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단감 품종 판별을 위한 single nucleotide polymorphism 마커 적용 검정
박여옥(Yeo Ok Park),최성태(Seong-Tae Choi),손지영(Ji-Young Son),김은경(Eun-Gyeong Kim),안광환(Gwang-Hwan Ahn),박지혜(Ji Hae Park),정완규(Wan-Kyu Joung),장영호(Young Ho Jang),김동완(Dong Wan Kim) 한국생명과학회 2020 생명과학회지 Vol.30 No.7
최근 next-generation sequencing technology의 발달로 유전체 분석 사례는 증가하고 있으나, 단감에 있어 적용가능한 Single Nucleotide Polymorphism (SNP) 마커 및 적용 결과는 거의 없는 실정이다. 이에 우리나라 고유떫은감 5품종으로부터 개발된 SNP primer 들을 단감 품종에 적용하여 사용 가능성을 검증하고자 수행하였다. Jung 등에 의해 개발된 19개 SNP primer들의 PCR 조건을 확인 한 후 본 실험의 전기영동 방식으로는 분석이 매우 어려웠던 8개의 primer를 제외한 11개의 SNP primer들을 최종 선발하였다. 1, 2차 검증을 통해 최종 선발된 11개의 SNP primer 들을 76품종 및 계통(불완전단감 20, 완전단감 30, 완전떫은감 20, 불완전떫은감 6)에 적용한 결과 38품종 및 계통(불완전단감 8, 완전단감 18, 완전떫은감 9, 불완전떫은감 3품종)은 각 품종 및 계통 간 구분을 할 수가 없었다. 그러나 최종 선발된 11개의 SNP primer 들을 신품종에 적용한 결과만를 보면 ‘감누리’, ‘단누리’, ‘홍추’와 ‘자미시’, ‘미감조생’을 동시에 구분할 수 있어 단감 신품종 판별을 위한 특이적 마커로 사용될 수 있을 것으로 판단된다. The recent development of next-generation sequencing technology has enabled increased genomic analysis, but very few single nucleotide polymorphism (SNP) markers applicable to sweet persimmon (Diospyros kaki Thunb.) cultivars have been identified. In this study, SNP primers developed from five pollination-constant astringent (PCA) persimmons native to Korea were applied to discriminate between cultivars and verify their usability. The polymerase chain reactions of 19 SNP primers developed by Jung et al. were checked, with 11 primers finally selected. The other eight were very difficult to analyze in the agarose gel electrophoresis and QIAxcel Advanced System used in this experiment and were therefore excluded. The 11 SNP primers were applied through first and second verification to 76 cultivars and collection lines including 20 pollination-variant non-astringent (PVNA), 30 pollination- constant non-astringent (PCNA), 20 PCA, and six pollination-variant astringent (PVA). Of these, 38 were indistinguishable (eight PVNA, 18 PCNA, nine PCA, and three PVA). However, the results of applying the 11 SNP primers to new sweet persimmon cultivars, namely Gamnuri, Dannuri, Hongchoo, Jamisi, and Migamjosaeng, showed that they have the potential to be used as a unique marker for simultaneously determining between them.
완전단감 및 수꽃 착생개체 선발을 위한 SCAR(Sequence Charcterized Amlplified Region) 분자표지 실효성 검증
박여옥(Yeo Ok Park),손지영(Ji-Young Son),김태엽(Tae-Yeop Kim),안광환(Kwang-Hwan Ahn),김은경(Eun-Gyeong Kim),윤혜숙(Hae-Suk Yoon) 한국원예학회 2021 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2021 No.10
감은 영년생 목본류 과수로 과실이 착과 되기까지 장기간이 소요되고, 1년생 작물과는 달리 개체 증식을 위해 넓은 면적의 포장이 필요해 육종에 많은 어려움이 있는 것이 현실이다. 이런 문제를 극복하기 위해 육종 과정에 MAS (Marker-assisted selection) 적용은 육종효율을 증대할 수 있는 효과적인 방법으로 기대되고 있다. 본 연구에서는 단감 육종 시 교배실생의 유묘기에 marker를 적용하여 완전단감과 수꽃 착생 개체를 조기에 선발하고 marker의 실효성을 검증하고자 하였다. 첫째, 유묘기에 완전단감 개체를 선발하기 위해, 감에서 Astringent trait과 관련된 marker 5종을 검토하여, AST-F/PCNA-F/5R3R 조합을 선발하였다. 교배실생 2,804개체에 AST-F/PCNA-F/5R3R 조합을 적용하여 1,024개체의 완전단감 후보 개체를 선발하였다. 이 후보 개체들은 포장에서 9년 동안 착과가 될 때까지 재배를 계속하였고, 과실이 착과 된 533개체의 탈삽 형질을 조사하였다. 마커 분석 결과와 비교한 결과, 533개체 중 48개체가 불일치하여 91%의 정확도를 확인하였다. 둘째, 유묘기에 수꽃 착생 개체를 조기에 선발하기 위해, 성 결정 유전자와 관련된 marker 2종을 적용하였다. 꽃의 성 표현을 정확히 알고 있는 주요 품종 88품종에 적용하여 검토한 결과, OGI locus marker는 5품종, DISx-AF4S marker는 16품종이 일치하지 않았다. 실제로 성 표현을 모르는 교배실생 2,339개체에 OGI locus marker를 적용하여 수꽃 착생 후보 개체 942개체를 선발하였다. 꽃이 피기 시작한 2016년부터 성 표현을 조사한 523개체와 마커 분석 결과를 비교한 결과, 417개체가 불일치하였다(79.7%). DISx-AF4S marker의 경우는 75%가 일치하지 않았다. 이상의 결과로 볼 때, 단감 육종 시 AST-F/PCNA-F/5R3R 조합은 완전단감의 조기 선발에 유용하게 활용될 수 있으나, 수꽃 착생 선발 marker들은 불일치율이 높아서 유용하지 않을 것으로 판단된다.
