배추 유전체열구의 현황과 전망

최수련,박지영,박범석,김호일,임용표,Choi, Su-Ryun,Park, Jee-Yong,Park, Beom-Seok,Kim, Ho-Il,Lim, Yong-Pyo 한국식물생명공학회 2006 식물생명공학회지 Vol.33 No.3

유전체 연구란 목적하는 유전체의 구조를 밝히고 가지고 있는 모든 유전자의 기능 및 진화과정을 망라하여 이해하고자 하는 것이다. 계통발생학상 애기장대와 연관되어 있는 Brassica rapa는 채소, 유지 및 사료로 이용되는 중요한 작물의 하나이다. Brassica rapa의 유전체 연구를 착수하는 데는 적합한 유전학적 재료 및 유전체 재료가 있어야 한다. 우리는 배추 (Brassica rapa spp. pekinensis)를 재료로 하여 표준 mapping 집단을 개발하여, 78계통으로 구성된 DH집단과 약 250 계통으로 구성된 RI집단을 개발하였다. 2가지 제한효소 (HintIII, BamHI)를 이용해 세균인공염색체 (BAC) library (KBrH, KBrB)를 만들었고, 이들은 각각 56,592개와 50,688개의 클론으로 구성되어 있다. 또한 배추의 각기 다른 부위를 이용하여 만든 22가지의 cDNA library를 이용하여 평균 575bp의 길이를 가지는 104,914개의 EST 분석을 실시 하였다. 세계적으로 'Multinational Brassica Genome Project (MBGP)' 조직이 구성되었고 배추의 전 염기서열 분석을 하기로 2003년 결정되었다. 그 첫 단계로 104,914개의 BAC 클론의 BAC-end 염기서열분석이 제안되어 2006년 9월 5개국 공동 프로젝트로 추진하여 완성하게 되었다. 이러한 BAC-end 염기서열분석의 결과는 유전자의 염기서열 해석, 및 풍부하게 존재하는 반복염기서열 DNA를 분석함으로써 배추의 유전체 구조를 이해할 수 있는 실마리를 주었다. BAC 클론의 전체 염기서열분석은, 비록 단편 내에 유전자의 결실이 변화무쌍하게 일어나지만 배추 DNA 단편이 유전체에서 광범위하게 삼중복으로 존재함을 나타냈다. 이러한 BAC-end 염기서열을 아기장대 염기서열에 비교하여 629개의 종자 BAC을 선정하게 되었고, 이들의 염기서열 분석을 완성하였다. MBGP에서는2단계로서 배추의 전 유전체 염기서열 분석을 추진하게 되었고, 유전자지도에 위치한 종자 BAC을 이용하여 인접한 BAC 클론을 찾아 염기서열 분석하는 BAC-to-BAC 방법을 추진하고 있으며 8개국에서 참여하여 현재 염기서열 분석을 추진 중 이다. 최근에 각 국에서는 생물정보학기법을 활용한 염기서열 분석 기반에 대하여 많은 토론이 진행되고 있다. 앞으로 다양한 유전체 정보가 축적됨에 따라 배추의 유전체 구조를 이해하고 농업적으로 적용하고자 하는데 기여를 할 것이다. Brassica rape is an important species used as a vegetable, oil, and fodder worldwide. It is related phylogenically to Arabidopsis thaliana, which has already been fully sequenced as a model plant. The 'Multinational Brassica Genome Project (MBGP)'was launched by the international Brassica community with the aim of sequencing the whole genome of B. rapa in 2003 on account of its value and the fact that it has the smallest genome among the diploid Brassica. The genome study was carried out not only to know the structure of genome but also to understand the function and the evolution of the genes comprehensively. There are two mapping populations, over 1,000 molecular markers and a genetic map, 2 BAC libraries, physical map, a 22 cDHA libraries as suitable genomic materials for examining the genome of B. rapa ssp. pekinensis Chinese cabbage. As the first step for whole genome analysis, 220,000 BAC-end sequences of the KBrH and KBrB BAC library are achieved by cooperation of six countries. The results of BAC-end sequence analysis will provide a clue in understanding the structure of the genome of Brassica rapa by analyzing the gene sequence, annotation and abundant repetitive DHA. The second stage involves sequencing of the genetically mapped seed BACs and identifying the overlapping BACs for complete genome sequencing. Currently, the second stage is comprises of process genetic anchoring using communal populations and maps to identify more than 1,000 seed BACs based on a BAC-to-BAC strategy. For the initial sequencing, 629 seed BACs corresponding to the minimum tiling path onto Arabidopsis genome were selected and fully sequenced. These BACs are now anchoring to the genetic map using the development of SSR markers. This information will be useful for identifying near BAC clones with the seed BAC on a genome map. From the BAC sequences, it is revealed that the Brassica rapa genome has extensive triplication of the DNA segment coupled with variable gene losses and rearrangements within the segments. This article introduces the current status and prospective of Korea Brassica Genome Project and the bioinformatics tools possessed in each national team. In the near future, data of the genome will contribute to improving Brassicas for their economic use as well as in understanding the evolutional process.

