초록 ▼

○ 토마토 종별, 과피색, 과육색, 당도 및 생과중 특성을 고려한 핵심집단 46계통의 파종, 이식, 증식 및 3세대 종자수확 완료
○ GC-MS 기반의 토마토 향기, 지질, 당 성분 78종 분석조건 확립과 핵심집단 46계통의 GC-MS 분석 및 PCA 방법에 의한 통계 검증으로 휘발성 성분 표 작성
○ 반극성 대사물질 205종의 UPLC-QTOF-MS/MS 기반 표준물질 라이브러리 구축과 표준형 토마토 4종을 대상으로 13종 비표적 대사체 지표물질 동정
○ CE-QTrap-MS/MS 기반 118종의 이온성, 수용성

○ 토마토 종별, 과피색, 과육색, 당도 및 생과중 특성을 고려한 핵심집단 46계통의 파종, 이식, 증식 및 3세대 종자수확 완료
○ GC-MS 기반의 토마토 향기, 지질, 당 성분 78종 분석조건 확립과 핵심집단 46계통의 GC-MS 분석 및 PCA 방법에 의한 통계 검증으로 휘발성 성분 표 작성
○ 반극성 대사물질 205종의 UPLC-QTOF-MS/MS 기반 표준물질 라이브러리 구축과 표준형 토마토 4종을 대상으로 13종 비표적 대사체 지표물질 동정
○ CE-QTrap-MS/MS 기반 118종의 이온성, 수용성 표준 대사물질의 infusion 및 CE-MS/MS 분석 조건 확립
○ GC-MS, LC-MS, 및 CE-MS 기반 토마토 대사체 총괄 분석조건 확립하여 핵심집단의 대사물질추출, 분석 및 통계처리를 통한 특이품종 정보 구축

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

Purpose&Contents
○ Construction and maintenance of tomato core collection for metabolome analysis
○ Establishment of local chemical library for tomato metabolome analysis
○ Metabolomics study of tomato core collection using GC-, LC-, and CE-Mass Spectrometry
○ Comparative metabolomics st

Purpose&Contents
○ Construction and maintenance of tomato core collection for metabolome analysis
○ Establishment of local chemical library for tomato metabolome analysis
○ Metabolomics study of tomato core collection using GC-, LC-, and CE-Mass Spectrometry
○ Comparative metabolomics study of tomato core collection

Results
○ We selected 46 tomato varieties for targeted metabolomics analysis among 2,084 inventories deposited in National Agrodiversity Center, Rural Development Administration, Korea.

○ The 46 core collection were originated from 14 countries with variable agronomical features such as sweetness ranging from 3~10 Brix, and average fruit weight between 1.5~160 g. The fruit color also were variable from white to deep red. Among 46 varieties, wild-type varieties have usually lean, spread, and narrow stems, resulting into small fruits.

○ The fruits matured 40.49 ± 0.58 days after planting in the green house. While the slowest maturing fruits took 54 days, fast growing tomato only required 32 days for full maturation.

○ The major volatile compounds were aldehydes, and terpenes. We also found 3 varieties containing variable aromatic hydrocarbons and 2-Phylethanol. In comparison to wild-type tomatoes, well-known tomato volatile compounds such as trans-2-hexanal, trans-trans-2,4-decadienal, and trans-citral were abundant in cultivated varieties. Industrial strains like Rutgers, Heinz, and Money Maker contained less volatile compounds (35%~84% lesser amounts).

○ We detected 16 lipophilic compounds from tomatoes with > 8 Brix sweetness. The quantitative analysis demonstrated that sterols, polycosanols, α-tocopherols are major lipophilic metabolites in wild-type tomatoes. Meanwhile, fatty acids, and α-tocopherols were frequent compounds detected among cultivated tomatoes.

○ Sucrose content was especially high in S. habrochaites(IT_173823), S. cerasiforme(K047441), S. corneliomulleri(IT_173824), and S. corneliomulleri(IT_199476).

○ We conducted OPLS-DA analysis using identified compounds from core collection. Using species-based classifications (wild-type, cultivated, and industrial tomatoes), we applied statistical analysis of quantitative amounts of 55 volatiles, 27 lipophilic compounds, and 3 sugars. The cultivated tomato varieties showed major grouping for volatile compounds. On the contrary, wild-type tomatoes were classified well in lipophilic metabolites and sweet sugars such as glucose and sucrose.

○ Toxic compound, tomatin, was detected more often among wild-type varieties (13.3~41.1-fold higher contents compared to industrial tomato, Rutgers).

○ We observed meaningful pattern differences for semi-polar metabolites between cherry tomatoes and 4 industrial varieties (Heinz, Rutgers, Money maker, Ailsa crag).

○ Polyphenolic chlorogenic acid was frequently observed both in wild-type and cultivated-type tomatoes. Interestingly, cherry tomato contained 1.5~3.3-fold more amount in our core collection. We also quantified and identified tomato varieties from 46 core collection, containing flavonoid isoquercetin (4.1∼9.8-fold), myricitrin (9.7~20.7-fold), astragalin (8.8∼20.7-fold), naringin (7.2∼11.0-fold), rutin (2.8 ∼3.8-fold), and naringenin-7-O-glucoside (>39-fold).

○ Organic acids such as caffeic acid appeared similar amount. Two varieties showed significant amount of scoparone(9.4-fold, and 6.4-fold than Rutgers).

○ Application of untargeted metabolimics study was carried out using untargeted 1,164 TIC peaks, followed by peak normalization, and finger-printing. When mapped ~100 peaks, we found that these peaks could be putative marker metabolites between wild-type and cultivated-type tomatoes.

Expected Contribution
○ Applicable to molecular tomato breeding based on functional metabolites in fruits, and can contribute its metabolic engineering.
○ Our results could provide important metabolite information for future Korean metabolome information platform, and support many basic information amoung breeding customers.

(출처 : Summary 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국 문 요 약 문 ... 4
• Summary ... 6
• 목차 ... 8
• 제 1 장 연구 개발 과제의 개요 ... 9
• 제1절 연구 개발 목적 ... 9
• 제2절 연구 개발의 필요성 ... 9
• 제3절 연구 개발 범위 ... 10
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 11
• 제 3 장 연구 수행 내용 및 결과 ... 12
• 제1절: 휘발성 대사체 분석기반 구축 및 토마토 소재특성 규명연구 ... 12
• 제2절: Semi-polar 대사체 분석기반 구축 및 토마토 소재특성 규명 연구(제2세부과제) ... 33
• 제3절: 이온성․수용성 대사체 분석기반 구축 및 토마토 소재특성규명 연구(제3세부과제) ... 49
• 제4절: 대사체 분석을 위한 토마토 핵심집단 육성 연구(제4세부과제) ... 88
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 94
• 제1절 : 목표대비 달성도 ... 94
• 제2절 : 정량적 성과(논문게재, 특허출원, 기타) ... 94
• 제 5 장 연구 결과의 활용 계획 ... 95
• 제 6 장 연구 과정에서 수집한 해외 과학 기술 정보 ... 95
• 제 7 장 연구 개발 결과의 보안 등급 ... 96
• 제 8 장 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 96
• 제 9 장 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 96
• 제 10 장 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 97
• 제 11 장 기타사항 ... 98
• 제 12 장 참고문헌 ... 98
• 끝페이지 ... 100