튀김옥수수 자식계통들의 유전변이에 대한 분자유전학적 연구

장진선 강원대학교 2015 국내박사

옥수수에서 자식계통들에 대한 유전적 다양성 및 계통유연관계에 관한 정보는 1대잡종 품종개발을 위한 교배조합 선발에 매우 유용한 정보를 제공한다. 본 연구는 SSR 분자마커를 이용하여 튀김옥수수 품종개발을 목적으로 육성한 86개의 튀김옥수수 자식계통들에 대한 유전적 다양성과 계통간 유연관계를 분석하여 이들 자원을 활용한 신품종 개발에 유용정보를 제공하고자 하였다. 아울러, 고품질의 튀김옥수수 품종을 개발하기 위해서 육성한 79개 튀김옥수수 자식계통 핵심집단에 대한 SSR 분자마커를 이용하여 집단구조 분석을 수행하고, 옥수수 육종연구에서 중요한 농업형질인 10개의 양적 형질을 이용하여 association mapping 분석을 실시하여 이들 자식계통들에서 특정형질에 연관된 SSR 마커를 탐색하여 옥수수 신품종 육성 등 농업적 이용방안을 찾고자 하였다. 1. 튀김옥수수 자식계통들의 유전적 다양성 및 계통유연관계 옥수수에서 자식계통들에 대한 유전적 다양성 및 계통간 유연관계 정보는 1대잡종 품종개발을 위한 교배조합 선발 및 구성에 유용한 정보를 제공한다. 본 연구는 86개의 튀김옥수수 자식계통들에 대한 유전적 다양성과 계통간 유연관계를 밝히기 위하여 옥수수 전체 게놈을 대표할 수 있도록 50개의 SSR primer를 선발하여 분석에 이용하였다. 그 결과 50개의 SSR primer들은 86개의 튀김옥수수 자식계통들에서 총 256개의 대립단편을 나타내었으며, SSR loci당 평균 5.1개가 증폭되었다. 각 SSR primer들에서 증폭된 대립단편의 수는 최소 2개에서 최대 16개의 범위를 보였으며, 유전적 다양성 값은 0.210에서 0.831의 범위로 나타나 평균 0.579의 값을 나타내었다. 계통간 유연관계에 있어서 86개의 튀김옥수수 자식계통들은 유전적 유사성이 35.8% 수준에서 크게 3개의 Group으로 구분되었는데, GroupⅠ에 40계통, Group Ⅱ에 39계통, 그리고 Group Ⅲ에는 7계통이 각각 포함되어 있었다. 본 연구에서 분석에 이용된 SSR 마커들은 우리나라에서 육성한 86개의 튀김 옥수수 자식계통들에 대한 유전적 다양성 및 계통간 유연관계를 평가하거나 이형의 유전자형을 구별하는데 적합한 것으로 판단되었으며, 이를 이용하여 품질이 우수한 튀김옥수수 품종개발에 큰 도움이 될 것으로 기대되었다. 2. 튀김옥수수 자식계통들의 형태적 특성 본 연구에서 튀김옥수수 자식계통들의 집단구조 및 association mapping 분석을 목적으로 국내 재래종과 미국 등지에서 수집된 계통들에 대하여 순계분리 과정을 거쳐 형질고정 후 이용된 79개의 자식계통들에 대한 형태적 특성을 조사한 결과, 이삭과 종실에 관련된 7개의 양적 형질들에서 비교적 높은 결과 값을 나타내었다. 또한 79개의 자식계통 가운데 5개의 자식계통(PS0-001, PS0-003, PS1-002, PS1-003, PS2-009)들은 간장 등 5개 이상의 양적 형질에서 비교적 높은 성적을 보였으며, 특히 본 연구에서 조사된 농업적 양적 형질들 가운데 간장, 착수고, 이삭장 및 종실중 등의 형태적 특성은 앞으로 수량이 높고 도복 등 재해저항성이 우수한 튀김옥수수 자식계통의 선발 및 교배조합 구성 등 신품종 개발과 품종개량에 매우 중요한 양적 형질로서 튀김옥수수 육종연구에 매우 유용하게 이용될 것으로 기대되었다. 3. 튀김옥수수 자식계통들의 집단구조 및 association mapping 분석 본 연구는 강원도농업기술원 옥수수연구소에서 튀김옥수수 품종개발을 위하여 육성한 79개의 자식계통들에 대하여 대표적인 분자마커인 SSR 마커를 이용하여 집단구조 및 association mapping(연관지도) 분석을 실시하였다. 집단구조에 대한 분석 결과에서 79개의 튀김옥수수 자식계통들은 groups Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ 및 admixed group 등 총 5개의 group으로 구성되어 있었다. Group별로 살펴보면 group Ⅰ에 4개의 자식계통, Group Ⅱ에 17개의 자식계통, Group Ⅲ에 6개의 자식계통, Group Ⅳ에 22개의 자식계통들이 포함되어 있었으며, 나머지 30개의 자식계통들은 집단구조가 명확히 구분되지 않는 admixed group에 포함되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 50개의 SSR 분자마커와 10개의 양적 형질 사이에서 튀김옥수수 자식계통들에 대한 association mapping 분석을 실시한 결과, Q GLM 분석에서는 0.01의 유의수준에서 92개의 marker-trait association이 확인되었고, Q+K MLM 분석에서는 0.01의 유의수준에서 6개의 marker-trait association을 확인할 수 있었다. 따라서 이상에서 얻어진 79개의 튀김옥수수 자식계통들에 대한 집단구조 및 association mapping 결과는 향후 튀김옥수수 품종개발을 위한 우량계통 육성, 잡종강세 예측 및 우수 교배조합 구성 등에 다양한 유용정보를 제공할 것으로 기대되었다. Knowledge of genetic diversity and genetic relationships among maize inbred lines is helpful information for parental line selection and development of hybrid maize variety. This study was designed to support popcorn breeding by the analysis of genetic diversity and genetic relationships among 86 popcorn inbred lines using SSR markers distributed over the whole genome. We analyzed population structure of a core collection containing 79 popcorn inbred lines using SSR markers. We also conducted association mapping analysis between 10 morphological traits and SSR markers to support popcorn breeding by