Construction of Genetic Linkage Map Based on Molecular Markers and Analysis of QTLs Controlling Morphological Traits in Chinese Cabbage(Brassica rapa L. ssp. pekinensis)

Su Ryun Choi(최수련),Prikshit Plaha,Jeong Hee Kim(김정희),Tae Ho Han(한태호),Zhong Yun Piao,Dal Hoe Koo(구달회),Jae Wook Bang(방재욱),Graham J King,Graham R Teakle,Charlotte J Allender,Derek J Lydiate,Elena Beynon,Y 한국원예학회 2005 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2005 No.5

Genetic and Physiological Analyses of Root Cracking in Radish (Raphanus sativus L.)

Su Ryun Choi(최수련),Xiaona Yu(우효나),Sushil Chhapekar(수실),Lu Lu(루루),Yinbo Ma(마인보),Ji-Young Lee(이지영),Seongmin Hong(홍성민),Yoon-Young Kim(김윤영),Sang Heon Oh(오상헌),Yong Pyo Lim(임용표) 한국원예학회 2019 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2019 No.10

Genetic Mapping Based on AFLP, RAPD, SSR, and PCR-RFLP in Chinese Cabbage

Su Ryun Choi(최수련),Harui Cui(최해서),Yong Pyo Lim(임용표) 한국원예학회 2002 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2002 No.6

RAPD 마커를 이용한 무의 유전자지도 작성

안춘희,최수련,임용표,정해준,예병우,윤화모,Ahn, Choon-Hee,Choi, Su-Ryun,Lim, Yong-Pyo,Chung, Hae-Joon,Yae, Byeong-Woo,Yoon, Wha-Mo 한국식물생명공학회 2002 식물생명공학회지 Vol.29 No.3

