초록 ▼

Ⅳ. 연구개발결과
본 연구를 통하여 전체 3.0 Gbp, N50 기준 370Kb가 되는 인삼 유전체 draft version 0.8을 완성하였고, 이 서열들은 유전자 영역 98% 이상 커버하며 다양한 기술 적용을 통해 마무리 단계이며 곧 최종 초안 완성예정이다. 생산된 유전체 서열을 이용하여 유전체 서열 내의 주요 반복서열 동정과 중복지역 분석 및 paralog 쌍을 동정하였고, 인삼유전체 배가 현상 규명을 통해 인삼의 이질배수성 확인 하였다. 그 외 인삼품종 11개, 근연종 5개, 근연속, 근연과 식물의 엽록체 완전해독 및

Ⅳ. 연구개발결과
본 연구를 통하여 전체 3.0 Gbp, N50 기준 370Kb가 되는 인삼 유전체 draft version 0.8을 완성하였고, 이 서열들은 유전자 영역 98% 이상 커버하며 다양한 기술 적용을 통해 마무리 단계이며 곧 최종 초안 완성예정이다. 생산된 유전체 서열을 이용하여 유전체 서열 내의 주요 반복서열 동정과 중복지역 분석 및 paralog 쌍을 동정하였고, 인삼유전체 배가 현상 규명을 통해 인삼의 이질배수성 확인 하였다. 그 외 인삼품종 11개, 근연종 5개, 근연속, 근연과 식물의 엽록체 완전해독 및 비교 유전체 연구를 통해 진화관계 규명하였다. 더불어 인삼 다양한 조직, 스트레스 처리구의 유전자 발현 분석 및 전사체와 대사체 통합분석이 진행중이며, 유전체구조, 유전자기능예측, 비교유전체 연구 내용을 포함한 인삼 표준 유전체 논문을 준비 중에 있다.
더불어 인삼의 내인성대사체의 분석과 통계처리 protocol 개발 하여 인삼 품종간 내인성대사체를 활용한 다변량 통계 비교분석을 통해 의미 있는 마커 검출하였다. 그리고 천풍×연풍 교배종 육성 및 교배종 후대 전개과 특성조사 하였으며 염색체 수,길이, 형태적 특징 뿐만 아니라, DAPI band, 5S와 45S rDNA 서열, 주요 반복서열의 염색체 내 위치 및 분포에 의한 인삼 정밀 핵형분석 완료와 각 염색체 내 heterochromatin의 특징적 분포를 밝혔다. BAC-FISH 기술에 의한 특정 유전자 및 서열의 유전체 내 위치 및 분포를 확인하여 인삼 유전체 subgenome을 밝히고 인삼 유전체가 allotetraploid임을 확인하였다.

Abstract ▼

Korean ginseng (Panax ginseng Meyer) has been a most important medicinal herb for thousands of years. However, breeding, genetic and genomic researches have rarely been progressed because of difficulties in maintaining plants and insufficient genomic resources. To expedite ginseng researches, we are

