ISSR 표지를 이용한 국내 재배 대추나무의 유전특성 분석

남재익,이욱,김세현 한국산림과학회 2018 한국산림과학회지 Vol.107 No.4

Chinese jujube (Ziziphus jujuba Mill.), a member of family Rhamnaceae, is an economically important species. It has high nutritional value in fruits, and its medicinal properties have led to extensive use in traditional oriental medicine. In this study, we investigated the genetic characteristics of 270 jujube germplasms collected from the six major jujube fruit production areas in Korea including Boeun and Gyeongsan, in order to understand the current situation on cultivated varieties of domestic jujube and to obtain useful data for selection of superior germplasms and establishing their breeding plans. The results of ISSR marker analysis revealed that the Shannon's information index of the 270 germplasms was 0.107 and the genetic similarity was as high as 0.935 showing the dominance of a specific cultivar or germplasm, and almost 67% (180) of them were identified at the same genotype with ‘Bokjo’. The domestic commercial jujube populations could be characterized by very low genetic diversity and thus may be vulnerable to external disturbances. In addition, it seems that most of the jujube fruits in domestic market were largely produced through parthenocarpy. 대추나무는 갈매나무과에 속하며 과실에 높은 영양가를 지니고 있어 전통 한의학에서 널리 사용되고 있는 경제적 으로 중요한 종이다. 국내에서 재배되고 있는 대추나무들의 품종실태를 파악함으로서 우량개체 선발과 육종계획 수립에 유용한 유전정보를 얻고자 보은, 경산 등 대추 주산지 6곳에서 수집된 대추나무 270개체를 대상으로 ISSR 표지 분석을 수행하였다. 그 결과 유전적 다양성을 보여주는 S.I.값은 0.107, 유전적 유사도는 0.935로 높게 나타나 연구에 사용된 대 추나무들이 특정 품종 또는 개체에 편중되어 있었다. 또한 270개체 중 67%인 180개체가 ‘복조’와 동일한 유전자형을 나 타내는 것으로 관찰되었다. 본 연구를 통해 국내 재배 대추나무 개체들의 유전적 다양성이 매우 낮은 것으로 파악되었다. 이에 외부 교란에 취약할 가능성이 큰 것으로 예상되며, 시장에 판매되고 있는 대부분의 대추가 단위결실을 통해 생산되 는 것으로 판단된다.