작물의 신품종 육성 과정에 있어서 선발은 육종의 성패를 좌우하는 중요한 과정이다. 하지만 개체가 나타내는 표현형은 유전적 요인과 환경적 요인이 동시에 작용하여 나타나기 때문에 유전적인 효과만 구분하여 선발하는 것은 매우 어렵다. 최근에 분자생물학 분야의 연구가 급속도로 발전함에 따라 분자 수준의 표지 인자를 유용 유전자의 간접선발 지표로 활용하여 선발 효율을 높일 수 있게 되었다. 작물의 유전자 지도 및 분자 표지인자는 작물 육종에 매우 유용하게 활용될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 무에서 양친인 '835'와 'B$_2$'에서 유래한 여교잡 집단 82개체를 이용하여 RAPD 유전자군 지도를 작성하고 관련 마커를 탐색하여 육종에 이용하고자 연구를 수행하였다. Primer 375종류를 이용하여 양친, 835와 B$_2$ 사이의 다형화 밴드 128개를 찾았다. BC$_1$F$_1$집단 조사를 통해 MAPMAK ER/EXP를 이용하여 연관군 지도를 작성하였다. 분리 분석된 RAPD 표지인자 128개 중 126개는 멘델의 이론 분리비 1:1에 적합하였으며. 2개는 동형접합체 (모본형) 쪽으로 편중되어 분리되었다. LOD 3.0 수준에서 128개의 표지인자가 9개의 연관군으로 나뉘어졌고 전체거리는 1,688.3 cM이었으며, 표지인자 간 평균거리는 13.8 cM으로 Lefebvre 등 (1996)이 발표한 자료를 참고하여 무 genome 전체의 유전적 거리를 계산한 결과 무의 유전자지도는 무 genome전체의 68.7%~80.1%를 포함하는 것으로 추정할 수 있었다. RAPD 마커에서 문제시되는 재현성 문제를 검정하기 위해 이를 STS 마커로 변환하고자 OPE10 primer에 의해 증폭된 특정 밴드를 클로닝하고 염기서열을 분석한 다음 얻어진 염기서열을 기본으로 하여 primer를 제작하여 PCR 하였다. 그 결과 10mer인 OPE10을 이용하여 분석했을 때와 동일하였으며 목적 밴드 외 다른 밴드는 생성되지 않아 앞으로 분자 마커로서 충분히 이용될 수 있음을 보여주었다. Genetic map and molecular marker have a great importance in improving and facilitating crop breeding program as well as in genome analysis and map-based cloning of genes representing desirable characters. This study aimed at developing RAPD markers and constructing a genetic linkage map using 82 BC$_1$F$_1$individuals originated from the cross between '835' and B$_2$in radish (Raphanus sativus L.). One of the parents for genetic linkage map construction, '835'(P$_1$) of egg type is susceptible to Fusarium wilt and have medium resistance to virus infection and the other parent, B$_2$(P$_2$) of round type, is susceptible to Fusarium wilt and virus, Screening of 394 RAPD primers in BC$_1$F$_1$) population resulted in selecting 128 polymorphic markers which displayed 1:1 segregation pattern. Two markers failed to display 1:1 segregation and showed the segregation ratio skewed to maternal genotype. Selected markers were categorized into 14 linkage group based on LOD score represented by MAPMAKER/EXP program. Five groups composed of single marker among them were excluded from the linkage map, and consequently, the remaining groups are well matched with the number of radish chromosome (n=9). The linkage map constructed with 128 markers covers 1,688.3 cM and the average distance between markers was 13.8 cM. For developing STS marker, we determined the partial nucleotide sequence of OPE10 marker at both ends and designed a oligonucleotide primer pair based on this sequence. STS PCR using the primer pair displayed a single, clear band of which segregation is perfectly matched with that of OPE10 marker. This implies that RAPD markers could readily convert into clear and reliable STS markers.

방사선 처리에 의해 유도된 돌연변이 벼의 주요 특징

이인석,김동섭,최수련,송희섭,이상재,임용표,이영일,Lee, In-Sok,Kim, Dong-Sup,Choi, Su-Ryun,Song, Hi-Sup,Lee, Sang-Jae,Lim, Yong-Pyo,Lee, Young-Il 한국식물생명공학회 2003 식물생명공학회지 Vol.30 No.3

Radiation technique has been used to develope mutant rice. Suwon 345 rice seeds were irradiated with 250 Gy gamma ray. Morphological characteristics of the variants in M$_{8}$ generation were observed and random amplified polymorphic DNA(RAPD) analysis was carried out. Plant height, panicle length, 1,000 grain weight and lodging were very different in mutants compared with donor cultivar. RAPD analysis showed that polymorphic bands were presented in several primers of the mutants. In comparison with original variety, variants were classified into four group through UPGMA analysis. A group has mutation trait in panicle length, B group in plant height and C group in 1,000 grain weight. Among mutants, no. 46 and 147 was ranked as salt tolerance and the malonaldehyde content of these mutants was more increased than that of original variety. Valuable mutants obtained will be useful for developing new cultivars and for studing gene function in molecular level.l.

배추 BAC end sequence 분석과 Arabidopsis와의 비교

홍창표(Chang Pyo Hong),최수련(Su Ryun Choi),박지영(Jee Young Park),박영수(Young Soo Park),이현승(Hyun Seung Lee),임용표(Yong Pyo Lim) 한국원예학회 2002 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2002 No.6

SCAR and CAPS Mapping of the CRb Gene and their Application to Chinese Cabbage Cultivars

Zhongyun Piao(박종운),Su Ryun Choi(최수련),Yuqiu Deng(등옥추),Yong Pyo Lim(임용표) 한국원예학회 2003 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2003 No.5

