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윤재복,도재왕,이준대,홍순철 한국육종학회 2012 한국육종학회 심포지엄 Vol.2012 No.07
고추 탄저병은 우리나라는 물론 몬순기후를 갖고 있는 동남아시아의 거의 모든 나라와 중국, 인도 등에서 그 피해가 매우 심각한 병이다. 작년에는 특히 긴 장마로 인해 탄저병 발병이 심하여 엄청난 수확량 감소(홍고추의 경우 대략 50% 이상) 피해를 봤고, 시장에서는 홍고추의 가격이 무려 3배 이상 높게 거래되기도 하였다. 특히 농민들은 비가 올 때마다 농약을 쳐서 농약비용도 아주 큰 부담이 됐다. 따라서 본 과제에서는 지금까지 개발된 탄저병 저항성 계통을 사용하여 하루 빨리 탄저병 저항성 F1 품종을 개발하고 보급해야겠다는 생각으로 여러 종자회사들과 함께 F1 품종 개발에 힘쓰고 있다. 올해 탄저병 저항성 B계통 육성용 33계통(F4세대 30계통, F2세대 3계통), C계통 육성용 106계통(BC2F10세대 36계통, BC2F8세대 47계통, F4세대 23계통), 탄저병/역병 복합저항성 육성용 6계통(F2세대)을 정식하여 육성하고 있다. 특히 작년에는 몇몇 종묘회사의 웅성불임 계통(CMS A계통 또는 GMS 모계)에 본 연구과제에서 개발한 탄저병 저항성 계통을 교배하였고, 올해 총 122개의 F1 조합을 파종한 후 노지포장에 정식하였고, 이들에 대한 탄저병 저항성 및 원예적 특성을 조사할 예정이다. 또한 탄저병 저항성 계통 및 품종을 보호하기 위해 탄저병 저항성 유전자원 Capsicum baccatum ‘PBC81’과 ‘PI594137’ 및 탄저병 저항성 육성계통 ‘2602-14-5’와 ‘2602-27-21’을 NGS sequencing하였고, 염기서열을 비교 분석하였다. 이 결과를 바탕으로 탄저병 저항성 계통 및 품종 보호를 위한 특허를 출원할 예정이다.
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고추 탄저병 및 CMV 저항성 마커 개발과 복합내병성 품종 육성과제 진도 보고
박석진,도재왕,한정헌,윤재복 한국육종학회 2015 한국육종학회 심포지엄 Vol.2015 No.07
본 과제는 “고추 육종가 맞춤식 고효율 분자육종시스템 실용화” 과제의 주관과제인, 고추 탄저병 및 CMV 저항성 마커 개발과 복합내병성 품종 육성(고추와 육종, 윤재복)으로, 세부과제인 고추 유용 분자표지의 foreground selection용 multiplexing 기술 개발(전북대학교, 이준대)과 협업을 통해 2015~2017 년까지 탄저병과 오이모자이크바이러스(cucumber mosaic virus, CMV)에 대한 복합내병성 품종 개발을 목표로 하고 있다. 탄저병과 CMV는 국내외에서 심각한 문제를 일으키고 있는 병원체로, 저항성 품종 육성 효율을 높이기 위해서는, 탄저병 저항성 연관 신규 분자표지와 CMV 강병원성 계통(기존 저항성 Cmr1 극복 CMV, CMV-P1)에 대한 저항성 연관 분자표지 개발이 필요하다. 본 과제의 성공적인 수행을 위해 현재까지 진행된 연구결과는 다음과 같다. 탄저병 저항성 연관 신규 분자표지 개발의 경우, 탄저병 및 CMV복합 CMS모계(B)와 부계(C) 계통, GMS 모계는 각각 BC1F3와 F4, F5, BC1F6 까지 세대 진전하였다. 탄저병과 바이러스에 단독 혹은 복합 내병성을 지닌 CMS와 GMS 모계, 탄저병저항성 C계통 간에 156개 교배조합을 작성하였고, 시교 사업은 경북, 경남, 충북, 충남, 전남, 전북, 강원, 인천, 제주지역을 포함하는 138개 지역에 수행하고 있다. CMV-P1 저항성 연관 분자표지 개발의 경우, 국내에서 분리된 18개 CMV 분리의 저항성 정도를 평가하여 4가지 유형으로 분류하였고, 이들을 이용해 고추유전자원의 CMV 저항성을 조사한 다음 CMV 병원형 판별 품종 후보를 선발하였다. 한편, 고추 포장에서 CMV에 강 저항을 보인 개체의 후대를 대상으로 CMV-P1대한 저항성 유전 분석을 수행하였고, 분자표지 검정을 통해 저항성과 연관된 후보 마커를 선발하였다. 금년 하반기에는 새로운 탄저병 저항성 마커 개발을 위한 저항성 유전분석 및 분리집단을 선발할 예정이며, 차년도에는 탄저병 및 CMV복합 계통의 세대진전과 신규교배 조합을 작성할 예정이다. 또한 새로운 탄저병 저항성 분자표지 개발 및 CMV-P1 저항성 연관 후보 분자표지를 이용해 CMV 병원형 판별 계통을 최종적으로 선발하고자 한다.