relationship investigation between traits and markers. Chapter 1. Analysis of Genetic Variation and Relationships among Popcorn Inbred Lines by SSR Markers Knowledge of genetic diversity and genetic relationships among inbred lines gives a significant impact on the selection of parental lines for hybrid maize varieties. Genetic diversity and genetic relationships among 86 popcorn inbred lines were analyzed using 50 SSR markers distributed over the whole genome. A total of 256 alleles were identified at the 50 SSR loci with an average of 5.1 and a range between two and sixteen per locus. The gene diversity values varied from 0.21 to 0.831 with an average of 0.579. The cluster tree generated using the described SSR markers recognized three major groups at 35.8% genetic similarity. Groups I, II, III included 40, 39 and 7 inbred lines, respectively. The present study indicates that the SSR markers chosen for this analysis are effective for the assessment of genetic diversity and genetic relationships among 86 popcorn inbred lines in Korea. It is expected that the development of popcorn varieties can be supported by this study. Chapter 2. Morphological Characteristics of 79 Popcorn Inbred Lines were Evaluated by Examining 10 Quantitative Traits We evaluated the morphological characteristics of 79 popcorn inbred lines. The result indicated that seven quantitative traits related with corn ear and grain were shown comparatively high values. Five inbred lines (PS0-001, PS0-003, PS1-002, PS1-003, PS2-009) in the 79 popcorn inbred lines have showed comparatively high values for the five quantitative traits. Especially, morphological characteristics such as plant height, ear height, corn ear, and corn grain might be useful quantitative traits for development of popcorn inbred lines and varieties with high yield and disaster resistance in the maize breeding program. Chapter 3. Analysis of Population Structure and Association Mapping among Popcorn Inbred Lines using SSR Markers In this study, population structure among 79 popcorn inbred lines developed by Maize Research Institute, Gangwon Agricultural Research and Extension Services were investigated using 10 morphological traits and 50 simple sequence repeat (SSR) markers. From population structure analysis, the 79 maize inbred lines were divided into five groups: I, II, III, IV, and admixed. Among them, 4, 17, 6, and 22 inbred lines were assigned to group I, II, III, and IV, respectively. The rest 30 inbred lines contained in the admixed group. Association mapping analysis was performed to assess the marker-trait associations between the 50 SSR markers and the 10 morphological traits. We found 92 marker-trait associations using the Q GLM model at a significance level of 0.01. While, using the Q+K MLM model, we found 6 marker-trait associations at a significance level of 0.01. The results of the assessment of population structure and association mapping of 79 popcorn inbred lines will be useful for popcorn breeding programs such activities as planning crosses for hybrid and line development at Maize Research Institute, Gangwon Agricultural Research and Extension Services.

