한국콩연구회

DNA 마커개발 및 이용에 의한 고단백 다수성 콩 분자육종

DNA marker development and application for molecular breeding of high-yielding soybean varieties with improved seed protein quantity

사업명 : 21세기프론티어연구개발사업

주관연구기관 : 서울대학교

연구책임자 : 이석하

발행년월 : 2004-08

주관부처 : 과학기술부

원문

http://www.ndsl.kr/ndsl/commons/util/ndslOriginalView.do?dbt=TRKO&cn=TRKO200400001530&rn=&url=&pageCode=PG18

초록

The most common type of sequence variant consists of single base differences or small insertions and deletions (indels) at specific nucleotide positions. These are collectively referred to as SNPs. SNPs provide an abundant source of genetic markers for molecular genetic analysis of human diseases. The other advantage of SNPs is the availability of high throughput and inexpensive SNP typing systems that are suited for automation. Since soybean is an extremely valuable plant because its seed is rich in protein and oil, intensive research is underway to develop new soybean genotypes with increased protein content and quality. In order to expedite the development of new soybean genotypes, the construction of a dense genetic map is very important. The use of highly stable and abundant genetic markers like SNPs will greatly facilitate the development of a genetic map.

콩에서 SNP 마커 개발을 목적으로 EST, methylfiltrated clones, 단백질 관련 유전자, 병저항성 유전자, 초다뿌리혹형성 관련 유전자 등 1000개 이상의 염기서열들에 대하여 국내 콩 품종을 비롯한 다수의 품종들간에 단일염기변이를 조사하였다. 본 연구를 통해 총 471개의 SNP를 동정하였고, 화엄풋콩이 미국 품종들에 비하여 유전적으로 변이가 커서 더 많은 SNP를 탐색할 수 있었다. 한편, 알려진 염기서열 정보를 사용하지 않고 지놈 전체를 효과적으로 증폭하기 위해degenerate oligonucleotide primed PCR (DOP-PCR)을 적용하였다. DOP-PCR primer를 가지고 6개의 콩 품종들에 대한 whole genome representatives를 증폭하였고 각 품종들에 대한 DOP-PCR product library를 제작하여 각 clone에 대해 염기서열을 결정하고 있다. 결정된 수백여개의 염기서열들은 multiple sequence alignment 프로그램을 사용하여 SNP를 탐색하고자 한다.

초다뿌리혹형성 유전자 (Glycine max nodule autoregulation receptor kinase, GmNARK)의 SNP를 기초로 하여 single nucleotide amplified polymorphism (SNAP) 마커를 개발하였으며 비린 맛에 관여하는 lipoxygenase-2 (Lx2)와 관련된 SNP를 동정하여 SNP 마커로 개발하였다. 종자 특성은 seed-constructive하게 형질 평가가 이루어지므로 집단의 세대진전을 위한 종자유지에 어려움이 있다. 따라서 이러한 형질들에 대한 DNA 마커는 매우 유용하다. 본 연구에서 개발된 SNAP 마커는 기능적(functional) 마커로서 유전자와 완전연관을 이루어 MAS에 의한 성공률을 100% 달성할 수 있었다.

가장 효율적인 SNP 유전자형 결정 방법들, single base extension (SBE), allele-specific primer extension (ASPE), oligonucleotide ligation (OL) 및 direct hybridization (DH) 등을 Luminex 100 flow cytometer을 사용하여 정확성, 효율성, 비용 측면에서 비교해 보았다. ASPE가 유전자지도작성과 다양성 연구에 가장 저비용으로 간단하게 수행할 수 있었고 MAS에는 DH가 가장 경제적인 것으로 판단되었다. 고단백 콩 육성을 위하여 여교배 및 SSD (single seed descendent) 에 의한 세대 진전을 태국에서 수행하였다. 단백콩을 donor parent으로 하여 풍산나물콩, 대원콩, 태광콩, 신팔달콩 2호 등을 회복친으로 사용하였으며, 현재 BC1F2 및 BC3F1 종자를 보유하고 있다. 이들 종자를 이용한 여교배는 계속 진행 중이다. 또한 SSD 방법을 이용한 RIL 집단 양성을 위하여 단교배도 동시에 수행하였으며, 현재 다량의 F2 종자를 확보하고 있다