대추나무 품종 식별을 위한 ISSR 유래 SCAR 표지 개발

남재익,김철우,김세현 한국산림과학회 2019 한국산림과학회지 Vol.108 No.3

Precise and fast identification of crop cultivars is essential for efficient breeding and plant breeders’ rights. Traditional methods for identification of jujube cultivars are based on the evaluation of morphological characteristics. However, due to time constraints and environmental influences, it is difficult to distinguish cultivars using only morphological traits. In this study, we cloned fragments from improved inter simple sequence repeats (ISSR) analysis, and developed stably diagnostic sequence-characterized amplified region (SCAR) markers. The specific ISSR bands of jujube cultivars from Dalizao and Boeundaechu were purified, cloned, and sequenced. As a result, four clones labeled 827Dalizao550, 827Boeun750, 846Boeun700, and 847Dalizao850 were identified. In order to investigate whether they were specific for the jujube cultivar, four pairs of SCAR primers were then designed and polymerase chain reaction (PCR) amplifications were conducted to analyze 32 samples, including jujube and sour jujube. In the PCR amplification of the 827Dalizao550 SCAR marker, the specific bands with 550 bp were amplified in six samples (Dalizao, Sandonglizao, Dongzao, Yuanlin No. 2, Suanzao 2, Suanzao 4), but unexpected bands (490 bp) were amplified in the others. Moreover, in the PCR amplification of the 847Dalizao850 SCAR marker, the specific bands with 850 bp were found in three samples (Dalizao, Sandonglizao, and Dongzao) and 900 bp unexpected bands were amplified in five samples (Pozao, Suanzao 1, Suanzao 2, Suanzao 3, Suanzao 4). These results showed that newly developed markers could be useful as a fast and reliable tool to identify jujube cultivars. However, further identification of polymorphic information and the development of SCAR markers are required for the identification of more diverse cultivars. 정확하고 신속한 품종식별은 효율적인 육종과 육종가의 권리 보호를 위하여 필수적이다. 대추나무 품종을 구분하는 전통적인 방법은 형태적 특성을 근거로 하지만, 시기적 제약과 환경의 영향으로 형태적 형질만을 이용하여 구별하기에는 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 ISSR 분석으로 얻어진 단편을 복제하여 안정적인 식별을 위한 SCAR 표지를 개발하였다. 대리조와 보은대추 품종에서 특이성을 보이는 ISSR 밴드를 대상으로 정제, 복제, 염기서열 분석을 수행함으로써827Dalizao550, 827Boeun750, 846Boeun700, 847Dalizao850로 명명된 4개의 클론을 확인하였다. 대추나무 품종 특이성분석을 위한 4쌍의 SCAR 프라이머를 제작하였으며, 대추나무와 묏대추나무를 포함하는 32개체에 대하여 PCR 분석을 수행하였다. 827Dalizao550 SCAR 표지의 PCR 결과 6개체(대리조, 산동이조, 동조, 원령 신 2호, 묏대추나무 2, 묏대추나무 4)에서 550 bp의 특이적인 밴드가 증폭되었고, 나머지 개체에서는 예기치 않은 밴드(490 bp)가 증폭되었다. 또한847Dalizao850 SCAR 표지의 PCR 결과 대리조, 산동이조, 동조에서 850 bp의 밴드가 나타났고 예기치 않은 900 bp의 밴드가 5개체(파조, 묏대추나무 1, 묏대추나무 2, 묏대추나무 3, 묏대추나무 4)에서 증폭되었다. 이상의 결과로 보아 새롭게개발된 표지들은 대추나무 품종식별을 위한 빠르고 신뢰성 있는 수단으로 이용될 수 있을 것으로 생각된다. 하지만 보다다양한 품종들의 식별을 위해서는 다형성 정보의 추가와 SCAR 표지의 개발이 필요하다.

Genetic Variation Analysis of Chinese Jujube Cultivars Using ISSR Molecular Markers

남재익,Sea Hyun Kim,김철우 한국육종학회 2019 Plant Breeding and Biotechnology Vol.7 No.3

Chinese jujube (Ziziphus jujuba Mill.) is an economically important species with over 4,000 years of cultivation history. Cultivar classification and phylogenetic relationship of jujube have been controversial due to the lack of data related to species origin and cultivation. In this study, inter simple sequence repeat (ISSR) markers were used to analyze the genetic characteristics and relationships of Korean and Chinese jujube cultivars. The amplification of genomic DNA of the 32 accessions using 11 primers yielded 149 amplified bands, of which 141 were polymorphic. The amplification of 22 jujube cultivars generated 76 bands, 40 of which were polymorphic, suggesting that many polymorphic bands appeared in the outgroup. The mean genetic similarity index (GSI) of the cultivars was 0.835; Bokjo, Geumseong, Wolchul, and Mudeung cultivars showed the highest GSI of 1, and Sandonglizao and Xiaolizao had the lowest GSI of 0.658. The cluster analysis resolved Indian jujube (Z. mauritiana Lam.) and Paliurus ramosissimus Poir. in a basal Group I, sour jujube 2 (Z. acidojujuba C.Y. Cheng & M.J. Liu) and Damaya formed Group II, Dabailing and Daguazao were clustered in Group III, and the remaining accessions formed Group IV. The Korean cultivars and Korean native varieties showed genetic uniformity and were close to some Chinese cultivars. Accordingly, exploration of domestic and foreign genetic resources should be supplemented with survey of characteristics of collected material for genetic resources management and breeding of elite lines.

