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배추 대사체 추출물의 FT-IR 스펙트럼 및 다변량 통계분석을 통한 계통 신속 식별 체계
안명숙,임찬주,송승엽,민성란,이인호,노일섭,김석원,Ahn, Myung Suk,Lim, Chan Ju,Song, Seung Yeob,Min, Sung Ran,Lee, In Ho,Nou, Ill-Sup,Kim, Suk Weon 한국식물생명공학회 2016 식물생명공학회지 Vol.43 No.3
본 연구에서는 국내에서 재배중인 배추 전세포 추출물의 FT-IR 스펙트럼 데이터로부터 다변량 통계분석(PCA, PLS-DA, HCA)을 이용하여 신속하고 간편한 계통 구분체계를 확립하였다. 다변량 통계분석 결과 대사체 수준에서 배추의 부계, 모계, $F_1$ 계통들이 계통에 따라 유연관계가 높음을 알 수 있었다. 아울러 본 연구에서 얻어진 대사체 정보의 유연관계분석은 $F_1$ 계통의 부계와 모계에 대한 유연관계가 교배에 따라 달라질 수 있음을 보여주었다. 따라서 FT-IR 스펙트럼 데이터의 다변량 통계분석 기술은 대사체 정보를 기반으로 한 신품종 선발방법의 간편성과 신속성을 고려할 때 배추의 계통이나 품종의 신속한 식별 수단으로 활용이 가능할 것으로 기대된다. To determine whether FT-IR spectral analysis based on multivariate analysis could be used to discriminate Chinese cabbage breeding line at metabolic level, whole cell extracts of nine different breeding lines (three paternal, three maternal and three $F_1$ lines) were subjected to Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). FT-IR spectral data of Chinese cabbage plants were analyzed by principal component analysis (PCA), partial least square discriminant analysis (PLS-DA), and hierarchical clustering analysis (HCA). The hierarchical dendrograms based on PLS-DA from two of three cross combinations showed that paternal, maternal, and their progeny $F_1$ lines samples were perfectly separated into three branches in breeding line dependent manner. However, a cross combination failed to fully discriminate them into three branches. Thus, hierarchical dendrograms based on PLS-DA of FT-IR spectral data of Chinese cabbage breeding lines could be used to represent the most probable chemotaxonomical relationship among maternal, paternal, and $F_1$ plants. Furthermore, these metabolic discrimination systems could be applied for rapid selection and classification of useful Chinese cabbage cultivars.
신육종기술을 통해 육성된 계통의 세대 진전을 위한 소포자 배양 조건 탐색
오진표(Jinpyo Oh),안정민(Jeong Min An),김범기(Beom-Gi Kim),임찬주(Chan Ju Lim) 한국원예학회 2021 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2021 No.10
CRISPR-Cas9을 이용한 유전자 교정 기술은 세균류가 외부로부터 침입한 병원체의 유전정보를 저장하여 후에 재침입시 이를 절단하는 후천적 면역 시스템과 손상된 DNA를 교정하는 시스템을 이용한 기술로 3세대 유전자 교정 기술에 속한다. 기본적인 개념음 가이드 RNA로 목표 서열을 설정한 뒤 DNA의 이중 나선을 자르면 이를 복구하는 과정에서 발생하는 돌연변이로 목표 서열이 가지고 있는 coding을 무력화시키는 기술이다. 기술의 특성상 기존의 coding region을 삽입하는 GMO와 달리 기능을 넣기보다는 해당 부위가 가지고 있는 기능을 결손시키는데 특화된 기술이다. 생물의 유전체는 모계와 부계로부터 각각 한 세트씩 전달받아 한쌍을 이루고 있으며, 한 쪽 염기서열상에 결손이 발생하더라도 다른 쪽의 완전한 염기설열이 이를 보완할 수 있어 표현형에는 영향을 미치지 못하기 때문에 해당 부위 기능의 결손을 유도하여 만들어진 형질은 열성유전의 양상을 띄게 된다. 열성 유전에 의한 형질은 유전체가 동형접합인 상태에서만 형질이 발현되기 때문에 이를 육종 소재로 이용하기 위해서는 빠르고 안정적인 열성 동형접합체가 필요하다. 전통적인 육종을 통해서는 순계집단 육성을 위해서는 5~7년 이상의 시간이 필요하나 소포자 배양등 반수체 배양을 이용하면 1~2년 내로 순계집단을 육성할 수 있다. 이번 연구에서는 신육종실용화사업단 연구과제에 사용되고 있는 십자화과 유전자원들의 원활한 세대 진전 및 순계집단 육성을 위한 반수체배양 조건을 탐색하고자 하였다. 배추, 양배추, 브로콜리의 소포자배양 효율을 높이기 위해서 washing 배지와 배양배지의 종류를 B5 배지와 NLN 배지를 사용하였으며, 첨가한 NAA와 BA의 함량을 달리하여 생장조절 물질의 비율에 따른 배 발생율과 재분화율을 확인하였다. 또한 배지내 activated charcoal의 유무에 따른 효율도 함께 평가하였다. 양배추의 경우 세 계통을 대상으로 8종의 배지의 효율을 평가하여 BN640 계통의 배 발생율과 식물체 유기율이 높았으며, 브로콜리의 경우 washing 배지를 B5로, 배양 배지는 1/2 NLN 배지를 사용할 경우 배양 효율이 높았다. 배추의 경우 washing 배지와 배양 배지 모두 NLN 배지를 사용한 배양에서 가장 우수한 효율을 기록하였다. 첨가된 물질의 함럄의 경우 sucrose 15%에 저농도 NAA와 BA를 동량 첨가한 처리구에서 배 발생율과 재분화율이 높았다. activated charcol을 petri dish 당 10, 25, 50mg씩 첨가한 결과 25mg을 첨가한 실험구가 다른 실험구에 비해 높은 배발생율을 보였으나 정상적인 배 발생율은 50mg을 첨가한 실험구에서 높았다.