 계통에 내냉성에 연관된 유전자를 도입하는게 시급 하다고 판단되고, 이에 내냉성에 연관된 분자 마커 atpB-SNP 와 ycf1-SNP marker를 내냉성 연관 유전자의 유무를 판단하는데 효율적으로 이용할 수 있다.
4) 오이 품종 구분 SNP마커 개발
오이는 다른 식물들에 비해 상대적으로 유전적 다형성이 낮다. 따라서 그만큼 다형성 마커개발도 어렵다. 유전자 지도를 만들기 위해서는 효율적인 다형성 마커들이 많이 필요하기 때문에, 본 연구에서는 이런 어려움을 해결하기 위해 공개되어 있는 염기서열 데이터를 이용하여 변이가 심한 구간을 우선적으로 선별해 마커 개발을 수행하였다.
개발된 SNP marker 60개를 오이 16품종을 대상으로 실험하였는데, 이 중 상대적으로 높은 polymorphic type을 가지는 39개의 SNP marker(level H, M)를 찾을 수 있었다. 특히 M1, M3, M6, M8, M10, M11, M12, M15, M16, M17, M20, M21, M30, M34, M35, M39, M41, M42, M45, M47, M48, M50, M54, M57, M58 이 25개의 SNP marker(level H)들은 오이 품종 구분에 있어 뚜렷하기 때문에 오이 품종 구분 marker로써 사용이 가능할 것으로 판단된다.
5) 오이 내냉성 유전현상 분석
동부한농 오이 육종 팀에서 이용하고 있는 계통, CT1과 CT4를 이용하여 오이 내냉성 유전현상을 분석하였다. 분석결과 CT1이 부계로 사용된 F1과 F2에서는 CT1 부계 유전물질이 전체적인 냉해 저항성표현형을 보이게 하고 CT1의 부계 유전물질의 부재시에는 CT1의 핵 유전물질이 우성으로 작용하여 F1에서 모두 냉해 저항성 그리고 F2에서 부분적인 냉해 저항성을 보인다고 판단된다. 따라서 본 연구 결과는 앞서 밝혀진 오이의 냉해 모계 및 핵 유전현상외에 부계 유전 및 핵 유전현상을 보이는 새로운 오이 냉해 유전현상을 나타낸다.
6) 내냉성 유전인자 연관 분자표지 개발을 위한 QTL분석
총 520개의 RAPD primers 가 CT1과 CT4 부모계의 DNA에 적용되었고 그 중 96개의 primers 가 다형성을 보였다. 이 들 중 F2 집단에서 다형성 확인이 가능한 마커를 스크리닝하여 유전자 지도 작성에 사용하였다. 21개의 마커가 총 9개의 연관 그룹에 위치하였다. 9개의 연관그룹을 대상으로 내냉성 표현형과의 연관 QTL 분석을 수행하였다. 한 개의 QTL 지역이 연관그룹 7번에서 확인되었는데 높은 LOD 수치, 9.7을 보였다. 근접한 다형성 마커는 X04-1500 band로 이 QTL 마커로 약 78.2 %의 내냉성 표현형 변이를 설명해주는 것을 확인하였다.

Abstract ▼

Cucumber (Cucumis sativus L.) is one of the most widely cultivated fruit vegetables in many areas in the world and is the fourth most important vegetable crop after tomato, cabbage, and onion. It is mostly consumed sliced and raw preferably as salad or prickles. In 2012, cucumber crops were produced