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고추 탄저병 저항성 QTL mapping을 위한 양친의 NGS re-sequencing을 통한 대량 SNP 탐색
이준대,도재왕,윤재복 한국육종학회 2013 한국육종학회 심포지엄 Vol.2013 No.07
고추 탄저병은 국내에서 아주 피해가 심한 병 중의 하나로 본 연구팀은 십수 년 동안 탄저병 저항성에 대해 유전분석을 수행하는 동시에 저항성 품종 육성에 노력을 기울여 왔다. 이전에 사용하였던 탄저병 저항성 소재는 Capsicum baccatum 종의 PBC81 accession이었는데, 이와 가장 교잡화합성이 높았던 C. annuum 종의 SP21 계통을 모친으로 사용하여 종간 교잡을 수행하였고, 이에 대한 BC1F1과 BC1F2 분리집단에서 QTL mapping을 수행하여 두 가지의 탄저병(Colletotrichum acutatum과 C. capsici)에 대한 각각의 저항성 주동 QTL을 탐색함과 동시에 연관된 분자표지를 개발하였다. 본 연구에서는 탄저병 저항성 소재로 PBC81이 아닌 PI594137과 AR을 사용하여 NGS re-sequencing을 수행한 후 대량의 SNP를 탐색하고자 하였다. PI594137은 C. baccatum 종에 속하며, PBC81보다 좀 더 broad spectrum resistance를 보인다. AR은 AVRDC에서 분양 받은 재료인데, C. chinense Jacq. PBC932의 열성 저항성을 C. annuum에 도입한 계통이다. 탄저병 저항성 QTL mapping은 Golden aji(C. baccatum, 탄저병 이병성)와 PI594137의 F2 분리집단과 SP211(C. annuum, 탄저병 이병성)과 AR의 F2 분리집단에서 수행할 계획이어서 각각의 양친 사이(Golden aji vs. PI594137과 SP211 vs. AR)에서 SNP를 탐색하였다. NGS re-sequencing을 통해 읽혀진 염기서열 총 길이는 PI594137이 40.5Gbp, Golden aji가 12.1Gbp, AR이 12.8Gbp, SP211이 11.5Gbp였다. 이 염기서열을 사용하여 생물정보학적 분석((주)씨더스에 의뢰)을 수행하였는데, PI594137과 Golden aji 사이에서 333,816개, AR과 SP211 사이에서 1,218,595개의 SNP를 최종적으로 탐색할 수 있었다. 탐색된 SNP는 탄저병 저항성 QTL mapping 분석에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.