박여옥(Yeo Ok Park),손지영(Ji-Young Shon),최성태(Seong-Tae Choi),김은경(Eun-Gyeong Kim),김동완(Dong Wan Kim) 한국생명과학회 2020 생명과학회지 Vol.30 No.3
감 꽃은 과실을 맺는 암꽃과 꽃가루를 내는 수꽃, 암술과 수술을 모두 가진 양성화가 있다. 관행 교배육종법으로 부본용 수꽃 신품종을 육성한다면 최종 선발까지 15년 정도의 장기간과 넓은 시험포장이 요구된다. 유묘기에 수꽃 착생 개체를 조기에 선발하여 육종효율을 증진하고자 꽃의 성표현을 알고 있는 주요 품종 88개체를 대상으로 Akagi 등(2014)이 보고한 수꽃 선발 마커들의 적용 효과를 검증하였다. OGI locus marker와 DISx-AF4S marker 적용 결과 각각 83품종, 72품종에서 꽃의 성표현과 분석 결과가 일치하였다. 육성품종인 ‘미감조생’을 모본으로한 교배조합 등으로부터 나온 실생 2,509개체에 OGI locus marker 수꽃 선발 마커를 적용하여 890개체를 선발하였고, 분석 완료한 교배실생 중 아직 착과가 되지 않았거나 고사한 개체를 제외한 1,186개체를 대상으로 꽃의 성 표현과 마커 분석 결과를 비교하였을 때 401개체가 불일치한 것을 확인하였다(33.8%). 다양한 교배조합으로부터 나온 실생 889개체에 DISx-AF4S marker를 적용하여 분석한 결과 636개체를 선발하였다. 분석 완료한 교배실생 중 아직 착과가 되지 않았거나 고사한 개체를 제외한 379개체를 대상으로 꽃의 성 표현과 마커 분석 결과를 비교하였고 247개체가 불일치한 것을 확인하였다(65.2%). 이상의 결과들을 종합하여 볼 때, 검토한 DISx-AF4S, OGI locus marker는 육종현장에서 활용하기에 유용하지 않을 것으로 판단된다. Persimmon flowers are fruit-bearing female, pollen-bearing male, or hermaphrodite, containing both a pistil and a stamen. Using prominent PCNA persimmons as male parents is very important for breeding programs, as the selection procedure for new cultivars bearing male flowers requires a long time and a large field in a traditional crossbreeding method. To improve breeding efficiency through early selection of male flower-bearing plants at the seedling stage, analysis was performed on 88 major cultivars whose gender expressions are known, using two male flower selection markers recommended by Akagi et al. The OGI locus marker and DISx-AF4S marker results showed that 83 and 72 cultivars, respectively, matched in terms of gender expression and marker analysis. For the OGI locus marker, 890 plants were selected from 2,509 seedlings obtained from crossbreeding with the mother plant “Migamjosang,” which was the breeding cultivar. Comparing the gender expression of the flowers and the marker with 1,186 crossbred seedlings, excluding the unfertilized and dead plants, inconsistencies were found in 401 plants (33.8%). For the DISx-AF4S marker, 636 plants were selected from 889 seedlings obtained from 12 cross-combinations. The results of the sex expression and marker analysis were compared to 379 plants, excluding the unfertilized and dead plants, and inconsistencies were found in 247 plants (65.2%). These results indicate that the examined DISx-AF4S and OGI locus markers would not be suitable for utilization in the breeding field.