배추 SSR 마커를 이용한 무의 육성 계통 및 수집종의 유전적 다양성 분석

박수형(Suhyoung Park),최수련(Su Ryun Choi),이정수(Jung-Soo Lee),뉴엔 반단(Van Dan Nguyen),김성길(Sunggil Kim),임용표(Yong Pyo Lim) 한국원예학회 2013 원예과학기술지 Vol.31 No.4

국립원예특작과학원에서는 무의 품종 육성 기반 확장을 위해 다양한 무 품종을 수집하여 재배한 후 원예적 특성이 양호한 자원을 선발하여 계통으로 육성하는 작업을 1980년대 초반부터 지속적으로 수행하여 왔다. 유전적 다양성은 작물의 개량에 있어 주요 소재이기에 자원의 수집을 통한 변이의 확보는 매우 중요하다. 자원 수집과 더불어 확보한 자원간의 다양성 정도를 측정함으로써 자원의 활용도를 높이고 자원확보의 방향성을 재고하는데 도움을 줄 수도 있다. 이런 연구를 위하여 이미 배추에서 개발된 SSR 마커를 이용하여 계통분류학상 가까운 관계에 있는 무에 적용이 가능한지를 검토하기 위해 본 실험을 실시하였다. 무 육성 계통과 도입자원 중에서 44점의 보유 유전자원을 재료로 하여 22종의 선발한 마커로 유전형을 분석하였으며, 이 중에서 ‘cnu_m139’와 ‘cnu_m289’ 등이 다형성 검증에 유용한 마커임을 확인할 수 있었다. 무 유전자원의 유전적 유연관계 분석 결과, 무는 지역적 유래에 따라 차이를 보였으며, 품종성 연도에 따라 일부 그룹을 형성함을 알 수 있어, 최근 육성되고 있는 품종들과 기존의 품종과의 차이를 보여주는 것으로 나타났다. 또한 각 그룹에 해당하는 계통들의 특성을 제시함으로써 차후 연구결과의 활용도를 높이고자 하였다. 비교적 적은 수의 마커로 분석했음에도 30년 이전에 육성종과 근래에 육성한 2000년대에 육성종을 구분하고, 한그룹 내에서 비교적 형태적으로 유사한 개체들이 그룹을 구성하는 대부분을 나타낸 결과는 SSR 마커가 무에 성공적으로 적용 가능함을 시사한다고 할 수 있다. 본 연구결과를 통해 배추에서 개발한 SSR 마커를 이용하여 무에 대한 유전적 다양성 및 유연관계 분석(유전자원 식별)에 적용이 가능한 것으로 판단된다. Since the early 1980s, the National Institute of Horticultural & Herbal Sciences has been breeding and collecting diverse radish breeds to select those samples with better horticultural characteristics, to ultimately expand and develop as good radish produce. Genetic diversity is a crucial factor in crop improvement and therefore it is very important to obtain various variations through sample collection. The collected samples were compared with one another in order to assess the level of diversity among the collections, and this procedure allowed for increased application of the gathered resources and aided in determining the direction to secure further samples. Towards this end, this experiment was conducted in order to examine whether the SSR markers derived from Chinese cabbage samples could be transferred to the radish samples. Among the radish breeding lines and introduced resources, 44 lines were used as materials to analyze the genotype using 22 SSR markers selected. As a result, the analysis showed that among all the selected markers, ‘cnu_m139’ and ‘cnu_m289’ were the most useful markers for diversity evaluation. The genetic relationship of the radish genetic resources showed that the geographic origins affected the diversity. Furthermore, the different types of radish groups were also determined by the year they were bred. This result demonstrated that there are differences between the older radish breeds and the more recently developed radish breeds. Even though a relatively small number of markers were used in the analysis, it was possible to distinguish whether the radish was bred 30 years ago or in the 2000s, and that the similar physical shapes comprised a particular group, showed that the SSR markers can indeed be successfully applied to to study the diversity within radish breeding lines. Through the results of this study, it can be concluded that the SSR marker developed for the Chinese cabbage can be applied to examine the genetic diversity and analyze the relationship (genetic resource determination) of radish.

Construction and Characterization of Bacterial Artifical Chromosome Library in Chinese Cabbage

Jee Young Park(박지영),Hye Ran Kim(김혜란),Su Ryun Choi(최수련),Yong Pyo Lim(임용표) 한국원예학회 2000 원예과학기술지 Vol.18 No.2