Korean ginseng (Panax ginseng Meyer) has been a most important medicinal herb for thousands of years. However, breeding, genetic and genomic researches have rarely been progressed because of difficulties in maintaining plants and insufficient genomic resources. To expedite ginseng researches, we are generating a high quality reference genome sequence of a Korean elite cultivar Chunpoong. More than 400 Gbp of paired-end reads and more than 95 Gbp of long mate pair sequences were generated and assembled into scaffold sequences using our sophisticated assembly strategy for non-model crop plant species without a reference genome. The current assembly generated a total of 3.0 Gbp scaffolds with an N50 scaffold of 370 kbp. In addition, 10 P. ginseng cultivars/landraces and 8 related species were re-sequenced to survey genetic diversity within and between Panax species. We successfully assembled complete chloroplast genomes and nuclear ribosomal DNA (nrDNA) sequences for the 19 Panax plants including Chunppong using the resequencing data, and the polymorphic variations were identified as a molecular tool for molecular breeding and authentication. As a result of on-going analyses, we first characterized major repeats occupying one-third of genome and evolutionary history of P. ginseng genome. We also performed large scale transcriptome analysis to generate reference unigene set from various P. ginseng tissues and profiled expression of genes involved in ginsenoside biosynthesis pathway.
By applying proteomics and metabolomics approaches for functinal genomics, we elucidated the omics profiles of each cultivar which differed in subtle gene sequences. we gathered proteomics data, but because of lacking a database related to ginseng proteome, we could not find the proteome markers to discriminate cultivars. With metabolomics approach which utilized NMR and GC/MS for detecting primary metabolites, and LC/MS for secondary metabolites, we list up marker candidates that were related to the function of gene seqeunces being expressed differently among ginseng cultivars.
Cytogenetics information have contributed significantly in understanding plant genome structure and history among plants with available genome assemblies. Indeed, these information are necessary for expediting crop improvement. We have gathered significant information that help us understand the ginseng genome structure in the chromosomal level. These information include the chromosome number and morphology and the distribution of repetitive DNA elements such as the nrDNA families, LTR retrotransposons, and a satellite DNA distributed in specific genomic “islands.” These information allowed us to identify each 24 individual ginseng chromosome. Additionally, we have identified two CENH3 sequences from transcriptome data, which will be useful for further analysis of ginseng centromere structure and dynamics.
For the analysis of transcriptome, metabolite, and karyotype, we produced Chunpoong and Yunpoong’s hybrid F1, F2, and F3 for the high quality genetic mapping. Some lines among F3 hybrids showed multiple stems and stiple which is Yunpoong’s main phenotypical characteristics. Photosynthetic characteristics of resistant lines against the high temperature injury was also investigated.
Taken together, P. ginseng genetic and genomic resources from this study will enhance our understanding of this important medicinal plant species.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 5
• 목차 ... 7
• 제 1 장 서 론 ... 8
• 1절. 인삼의 경제적·산업적 중요성 ... 8
• 2절. 유전체연구의 경제적·산업적 중요성 ... 8
• 3절. 인삼 오믹스 연구의 경제적·산업적 중요성 ... 9
• 4절. 연구개발의 필요성 ... 9
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 11
• 1절. 유전체연구의 국내·외 현황 ... 11
• 2절. 인삼유전체연구의 국내·외 현황 ... 13
• 3절. 인삼오믹스연구의 국내·외 현황 ... 13
• 4절. 인삼 품종개발연구의 국내·외 현황 ... 14
• 5절. 인삼 분자세포유전학연구의 국내·외 현황 ... 15
• 6절. 국내외 연구현황 비교 및 필요연구 분야 ... 16
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 17
• 1절. 인삼 whole genome sequencing (제1세부과제) ... 17
• 2절. 인삼의 기능유전체와 대사체 연구 (제2세부과제) ... 123
• 3절. 인삼의 고해상도 유전지도 작성용 교배집단 육성 (제1협동과제) ... 185
• 4절. 인삼 유전체의 분자세포유전학적 분석 (제2협동과제) ... 224
• 제 4 장 연구개발 목표 달성도 및 대외 기여도 ... 244
• 1절 목표대비 대외 달성도 ... 244
• 2절 정량적 성과 ... 248
• 제 5 장 연구개발 결과의 활용계획 ... 249
• 1절. 인삼 whole genome sequencing (제1세부) ... 249
• 2절. 인삼의 기능유전체와 대사체 연구 (제2세부) ... 249
• 3절. 인삼의 고해상도 유전지도 작성용 교배집단 및 계통육성 (제1협동) ... 259
• 4절. 인삼 유전체의 분자세포유전학적 분석 (제2협동) ... 259
• 제 6 장 연구개발 과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 252
• 제 7 장 기타 중요 변동사항 ... 254
• 제 8 장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구장비 현황 ... 255
• 제 9 장 참고문헌 ... 256
• 끝페이지 ... 261