보고서 정보
주관연구기관 |
국립식량과학원 National Institute of Crop Science |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2015-03 |
과제시작연도 |
2014 |
주관부처 |
농촌진흥청 Rural Development Administration(RDA) |
등록번호 |
TRKO201500010413 |
과제고유번호 |
1395038005 |
사업명 |
국책기술개발 |
DB 구축일자 |
2015-07-11
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201500010413 |
초록
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Ⅳ. 연구개발결과
‘노린재 및 바구미 저항성 유전자 표지 선발 및 유전자 동정’(제1세부과제)에서는 팥바구미에 대해 저항성을 보이는 장안녹두의 저항성 유전자 genomic DNA로터 제작된 BAC libray 스크리닝과 선화녹두(감수성)/장안녹두 교잡 450개의 근동질계통에 대한 후보 표지들을 적용하여 저항성 유전자에 연관된 13개의 분자표지 개발하였다. 이어 map-based cloning을 통해 2,182개의 염기쌍을 갖는 장안녹두의 팥바구미 저항성 유전자 VrBURP1을 분리하였고, 감마선 처리로 만든 장안녹두 돌연변이
Ⅳ. 연구개발결과
‘노린재 및 바구미 저항성 유전자 표지 선발 및 유전자 동정’(제1세부과제)에서는 팥바구미에 대해 저항성을 보이는 장안녹두의 저항성 유전자 genomic DNA로터 제작된 BAC libray 스크리닝과 선화녹두(감수성)/장안녹두 교잡 450개의 근동질계통에 대한 후보 표지들을 적용하여 저항성 유전자에 연관된 13개의 분자표지 개발하였다. 이어 map-based cloning을 통해 2,182개의 염기쌍을 갖는 장안녹두의 팥바구미 저항성 유전자 VrBURP1을 분리하였고, 감마선 처리로 만든 장안녹두 돌연변이 계통 대상으로 저항성 유전자 발현을 분석하여 돌연변이 감수성 계통에서 해당 저항성 유전자가 발현되지 않는 것을 확인하였다.
‘추출물 살충관련 요인 기능 평가’(제2세부과제)에서는 선화녹두(감수성)/장안녹두(저항성) 교잡계통으로 톱다리개미허리노린재에 대한 저항성 검정을 하여 저항성과 감수성을 보이는 계통들을 선발하였다. 한편, 장안녹두 종자로부터 팥바구미 및 톱다리개미허리노린재에 살충활성을 보이는 유기용매 조추출물과 초기 분획물 제작하였고, 조추출물에서 팥바구미에 대해 살충활성을 보이는 분획을 분리하였다. 또 조추출물의 열에 대한 안전성을 확인하였다. 한편 장안녹두의 톱다리개미허리노린재 저항성 메커니즘 규명을 위해 톱다리개미허리노린재에서 먹이 조건별 생존성을 비교한 결과 각 영기별 영양분 요구 정도를 확인하였는데, 모든 발육태에서 수분섭취와 약충태에서 당이외의 영양분 섭취 장애가 발육 저해에 큰 영향을 미쳤고, 장안녹두로부터는 모든 영양분 섭취가 뚜렷하게 저해되는 것이 확인되었다.
‘녹두 유래 살충활성 물질 동정’(제1협동과제, 국제공동연구)에서는 장안녹두 종자 추출물로부터 톱다리개미허리노린재에 대해 살충활성을 보이는 세부 분획을 분리하였다. HPLC를 통해 활성분획으로부터 살충활성을 갖는 피크들을 분리하였고, 이들의 살충활성이 뚜렷함을 확인하였다. 살충활성 피크 화합물 하나는 닌히드린 반응과 1H-NMR(핵자기공명분광법)과 13C-NMR 을 측정한 결과로부터, 방향족 화합물, 지방산, 당 등의 구조가 포함되어 있는 화합물은 제외되고, 4-5개의 카르보닐기를 보유하는 펩티드가 추정되었다.
Abstract
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The bruchid beetles Callosobruchus chinensis and C. maculatus(Coleoptera: Bruchidae) are destructive pests of stored mungbean(Vigna radiate, L. Wilczek), and the bean bug, Riptortus pedestris(Hemiptera: Alydidae) is a main insect pest to leguminous crops including soybean(Glycine max) and mungbean.
The bruchid beetles Callosobruchus chinensis and C. maculatus(Coleoptera: Bruchidae) are destructive pests of stored mungbean(Vigna radiate, L. Wilczek), and the bean bug, Riptortus pedestris(Hemiptera: Alydidae) is a main insect pest to leguminous crops including soybean(Glycine max) and mungbean. Using an insect-resistant cultivar of mungbean, Janannogdu, in this report, we conducted several resistance-related studies including isolation of a resistant gene, developing of molecular markers, screening of near isogenic lines(NILs) from breeding lines between susceptible and resistant cultivars, isolation of insecticidal fractions and compounds of mungbean extract, and nutrient-related mechanism.
We newly developed 13 molecular markers linked to resistant gene through combined approach of screening of BAC library made from genomic DNA of Jangannogdu(bruchid resistant cultivar) and the application of candidate markers to 450 NILs derived from a cross between Seonhwa(bruchid susceptible cultivar) and Jangannogdu. In addition, we isolated a bruchid resistance gene VrBURP1 through map-based cloning approaches. Thus, newly developed molecular markers and bruchid resistance gene could be used to breeding program for bruchid resistant mungbean varieties.
In screening to NILs, high and medium-resistant, and susceptible lines to R. pedestris were selected. Crude extract and fractions with insecticidal activities to C. chinensis and R. pedestris were isolated from seed of Jangannogdu, based on organic solvent extraction and chromatography. Crude extract didn’t lose its insecticidal activity to C. chinensis in one-day heating with 80-120℃. For elucidation of resistant mechanism of Jangannogdu, nutrients-feeding experiments were conducted, in which all instars of R. pedestris could not develop when it could not feed water, and insects in all nymphal stages could not develop normally when other nutrients except sugar were not supplied. From the result, it was suggested that Jangannogdu-fed insects meet barriers in feeding and absorption of nutrients.
A fraction with insecticidal activity to R. pedestris was isolated from a butanol fraction of Jangannogdu seed extract. And from the fraction, several peaks with insecticidal activity were isolated through high-performance liquid chromatography. One of those peaks showed positive reaction in ninhydrin test. And spectra in 1H-NMR(nuclear magnetic resonance) and 13C-NMR spectroscopy to the peak showed that the active compound has 4-5 carbonyl functional groups, but does not have functional groups corresponding to any aromatics, fatty acids and sugars.
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