한국, 미얀마, 우간다 삼일열원충의 망상적혈구 침입 관련 세 종류 리간드 단백질의 유전적 다양성 연구

박서혜 인하대학교 대학원 2020 국내박사

삼일열 말라리아는 열대 및 아열대 기후를 가진 나라에 영향을 미치는 중요한 감염질환 중 하나이다. 효과적인 말라리아 백신 개발을 위한 많은 연구가 수행되어 왔으나, 백신 후보 항원의 유전적 다양성 때문에 뚜렷한 개발 결과를 기대할 수 없었다. 따라서 삼일열원충 백신 후보 항원의 유전적 다양성 연구는 매우 중요하다. 본 연구에서는 한국, 미얀마, 우간다에서 수집된 삼일열원충에서 망상적혈구 침입에 관여하는 것으로 알려진 Duffy Binding Protein (PvDBP), Erythrocyte Binding Protein(PvEBP) 및 Reticulocyte Binding Protein(PvRBP)를 암호화하는 유전자의 유전적 변이를 조사하고 이러한 다형성을 유발하는 자연 선택을 분석하였다. 한국, 미얀마, 우간다의 삼일열원충에서 분석된 pvdbp-RII의 유전적 변이는 비슷한 수준으로 나타났으며, 이들 유전자 서열에서 발견된 점돌연변이(SNP) 중 비동의적 변이의 비율이 높다는 점은 이 유전자가 강력한 다양화를 겪고 있다는 사실을 제시해 준다. 점돌연변이는 각각의 유전자의 분석된 영역 내에 분포하고 있었다. 유전적 다양성은 pvdbp-RII는 미얀마에서, pvebp-RII는 한국, pvrbp1b-32는 미얀마와 우간다에서 높은 것을 확인하였다. 발견된 아미노산의 변화 중 일부는 기존 연구에서 확인되지 않았던 새로운 아미노산의 변화였으며, 이는 다양화가 지속적으로 진행되고 있음을 시사한다. 그러나 이러한 변이가 단백질과 망상적혈구의 결합에 영향을 미치는지 규명하기 위해서는 추가적인 구조생물학적 연구가 필요할 것으로 생각된다. 일배체형 네트워크 분석 결과, PvDBP-RII와 PvRBP1b-32는 중간벡터를 중심으로 우간다 모집단에서 독립적입 네트워크를 형성하고 있는 것을 관찰할 수 있었으며, 한국과 미얀마 모집단에서 각 유전자의 특정 영역에서 양성 선택의 영향이 있었던 것을 확인하였다. PvEBP-RII는 한국에서 분리된 일부 일배체형이 중간벡터로부터 독립적으로 네트워크를 형성하고 있었으며, 미얀마와 우간다 모집단에서 강한 음성 선택이 작용하였음을 확인하였다. 즉, 자연선택이 유적적 다형성에 영향을 미치고 있었다. 본 연구의 결과는 세 가지 리간드 단백질의 유전적 다양성을 비교한 첫 연구 결과이다. 그러나 발견된 다형성의 결과가 망상적혈구와 말라리아 원충의 항원단백질 사이의 상호작용에 영향을 미치는지에 대해서는 이들 단백질의 구조적 기능에 대한 추가적인 연구와 역학적 연구가 필요할 것으로 보인다. 또한 분석된 샘플의 수나 분석된 점돌연변이의 수 등 제한된 요소가 있기 때문에 신뢰성을 높이기 위해서는 추가적인 연구가 필요할 것이다. 본 연구의 결과는 삼일열원충 백신 후보 항원인 pvdbp, pvebp 및 pvrbp의 유전적 다양성에 대한 과학적 이해의 폭을 확대하고 효과적인 삼일열말라리아 백신 개발을 위한 중요한 기초 자료를 제공하였다는 점에서 의의가 있다. Vivax malaria is a parasitic infectious disease that affects people in tropical and subtropical regions worldwide. Although potential vaccine candidate antigens have been identified, and vaccines based on these antigens have been developed, an effective malaria vaccine has yet to be discovered. Concerns that the genetic diversity of target antigens in the Plasmodium vivax population may affect vaccine efficacy have been increasing. Therefore, a genetic diversity study of target antigens is essential to design an effective malaria vaccine. In this study, genetic polymorphisms were analyzed in three P. vivax genes that encode Duffy Binding protein (PvDBP), Erythrocyte Binding