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Kafe 바로가기주관연구기관 | 전남대학교 Chonnam National University |
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연구책임자 | 김성길 |
참여연구자 | 유정안 , 허지화 , 김수정 , 박재혁 , 박윤성 , 김은영 , 송숙이 , 그외 다수 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2015-02 |
과제시작연도 | 2011 |
주관부처 | 농촌진흥청 |
과제관리전문기관 | 농촌진흥청 Rural Development Administration |
등록번호 | TRKO201500010159 |
과제고유번호 | 1395022577 |
DB 구축일자 | 2015-07-11 |
Ⅳ. 연구개발결과
○ DCGMS 미토콘드리아 유전체 염기서열 완전 해독
- 기존에 보고된 Ogura 웅성불임과 DCGMS 미토콘드리아 유전체 구조 해독
- DCGMS unique region에서 유기유전자 후보 유전자인 orf463 발견
- 기존 다른 종의 유기 유전자처럼 12개 transmembrane domains 보유
- 또한 유기유전자의 대표적인 특징인 chirmeric gene 구조를 가짐
○ 신규 웅성불임 임성 회복유전자 분리를 위한 초정밀 유전자지도 작성
- 무와 Arabidopsi
Ⅳ. 연구개발결과
○ DCGMS 미토콘드리아 유전체 염기서열 완전 해독
- 기존에 보고된 Ogura 웅성불임과 DCGMS 미토콘드리아 유전체 구조 해독
- DCGMS unique region에서 유기유전자 후보 유전자인 orf463 발견
- 기존 다른 종의 유기 유전자처럼 12개 transmembrane domains 보유
- 또한 유기유전자의 대표적인 특징인 chirmeric gene 구조를 가짐
○ 신규 웅성불임 임성 회복유전자 분리를 위한 초정밀 유전자지도 작성
- 무와 Arabidopsis 유전체 사이의 synteny를 이용하여 연관 분자표지 개발
- Bulked segregant analysis와 RNA-Seq을 이용하여 다량의 분자표지 개발
- 약 1만여 개로 이루어진 대량 F2 분리집단 육성 및 유용한 recombinant 개체 선발
- 개발된 분자표지와 대량 분리집단을 이용하여 회복 유전자인 Rfd1의 위치를 약 83kb region 범위로 좁힘.
- 무 draft genome sequence로부터 Rfd1을 포함하는 scaffold sequence를 분리하여 10개의 후보 유전자 분리
○ 자가불화합 결정 S locus 판별용 분자표지 개발
- 무 draft genome sequence로부터 자가불화합을 결정하는데 관여하는 SRK와 SCR 유전자를 분리
- long PCR 방법을 이용하여 full-length SRK genomic sequence를 최초로 분리
- Scaffold 연결을 통하여 S locus flanking sequence 확보
○ 수집단의 중요 inbred line 96종 re-sequencing
- 배추 시료당 전체 유전체의 5X coverage 정도의 데이터 생산
○ 유전자원 수집 및 수집단의 field test를 통한 특성조사 및 선별
- 배추의 수집단에서 결구배추의 성숙기에 생육발달 정도에 따라 총 23가지 형태적 형질을 조사()
- 230계통을 이용하여 기능성 성분, Glucosinolate 성분 분석 수행하고 이 계통을 이용하여 개화시기 조사하고 GWAS 분석을 수행하기 위한 기초 데이터 수집
○ Glucosinolate 함량 조사 및 고함유 계통 육성 및 종자수탁
- 유용성분 고함유 계통으로 선발한 대표적 계통은 육종의 좋은 소재로 활용이 가능하리라 사료 된다. 선발한 고함유 계통, Gluconastiutin 고함유 5계통, Glucobrassicin 고함유 2계통, Glucoraphanin 고함유 2계통은 특허출원을 하기 위해 농업유전자원센터에 종자기탁 9점 완료, 관련 특허 3건이 출원 준비 중이다.
○ Glucosinolate 형질 이용 SNP map 작성 및 glucosinolate 생합성 과정 유전자 이용 SNP 분자마커개발
- 배추 유전체에서 Glucosinolate 성분 분석으로 관련 QTL을 찾고 Glucosinolate생합성 관련 유전자를 이용하여 SNP 개발하고 이를 Tagging 함으로써 형질 연관 분자표지를 개발함.