Cucumber (Cucumis sativus L.) is one of the most widely cultivated fruit vegetables in many areas in the world and is the fourth most important vegetable crop after tomato, cabbage, and onion. It is mostly consumed sliced and raw preferably as salad or prickles. In 2012, cucumber crops were produced from open-field (966 ha) and greenhouse (3,201 ha). The relatively high heating requirement during the winter season for avoidance of chilling injury adds significantly to the cost of Korean cucumber production. Thus, the development of chilling tolerant germplasm would decrease production costs and increase managerial flexibility to cucumber greenhouse production operations.
Cucumber is a highly polymorphic species with variations in both vegetative and fruit characteristics. Despite its large morphological variability cucumber displays a low level of DNA polymorphism. This low level of DNA polymorphism has limited the number of polymorphic DNA markers available for cucumber breeding. The final goal of this research is development of disease and chilling resistance marker and breeding of cucumber cultivars for domestic and foreign market expansion.
First of all, molecular breeding technology is essential to cucumber breeding for many reasons. Molecular markers for major traits are useful tools for cucumber breeders to select elite cucumber breeding lines. The objective of this study is to conduct a QTL analysis of powdery mildew resistance of recombinant inbred lines and is to develop CMV resistance marker and is to study inheritance of cucumber chilling tolerance. One hundred and thirty-two F2 plants and F2-derived F3 families from the cross between two inbred cucumber lines, PMR1 and PMR2 are used for QTL mapping. PMR1 is a gynoecious inbred line with high resistance to powdery mildew and PMR2 is an monoecious heirloom that is highly susceptible to powdery mildew. We developed specific molecular marker and a process in which any specific CMV resistance marker can be identified in a short period.
In this research we developed a strategy for evaluation of chilling injury in cucumber. The CSatpB-SNP and CSycf1-SNP markers related to chloroplast genome for chilling tolerance were developed and tested with Korean cucumber cultivars for their efficacy. All Korean cucumber cultivars possess the chilling susceptible genotypes of the markers. 60 SNP based molecular markers were developed for distinguish Korean cucumber varieties. New inheritance pattern of chilling injury as a paternally transmitted trait in Korean cucumber lines was revealed. Paternally transmitted RAPD bands were also identified in this study.
For the X04-1500 RAPD marker controlled by nuclear factor(s) were identified by QTL analysis in CT1 (Chilling tolerance) and CT4 (Chilling susceptible) mating F2 population. This marker needs further evaluations for the application of marker-assisted selection for different Korean cucumber breeding lines. However, powdery mildew and chilling tolerance molecular marker need further evaluations for the application of marker-assisted selection for different Korean cucumber breeding lines.
Second, we developed diverse breeding lines selected from the crosses between powdery mildew, CMV, and chilling tolerance cucumbers. After then, we made diverse combination of breeding lines for developing F1 hybrid cultivars. Some elite cultivars were registered for commercial distribution.
In conclusion, results of this project are useful information for development of disease and chilling tolerance cucumber cultivars.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 13
• CONTENTS ... 15
• 목차 ... 16
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 17
• 제1절 연구개발의 목적 ... 17
• 제2절 연구개발의 배경 및 필요성 ... 18
• 제3절 연구개발의 목표 및 내용 ... 19
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 23
• 1. 본 연구 관련 국내외 기술수준 비교 ... 23
• 2. 본 연구관련 논문분석 ... 24
• 3. 본 연구관련 제품 및 시장 분석 ... 25
• 3. 오이 생산의 문제점과 육종 연구 현황 ... 27
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 29
• 제1절 국내 및 수출용 오이 품종 육성 ... 29
• 제2절 병저항성 분자표지 개발 ... 65
• 제3절 오이 내냉성 연관 분자표지 개발 (협동과제) ... 75
• 제4장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 108
• 제1절 연구목표 달성도 ... 108
• 제2절 관련분야에의 기여도 ... 113
• 제5장 연구개발 성과 및 성과활용 계획 ... 115
• 제1절 연구개발 성과 ... 115
• 제2절 성과활용 계획 ... 117
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 119
• 1. 저온 스트레스 저항성 작물 육성 기술 ... 119
• 2. 염기서열 분석을 이용한 분리 집단의 유전자형 분석기술 ... 120
• 3. 오이 병 저항성과 관련이 있는 NBS-LRR 유전자 정보 ... 122
• 제7장 연구시설 장비 현황 ... 123
• 제8장 참고문헌 ... 124
• 끝페이지 ... 128