protein (PvEBP), and Reticulocyte Binding Protein (PvRBP). These proteins play important roles in parasite invasion of host reticulocytes. Clinical P. vivax isolates from Korea, Myanmar and Uganda were analyzed. Single nucleotide polymorphism (SNP) analyses and neutrality tests were performed to investigate the genetic diversity and natural selection of the three genes. The pvdbp region II (pvdbp-RII) in P. vivax isolates from Korea, Myanmar, and Uganda exhibits similar levels of genetic diversity, and has a high proportion of non-synonymous SNPs. These findings suggest that these genes are undergoing strong diversification. SNPs are distributed throughout the analyzed regions of each gene. The highest genetic diversity observed for pvdbp-RII is in Myanmar; for pvebp-RII, in Korea; and for pvrbp1b-32, in Myanmar and Uganda. Some of the amino acid changes observed in this study are novel, suggesting that diversification is continuing. However, additional structural studies are required to determine whether these mutations affect protein binding to reticulocytes. Haplotype network analysis suggests that PvDBP-RII and PvRBP1b-32 have independent networks in the Uganda P. vivax population with median vector (mv). PvEBP-RII has a network in which some haplotypes of the P. vivax population in Korea are classified independently from the mv. Strong negative selection is affecting the Myanmar and Uganda populations, which suggests that natural selection is affecting genetic polymorphism. This study is the first to report a comparison between these three important P. vivax ligand proteins. However, epidemiologic studies of the structure and function of these proteins are required to determine whether the discovered polymorphisms affect the interaction between reticulocytes and malaria protozoa. A limitation of this study is the number of samples analyzed, and additional studies are needed to increase the reliability of the data. However, these results expand our understanding of the genetic diversity of pvdbp, pvebp, and pvrbp, and are significant to the design of an effective P. vivax malaria vaccine.

우리나라와 일본에 서식하는 임연수어(Pleurogrammus azonus)와 기름가자미(Glyptocephalus stelleri)의 유전적다양성 및 집단구조

