한국콩연구회

기후변화대응 콩에서 자외선(UV-B) 저항성 유전자 발굴

Identification of UV-B tolerance gene in soybean

사업명 : 이공학개인기초연구지원

주관연구기관 : 단국대학교(천안캠퍼스)

발행년월 : 2016-06

주관부처 : 미래창조과학부

원문

http://www.ndsl.kr/ndsl/commons/util/ndslOriginalView.do?dbt=TRKO&cn=TRKO201700013756&rn=&url=&pageCode=PG18

초록

저항성 자원선발을 위해 국내 수집 콩 유전자원 재래종과 야생종 총 1,500여 계통을 대상으로 인공 UV-B 조사를 통한 저항성 자원탐색을 실시하여 1차 대량검정과 2차 정밀검정에서도 저항성 반응을 보인 재래종 5계통과 야생종 9계통을 최종 선발하였고, 이중 재배종 1자원에 대해서는 본 과제에서 유전분석과 유전자발굴을 시도하였으며 나머지 13계통의 저항성자원은 금후 저항성 유전자발굴을 위한 재료로 활용할 예정이다. 자외선에 저항성 및 감수성을 나타내는 현상에 대한 유전분석을 위해 자외선에 저항성을 나타내는 익산10호와 감수성을 보이는 대풍콩 및 신팔달콩을 인공교배 후 이들의 F2 식물체에 자외선을 조사하여 저항성 반응의 분리 정도를 확인한 결과, 자외선(UV-B)에 저항성이 단인자 열성 유전함을 확인하였다. 고밀도 유전자지도 작성에 의한 자외선 저항성 유전자 탐색을 위해 저항성자원인 익산 10호와 감수성자원인 신팔달콩을 모부본으로 작성된 근동질계통(RIL)에 169,028개의 SNP마커를 사용하여 유전분석하여 8,691개의 마커로 마커 사이에 평균 간격은 1.1cM으로 작성된 고밀도 유전자지도를 작성하였다. 고밀도 유전자지도와 근동질계통의 표현형 결과를 이용하여 양적형질 유전자좌(QTL)을 탐색한 결과 자외선(UV-B) 저항성과 강력한 연관관계를 나타내는 단일 QTL을 유전자지도 7번 염색체의 7.7cM상에서 마커사이에 1.6cM, R² 값이 약 60%, LOD값이 약 23정도의 major QTL을 확인하였고 qUVR1로 명명하였다. QTL분석을 통하여 선발된 flanking 마커정보를 콩 유전체정보를 기반하여 genome 상의 실제위치를 추적한 결과 qUVR1의 물리적 위치는 198,735-223,377bp 사이 약 24kb사이에 존재함을 확인하였고, 이 영역에서 확인된 annotated gene은 총 7중 Glyma07g.002800 유전자가 Yeast에서 UV-exsion repair protein의 역할을 하는 RAD23 gene의 homologous인 RAD23b로 확인되어 콩에서 자외선저항성에 관여하는 유력한 후보유전자로 추정하였다. 콩에서 자외선저항성에 관여하는 유력한 후보유전자인 RAD23b의 기능을 확인하기 위해 RAD23b의 염기서열중 coding region을 합성하여 35S promoter 와 35S terminator사이에 넣고 bar gene 을 selection marker로 하는 binary vector를 완성하여 agrobacterium mediated cotyledonary node 방법을 이용하여 감수성인 Williams 82품종에 형질전환을 실시한 후 Basta를 이용한 screening 및 PCR을 통한 형질전환체 유무를 확인한 후 현재 형질전환체 종자를 확보 중에 있다.

이상의 결과는 금후 콩에서 분자육종기법을 활용한 분자육종시스템 적용시 자외선 저항성 품종개발에 중요한 정보로 활용되고 나아가 자외선과 식물과의 생리적 관련성 관련 연구도 핵심적인 자료로 활용될 수 있을 것이다.