○ 위황병 저항성 관련 마커 개발, 논문발표 및 특허 출원
- 무의 위황병 저항성 연관 마커를 표지하는 프라이머 세트 및 이를 이용한 저항성 무 품종 선발 방법 특허 출원 및 등록(대한민국 제 10-1361296호)
○ 우량계통 육성 및 분양
- 분양: 조선재래(반결구 재래종), 조선배추(반결구 재래종), 죽순배추(죽순 형태의 중국배추), 흑심오백채(농록엽색 및 다엽), 05-cs25-R5(뿌리혹병 저항성) 유래 DH line 육성 및 증식
- 육성: 추록 55호(중국의농녹축면배추(소채), 북경신3호(포피성 단직원통), ECDhost4(뿌리혹병초 내병성 순무), 수집종(캐로친 고함량 반결구 종), 녹전(중국의 죽순현 배추)
○ 무 유전자 지도 작성
- 작성된 무 유전 연관 지도는 총 9개 연관 그룹(linkage groups)으로 구성되고, 총 거리가 639.3cM 이였으며, marker간 평균 거리는 2cM이였다. 확보되어진 연관 지도는 AFLP marker 159개, IBP marekr 79개, EST-SSR marker 42개, RAPD marker 28개, SNP marker 3개, STS marker 8개가 포함되어져 총 319개 마커가 포함되었다.
○ 무 위황병 분자마커 개발
- 작성되어진 무 유전자 지도를 대상으로 위황병 저항성 QTL 분석을 실시하였고, 그 결과로 위황병 저항성에 관여하는 2개의 QTL 탐색 완료하였다. 1차 접종과 2차 접종의 지상부/지하부의 병증 데이터에 의한 QTL 분석 결과를 종합해서 볼 때 위황병 저항성 QTL은 LG3과 LG7에 위치함을 확인하였다. 또한 각 QTL에 대한 검증을 통해 각 QTL에 대한 특성 파악 및 육종 활용 가능성을 확인하였다.
○ 무 육종 연한 단축을 위한 MAB(marker-assisted backcrossing) 시스템 구축
- 확보된 무 유전자 지도를 이용하여 계통 육성을 위한 여교배 개체 선발을 효과적으로 수행할 수 있는 MAB 시스템을 구축하고 육종에 활용하였다. MAB process는 봄/가을로 나누어서 실제 육종에 활용될 수 있는 체계로 구축하였다. 또한 이를 이용하여 BC1 세대 및 BC2 세대에서 개체선발을 수행하였고, BC2 세대에서 부계유전자 도입율이 99%이상인 개체들을 선발 할 수 있었다.
○ 무 뿌리혹병 저항성 분자마커 개발
- 무 뿌리혹병 저항성 분자마커 개발을 위해 병 접종 방법을 구축하고 분리 집단을 육성하였다. 또한 기존에 발표된 무 뿌리혹병 분자마커의 적용성 테스트를 수행하여 단기간에 육종에 활용 가능한 분자마커를 확보하고자 하였다. 그러나 기존 발표된 분자마커는 병리 검증 데이터와 상이한 결과를 확인하였고, 기존 보고된 분자마커는 본 연구팀의 육종 자원에는 활용이 불가능함을 확인하였다. 따라서 추가적인 연구를 통해 분자마커를 개발해야 할 것으로 판단되었다.
○ 고품질 무 신품종 육성 및 우수 계통 육성
- 구축된 MAB 시스템과 자가불화합 분자마커 등을 활용하여 신품종을 개발하고, 신규 계통들을 육성하였다. 개발된 신품종은 2종으로 품종 보호 출원을 완료하였다. 또한 기존 Ogura MS 자원으로는 MS화가 불가능했던 계통들을 신규 MS 자원을 이용하여 MS화 실시하였고, 원예적 형질이 고정된 총 7계통의 우수 계통을 육성하였다. MAB와 자가불화합 분자마커를 이용한 신품종 및 계통육성은 지속적으로 육종에 활용되고 있다.