박종율 慶尙大學校 2018 국내석사

이번연구의 임연수어와 기름가자미는 각각 우리나라 동해와 일본의 샘플을 이용하였다. 두 어종의 유전적 다양성과 집단구조를 파악하기 위해 mtDNA CR을 분석하였다. 두 어종은 한대성, 저층에 서식하는 어종이며 그리고 우리나라 동해와 일본 사이의 수괴를 공유하는 공통점을 가진다. 하지만 임연수어는 침성점착란을 낳고 난괴를 형성하며 기름가자미의 경우 부성란을 낳는 서로 다른 산란생태를 나타낸다. 선행연구에 의하면 임연수어를 대상으로 수행된 표지방류 실험에서 10개의 계군이 있다고 보고하였고, 섭식시기에는 분산 하였다가 산란시기가 되면 특정 장소로 돌아오는 spawning site fidelity의 특징을 가지며 이러한 특징은 집단 형성의 주요 원인이 될수 있다고 하였다. 반면 부성란은 주변해류의 영향을 받아 넓은 지역으로 분산 하는 특징을 가진다. 임연수어는 매우 낮은 유전적 다양성(haplotype diversity : 0, nucleotide diversity : 0)이 나타났고 우리나라와 일본의 샘플 총 50개체가 하나의 haplotype으로 나타났다. 선행연구에서 임연수어 mtDNA 전반부 영역에 다형이 나타나지 않는다고 보고하였다. 낮은 유전적 다양성이 나타나는 것은 이 집단이 최근에 병목현상이나 창시자 효과가 일어났을 것으로 추정된다. 두 지역 집단 임연수어의 Pairwise FST 결과 집단 간 유의한 차이는 나타나지 않았다. 임연수어는 침성점착란을 낳지만 부화 후 자어는 표층으로 떠오른다. 이때 해류의 영향을 받아 넓은 범위로 수송되어 gene flow가 일어나는 것으로 판단된다. 기름가자미는 두 그룹 모두 유전적 다양성이 높게 나타났다. Minimum spanning network결과 산개형(starlike)으로 나타났고 많은 변이가 관찰되었다. 중립성 테스트 결과 두 그룹 모두 음의 값을 나타냈고 mismatch distribution 분석결과 unimodal로 나타났다. 이는 집단이 확장됨을 알 수 있는 근거가 된다. 기름가자미 집단은 과거 홍적세기 환경변화에 의해 집단이 감소 후 확장되었을 것으로 추정된다. 기름가자미 두 집단의 Pairwise FST 결과 집단 사이의 유의한 차이가 나타나지 않았다. 기름가자미는 부성란을 낳고 해류의 영향으로 넓게 분산 되었을 것으로 추정된다. 따라서 두 지역 간 gene flow가 일어나 집단구조는 유의한 차이를 나타내지 않은 것으로 판단된다. 따라서 이번 연구 결과는 산란생태를 토대로 한 종의 집단화 유무를 판단하는 것은 무리가 있을 것으로 생각된다. In this study, Pleurogrammus azonus and Glyptocephalus stelleri samples were collected from East sea of Korea and Japan. All samples were examined using mitochondrial DNA (mtDNA) control region for analyzing genetic diversity and population genetic structure. Both P. azonus and G. stelleri are coldwater, demersal fish and distributed in the East sea of Korea. P. azonus and G. stelleri spawn demersal eggs and pelagic eggs respectively. P. azonus exhibit a spawning site fidelity. Previous study have showed that there were 10 populations of Japanese P. azonus. Pelagic eggs are possibly transported by ocean current. Pleurogrammus azonus ’s genetic diversity were very low (haplotype diversity : 0, nucleotide diversity : 0) and the sample of Korea and Japan appeared as single haplotype. It is estimated that the two groups have experienced bottle neck or founder effect in recent. Similar result was found for P. monopterygius mtDNA in previous study. P. azonus spawned demersal eggs, but hatched larvae subsequently move to the surface and was dispersed over a wide range of geographic area, causing gene flow. The genetic diversity in the two Glyptocephalus stelleri ’s groups were high. The minimum spanning network revealed as starlike structure with a number of mutation. The negative value of neutrality test and unimodal profile of mismatch distribution suggests that the species has experienced a recent population expansion. In past Pleistocene, these groups are presumed to have expanded after its decrease due to change of environment. The result of pairwise population Fst showed that genetic difference between these two groups is not statistically significant. Pelagic eggs and planktonic larvae (PLD more than 30 days) of the G. stelleri is dispersed by the ocean current which is considered to be the major cause of genetic homogeneity among the population. It is not only the right way to make an assumption whether a species is grouped into different categories based on spawning ecology.