밀원수종 왕벚나무 꽃의 형태적 특성 연구

남재익,권해연,김세현 한국양봉학회 2017 한국양봉학회 학술대회 자료집 Vol.2017 No.10

국내 윤노리나무 6개 집단의 형태적 특징과 변이조사

남재익,최고은,김영미,박재인 한국자원식물학회 2015 한국자원식물학회지 Vol.28 No.1

적 요국내에 분포하는 윤노리나무의 형태적 특징과 변이를 조사하기 위하여 6곳의 윤노리나무 집단을 대상으로 실험을 수행하였다. 분산분석 수행결과 21가지 정량적 형질 중 18가지 형질에서 집단 간에 유의한 차이를 나타내는 것으로 확인되었다. 주성분 분석 결과, 6가지의 주성분이 전체 분산에 대하여 68.28%의설명력을 갖는 것으로 확인되었다. 제1주성분은 ‘엽병의 길이’(0.764), 제2주성분은 ‘잎의 형태’(0.834), 제3주성분은 ‘잎의길이’(0.753), 제4주성분은 ‘수관의 폭’(0.663), 제5주성분은 ‘화서의 폭’(0.492), 제6주성분은 ’엽저의 모양‘의 특성이 높은 기여도를 나타냈다. 군집분석을 수행한 결과 ‘괴산군 쌍곡계곡’ 집단이 이질적인 집단으로 확인되었다. 나머지 집단들은 ‘남해군미조리상록수림’ 집단과 ‘함양군 상림’ 집단이 가깝게 유집되었으며, ‘남해군 금산’ 집단, ‘진도 첨찰산’ 집단, ‘제주시 바리메오름’ 집단이 하나의 소그룹을 이루었다 This study was conducted to examine the morphological characteristics and variations of the 6 populations ofPourthiaea. villosa (Thunb.) Decne. var. villosa in Korea. The ANOVA results showed that the populations were significantlydifferent in 18 of the 21 quantitative characteristics that were analyzed. In the results of principal component analysis, 6principal components (PC) represented 68.28% for the total variations. ‘Petiole length’ (0.764), ‘Leaf shape’ (0.834), ‘Leaflength’ (0.753), ‘Crown diameter’ (0.663), ‘Inflorescence width’ (0.492), and ‘Leaf base shape’ (0.721) showed the highestcontribution to PC1, PC2, PC3, PC4, PC5, and PC6, respectively. According to the results of cluster analysis, one clustercomprised only ‘Goesan-gun Ssanggok Valley’ population. ‘Namhae-gun Mijori Evergreen Forest’ population was groupedwith ‘Hamyang-gun Sang Forest’ population, which was the nearest subgroup. Further, ‘Namhae-gun Geum Mountain’population, ‘Jindo-gun Cheomchal Mountain’ population, and ‘Jeju-si Barimae Parasitic volcano’ population were placedin the same cluster.

I-SSR 표지자분석을 이용한 대추나무 품종간 유연관계 분석

남재익,김영미,최고은,이귀용,박재인 韓國林學會 2013 한국산림과학회지 Vol.102 No.1

대추나무는 우리나라에서 중요한 과수이다. 이전의 대추나무의 분류는 형태적 특성에 근거하였다. 그러나 표현형적인 특성은 환경의 영향 받아 정확한 품종 식별에 문제가 있다. 반면에 DNA 표지자는 빠르고 정확하게 식물종을 식별할 수 있다. I-SSR은 DNA를 이용한 분자표지의 하나로 유전적 유연관계와 가까운 관계에 있는 품종들의 식별에 유용하다. 본 연구에서는 16개의 I-SSR primer를 이용하여 5종의 한국 대추나무 품종과 중국에서 도입된 1종의 대추나무 품종을 분석하였다. I-SSR 분석을 통하여 primer당 6.25개인 100개의 증폭산물을 얻었고, 그 중 45개의 증폭산물(45%)이 다형성을 나타냈다. Primer별로 증폭된 밴드의 수는 2개에서 13개였다. 다형성 유전자좌의 비율은 10%에서 100%였다. I-SSR 지문분석 결과 "보은대추"와 "대리대추"는 분자수준에서 품종 특이적인 식별 가능한 DNA 패턴들이 나타났다. 군집분석결과 유전적 유사도지수는 0.68~0.92로 나타났다. "보은대추’와 "대리대추"가 독립적인 그룹들로 유집되었으며, "월출대추", "금성대추", "무등대추" 그리고 "복조대추"가 한 그룹으로 합쳐졌다. 이상의 결과로, I-SSR 표지를 이용한 분석방법은 "복조대추"와 "보은대추" 품종의 식별에 활용될 수 있음이 확인되었다. The jujube is an important fruit tree species in Korea. Traditionally, classifications of jujube cultivars have been based on morphological characters; however, morphological identification can be problematic because morphological traits are affected by environmental conditions. Therefore, DNA markers are now being used for the rapid and accurate identification of plant species. Inter-simple sequence repeat (I-SSR) is one of the best DNA-based molecular marker techniques, which is useful for studying genetic relations and for the identification of closely related cultivars. In this study, 5 Korean jujube trees and 1 jujube tree imported from China were analyzed for 16 I-SSR primers. Amplification of the genomic DNA of jujube cultivars by using I-SSR analysis generated 100 bands, with an average of 6.25 bands per primer, of which 45 bands (45%) were polymorphic. The number of amplified fragments with I-SSR primers ranged from 2 to 13. The percentage of polymorphism ranged from 10% to 100%. I-SSR finger printing profiles showed that "Boeun jujube" and "Daeri jujube" had characteristic DNA patterns, indicating unequivocal cultivar identification at molecular level. According to the results of clustering analysis, the genetic similarity coefficient ranged from 0.68 to 0.92. "Boeun jujube" and "Daeri jujube" were divided into independent groups, and "Bokjo jujube", "Geumseong jujube", "Wolchul jujube", and "Mudeung jujube" were placed in the same group. Therefore, I-SSR markers are suitable for the discrimination of "Boeun jujube" and "Daeri jujube" cultivars.