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윤재복,이준대,도재왕,박석진,한정헌 한국육종학회 2012 한국육종학회 심포지엄 Vol.2012 No.07
고추 매운맛은 캡사이시노이드(capsaicinoids) 물질에 의해 나타나며, 그 중 캡사이신(capsaicin)과 다이하이드로캡사이신(dihydrocapsaicin)이 양적인 측면에서 주를 이루고 있다. Capsicum annuum 종의 피망이나 파프리카는 캡사이시노이드를 합성하는 Pun1(acyltransferase)유전자의 기능이 소실된 pun1(나중에 pun11로 명명) 대립유전자를 가지고 있어 매운맛이 없다. 최근 C. chinense와 C. frutescens 종에서도 매운맛이 없는 고추를 대립성 검정 분석을 하여 Pun1 유전자의 기능이 소실된 또 다른 대립유전자인 pun12와 pun13을 각각 찾아내었다. 또한 C. annuum ‘CH-19 Sweet’에서는 pAMT(putative aminotransferase) 유전자의 기능이 소실되어 매운맛이 나타나지 않는다고 보고하였다. 본 연구에서는 정상적인 Pun1 유전자가 없음에도 불구하고 매운맛이 나타나는 재료를 확보하였고, 이에 대한 유전분석을 수행하였다. 모친으로 사용된 135T는 Pun1/Pun1으로 매운맛이 있는 계통이고, 부친으로 사용된 147BG는 pun1/pun1으로 매운맛이 없는 계통이다. 하지만 147BG계통은 다른 매운맛 계통에 교배하면 F1에서 매운맛 함량이 보다 높아지는 경향을 보이는 계통이다. 135Tx147BG 조합의 F2 집단 85개체에 대해 매운맛(pun1) 마커를 분석하고, capsaicinoids 함량을 HPLC로 측정하였다. 그 결과, 27개체가 매운맛 마커로 pun1/pun1으로 genotyping되었는데, 기존 이론에 의하면 이 개체들은 모두 매운맛이 없어야 하나, HPLC 분석에서 capsaicinoids 함량이 있는 개체들이 있었다. Dihydrocapsaicin은 27개체 모두 검출되지 않았으나, capsaicin은 27개체 중 19개체(함량범위: 2~95mg/100g)에서 검출되었다. 이 결과는 Pun1 유전자가 없어도 capsaicin만을 합성할 수 있는 유전자(Pun3로 명명)가 존재함을 의미한다. 따라서 Pun3 유전자에 연관된 분자표지를 개발하기 위해 집단 크기를 늘려 올해 추가적인 실험을 수행 중이다.
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대풍초×AR 조합의 F2 집단에서 고추 탄저병 저항성 QTL 분석
윤재복,이준대,도재왕,홍순철 한국육종학회 2012 한국육종학회 심포지엄 Vol.2012 No.07
고추 탄저병은 Colletotrichum spp. 균에 의해 일어나고, 국내에는 주로 C. acutatum 종이 우점을 하고 있다. 탄저병 저항성 고추 유전자원은 주로 Capsicum baccatum 종(PBC80, PBC81, PI594137, Cpb 등)에서 주로 보고되고 있으며, C. chinense 종(PBC932 등)에서도 일부 보고되고 있다. PBC81은 C. acutatum과 C. capsici에 모두 우성으로 각각의 주동 QTL에 연관된 분자표지가 개발되었다. AR은 PBC932에서 유래한 육성 계통으로 C. acutatum과 C. capsici에 모두 열성으로 보고되었다. 본 연구에서는 AR 유래 탄저병 열성저항성 유전자와 연관된 분자표지를 개발하고자 하였다. 식물 재료는 대풍초(S) x AR(R) 조합의 F2 분리집단 93개체를 이용하였다. 접종 탄저병 균주는 KSCa-1(C. acutatum)을 사용하였고, 저항성 조사는 DI(disease incidence), OLD(overall lesion diameter) 및 TLD(true lesion diameter) 3가지 방법으로 조사하였다. F2에서 탄저병 저항성이 정규분포 곡선에 가깝게 나타나 QTL mapping을 우선적으로 수행해 보기로 하였다. 연관지도를 작성하기 위해 다른 연구에서 mapping된 마커를 우선 사용하였는데, SSR(200여개), COSII(50여개), STS(20여개) 등 총 270여개의 마커를 스크리닝하였고, 그 중 SSR(45개), COSII(9개), STS(4개) 등 총 58개의 마커가 다형성을 보여 mapping에 사용하였다. 그 결과, 총 512 cM을 커버하는 연관지도를 만들 수 있었고, 이를 이용하여 preliminary QTL 분석을 수행하여 보았다. 그 결과, OLD trait에서 LG9에 저항성 QTL(AR 유래)이 잡히는 것을 확인하였는데, LG9에는 이전 보고에서 C. capsici에 주동저항성을 보이는 부분이 있는 곳이기도 하다. 그리고 TLD trait에서는 LG3에 저항성 QTL(대풍초 유래)이 잡혔는데, 이 부분은 병이 발생했을 때 얼마나 병반이 빨리 커지는지를 설명할 수 있는 형질이다. 현재 각각의 QTL에 아주 가까운 마커를 개발하기 위해 LG3과 LG9에 마커를 추가하는 실험을 계속 진행 중이다.