This research project was planned to develop molecular markers related to the cytoplasmic male-sterility (CMS) and self-incompatiblility (SI) in radishs. The tratis, CMS and SI, are the most important tools in production of F1 hybrid seed in most commercial vegetable crops. In the previous studies,
This research project was planned to develop molecular markers related to the cytoplasmic male-sterility (CMS) and self-incompatiblility (SI) in radishs. The tratis, CMS and SI, are the most important tools in production of F1 hybrid seed in most commercial vegetable crops. In the previous studies, we discovered a novel CMS called DCGMS and showed that this new CMS was different with the conventional Ogura CMS. In addition, the fertility of DCGMS was restored by a single restorer-of-fertility gene (Rfd1). In this project, we initally constructed a linkage map flanking the Rfd1 locus using RAPD and AFLP methods. At the next step, we used synteny between Arabidopsis and radish genomes to construct a high-resolution linkage map. Combined with a large-sized segretating population consisiting of 10,459 individulas, the Rfd1 locus was delimited with the interval of approximately 83 kb region. A number of molecular markers which were tigtly linked to the Rfd1 locus were developed using a combination of bulked segregant analysis and RNA-Seq. As a next step, scaffold sequences containing the Rfd1 flanking regions were identified from draft genomic sequences of radish, Finally, 10 candidate genes were identified in the Rfd1-containing regions. In the future, the gene responsible for the fertility restoration will be idnentified by functional study of these genes. Meanwhile, the full-length genomic sequences of SRK and SCR genes which were female- and male-deteriminats of of SI, respectively, were isolated from scaffold sequences. Using long PCR, we could successfully report the first full-length genomic sequence of SRK in radish.
Based on the S-locus sequences, a reliable haplotyping system of S locus will be estabilished in the future study. Breeding of multi-disease resistant varieties using molecular breeding technology in radish. Radish, Raphanus sativus(2n = 18), belonging to the brassicaceae family, is herbaceous plant with 1-2 years life cycle. It is cultivated worldwide for producing leafy and root vegetables. Although an economically important crop, the genetics of yield and quality traits, disease resistance are not well-studies. The major purpose of this project is development of molecular breeding technology in radish. In this project, quantitative trait loci (QTL) for Fusarium wilt resistance of radish were analyzed. To identify QTL, genetic linkage map of radish was constructed using F2 mapping population derived from a cross between two inbred lines, "DB01" (resistant) and "DB05" (susceptible). A total 319 markers have been mapped into nine linkage groups, covering 639.3cM with an average distance of 2cM between loci. QTL mapping detected 2 loci conferring Fusarium wilt resistance. Two QTLs were located on LG3 and LG7, respectively. The QTL of LG3, flanked by EAGGMCT6 and WALK500 marker, exhibited a LOD value ranging from 2.3 to 8.7, and the R2 (Phenotypic variations) ranging from 28 to 48% in four tests. This QTL was named qYR1. The QTL of LG7, flanked by EACCMCAC-202 and DCJ14-390 marker, exhibited a LOD value ranging from 6.2 to 10.6, and the R2 ranging from 42 to 55% in four tests. This QTL was named qYR2. The results of the QTL analysis may be useful in marker-assisted selection (MAS) of Fusarium wilt resistant radish cultivars. In addition to, we have designed a marker-assisted backcrossing(MAB) for effective breeding of inbreed lines in radish. Furthermore, several varieties and inbreed lines were bred using a marker-assisted backcrossing(MAB) and molecular marker of self-incompatibility.
Brassica rapa is an economically important crop with a wide range of morphology so, the development of fixed lines and understanding their diversity is important. Initially, we collected 382 inbred lines that have morphological diversity and high functional traits in different locations and again we evaluated the morphological characteristics and performed component analysis. Among them, we selected 248 inbred lines and further conformed by investigating the morphological characteristics and performed component analysis.
In addition, we selected high glucosinolate content lines by using component analysis and reproducibility was confirmed through repeated experiments. We also investigated functional components from collected gemplasm (inbred line, F1). To retain purebred variety in a short time, we selected low and high-contained strain of specified character and made double haploid (DH) lines through microspore culture.
Furthermore, we performed re-sequencing for 201 lines inbred lines of chinese cabbage, developed markers and developed SNP map by selecting SNP’s which was obtained from re-sequencing data. In 201 lines, we searched for useful genetic information for 4,526,911 SNP chip and selected SNPs for GWAS analysis. Finally, we analyzed population structure of core collection lines for genome wide association analysis and predicted the origin of the introduced resource and morphological origin of B. rapa.
과제명(ProjectTitle) : | - |
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연구책임자(Manager) : | - |
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