현사시 (Populus alba × P. glandulosa) T-DNA 삽입 변이체의 형태적,생리적 특성 분석

남재익,박재인,노은운,이이 한국임학회 2010 한국임학회 정기학술발표논문집 Vol.2010 No.-

국내 자생 댕강나무 5개 집단의 형태적 특성과 변이조사

남재익,최고은,박재인 한국산림휴양복지학회 2013 한국산림휴양학회 학술발표회 자료집 Vol.2013 No.4

I-SSR 표지자분석을 이용한 대추나무 품종간 유연관계 분석

남재익,최고은,김영미,한주환,이기용,박재인 한국임학회 2011 산림과학 공동학술대회 논문집 Vol.2011 No.-

국내자생 느티나무 6개집단의 형태적 특징과 변이조사

남재익,최고은,최명길,박재인 한국자원식물학회 2013 한국자원식물학회지 Vol.26 No.5

국내에 분포하는 느티나무의 표현형의 변이를 확인하기 위하여 자생지 6곳을 대상으로 35가지 형태적 특징을 조사하였다. 분산분석 수행결과 20가지 정량적형질 중 16가지 형질이 집단간에 유의한 차이를 나타내는 것으로 확인되었다. 특히, ‘청주시 것대산’ 집단이 20가지 정량적형질 중 9가지에서 최대값을나타내었다. 주성분 분석 결과 측정항목들이 집단 간 차이를 나타내는데 적절하지 못함이 확인되었다. 군집분석을 수행한 결과 ‘남해군 미조리상록수림’ 집단과 ‘양평군 용문산’ 집단이 가장 가까운 그룹을 이루었으며, ‘청주시 것대산’ 집단, ‘보은군 속리산’ 집단, ‘대구광역시 팔공산’ 집단, ‘함양군 상림’ 집단 순으로 군집되었다. This study was conducted to examine variations of 35 morphological characteristics of 6 natural populations ofZelkova serrata in Korea. On the basis of the results of the ANOVA tests, the populations were significantly different in 16of the 20 quantitative morphological characteristics that were tested. In particular, the ‘Cheongju-si Gutdae Mountain’population showed larger values in 9 of the 20 quantitative characteristics that were examined. In the results of principalcomponent analysis of the characteristics, examined characteristics were not suitable for the variation of 6 naturalpopulations. According to the results of cluster analysis, ‘Namhae-gun Mijori Evergreen Forest’ population was groupedwith ‘Yangpyeon-gun Yongmun Mountain’ population to the nearest group, and then ‘Cheongju-si Gutdae Mountain’population, ‘Boeun-gun Sokri Mountain’ population, ‘Daegu metropolitan city Palgong Mountain’ population, and‘Hamyang-gun Sang Forest’ population were grouped in regular sequence.