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월동형 시설 풋고추 야간 온도 차이에 따른 품종별 특성
김우일,오주열,김희대,손길만,도재왕,윤재복 한국육종학회 2013 한국육종학회 심포지엄 Vol.2013 No.07
에너지 절감형 시설 풋고추 전용 품종 개발을 위한 예비실험으로서, 저온 신장성이 좋고 수량 및 품질이 우수한 풋고추 품종을 선발하기 위하여 야간 온도 조절을 통한 품종별 특성의 차이를 조사하였다. 시험은 경남농업기술원 3연동 비닐하우스에서 지난 2년간 수행되었으며, 현재 시판되고 있거나 최근 고추와 육종에서 개발한 품종들을 대상으로 열풍기 야간온도를 13도와 17도로 처리하였고 시험구 배치는 처리별로 난괴법 3반복으로 하였으며 시기별 생육 및 수량을 비교 분석 하였다. 1년차 시험(2011~2012) 결과, 초장은 일반적인 ‘녹광’ 품종의 농가 야간 최저 온도인 17도 처리에서 일반적으로 컸으며, 정경은 반대로 13도 처리에서 전체적으로 굵었다. 수량에 있어서는 일반 품종인 ‘녹광’의 경우 13도와 17도 처리에서 각각 상품과가 1,500(kg/10a)과 1,900이었고 대과종 풋고추인 ‘순한길상’은 각각 2,400과 2,600이었고 ‘롱그린 맛고추’는 각각 3,000과 2,300으로 오히려 저온인 13도 처리구에서 수량이 증가되었다. 고추와 육종의 ‘PNBG6’ 품종도 저온 처리구에서 오히려 수량이 증가하는 결과를 얻었으며 저온처리에 따른 난방비 절감효과는 LNG 사용시 10a당 약 560만원에 달했다. 2년차 시험(2012~2013)에서는 1년차와 동일한 조건에서 저온처리에 대한 수량증대 효과는 없었으나 난방비 절감효과는 10a당 약 890만원으로 저온에서의 수량 손실분을 제하더라도 추가적인 이익을 얻을 수 있었다. 본 연구를 기초로 선발된 품종들과 저온신장성이 좋은 유전자원 유래의 분리집단을 사용한다면 저온신장성에 대한 유전 연구는 물론 에너지 절감형 풋고추 전용 품종개발이 가능할 것으로 판단되며 이는 종자 산업에서의 저탄소 녹색기술의 표본이 될 것이다.
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이준대,도재왕,윤재복 한국원예학회 2011 Horticulture, Environment, and Biotechnology Vol.52 No.6
Anthracnose (Colletotrichum spp.) causes significant yield losses in chili pepper (Capsicum annuum L.), and several loci conferring resistance to this disease have been identified. Seven and one amplified fragment length polymorphic (AFLP)markers were additionally located on LG 12 (CaR12.2, major locus resistant to Colletotrichum acutatum) and LG 9 (CcR9,major locus resistant to C. capsici), respectively, through AFLP analysis combined with extreme bulked segregant analysis (BSA). Among these, two AFLP markers, EtagMcgt04 (CaR12.2) and EtacMccg13 (CcR9), were converted into sequence tagged site (STS) markers (CaR12.2M1-CAPS and CcR9M1-SCAR, respectively), via sequencing analysis of internal and flanking regions of each AFLP marker. The selection efficiencies were 72% for CaR12.2M1-CAPS and 82.5% for CcR9M1-SCAR. These simple PCR-based markers will be useful for breeding cultivars with enhanced resistance to anthracnose, for pyramiding resistances to both C. acutatum and C. capsici, and for further characterization of the locus,including isolation of genes responsible for resistance.
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