닥나무속 식물의 유전적 다양성 분석을 위한 분자마커의 개발

이은지 충북대학교 2023 국내석사

There are three species of Broussonetia B. kazinoki, B. monoica, and B. papyrifera which are native to Korea. Plants belonging to the Broussonetia genus are used as ingredients for hanji and are effective in whitening and anti-inflammatory, so they are used in various products. However, it is difficult to classify the plants of the genus Broussonetia by morphological identification, and breeding studies on B. kazinoki, a hybrid species, are incomplete. Therefore, in this study, 27 plants of the genus Broussonetia that are native or cultivated in various parts of the country, were used to develop InDel markers and SSR markers. The genetic diversity of plants of the genus Broussonetia was analyzed using these markers. Eight plants of the genus Broussonetia were analyzed and assembled using next-generation sequencing. For InDel markers, 8 candidate markers were selected using the chloroplast genome, and 5 markers were developed through polymorphism verification. As a result of genotyping of InDel markers, plants of the genus Broussonetia formed a total of 5 groups. This result shows that the maternal lineage of plants of the genus Broussonetia in Korea is more complex than known in previous studies. For SSR markers, 18 candidate markers were selected using the nuclear genome, and 12 markers were developed through polymorphism verification. As a result of genotyping of SSR markers, plants of the genus Broussonetia were found to form four groups. Some individuals showed the same genotype without differences. Individuals showing the same genotype were cultivated as B. kazinoki in different farms. Some individuals in Cheongju Munui Hanji Village also had the same genotype, indicating that these individuals were bred for B. kazinoki cultivation. Taken together, the results of the analysis using the InDel marker and the SSR marker showed that plants of the genus Broussonetia in Korea had more diverse genotypes than expected based on previously research. The markers developed in this study are expected to help in species classification, hybrid identification, and genetic studies of the plants of the genus Broussonetia, and to help in breeding of B. kazinoki.

RAPD를 이용한 고려인삼 육성계통의 다양성 분석

김진희 忠南大學校 大學院 2002 국내석사

본 연구는 금산농업기술센터내 인삼연구소에서 순계선발법을 이용하여 육성 중인 인삼 계통 중 12개 계통을 공시, RAPD 방법으로 계통 내의 변이와 육성계통의 순도를 검정하고, 또한 육성 계통 간 다양성을 검정하여 인삼의 순계선발법을 이용하기 위한 기초자료를 얻기 위해 실시하였으며 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 12개 계통으로부터 각각 4~5개 개체를 임의로 수확한 59개체의 DNA를 48개의 primer를 사용하여 PCR한 결과 최소한 1개의 계통내에서 RAPD 다형성을 나타내는 4개의 primer OPA 19, OPM 11, URP 3 및 UBC 98를 선발하였다. 그중 Primer OPA 19, URP 3, OPM 11 및 UBC 98은 각각 6계통, 4계통, 5계통 및 1계통 내에서 개체 간의 차이를 보이는 band를 발생시켰다. 2. 육성품종 천풍의 DNA를 OPA 19를 사용하여 증폭한 결과 약 1,000bp 크기의 band에서 개체 간의 차이를 보였고, 약 700bp 및 800bp 크기의 두 band에서 개체 간의 차이를 나타났으며, 육성품 종 연풍은 OPM 11를 사용하여 증폭한 결과 약 750bp 크기의 band에서 개체 간의 차이를 보였다. 황숙종은 OPA 19를 사용한 경우 약 2,000bp 크기에서 개체 간의 band 차이가 나타났으며, OPM 11를 사용한 경우 약 750bp와 870bp 크기의 band에서 차이를 보여 개체 간의 RAPD 다형성이 확인되었다. 3. 이와 같이 계통 내에서 임의로 수확한 개체 간에 RAPD 다형성이 나타나는 이유는 인삼의 높은 타가수정률과 영년생 작물로써 유전적으로 고정이 되는데 기간이 길어지기 때문이라고 설명 할 수 있다. This experiment was conducted to evaluate the diversity and purity of the lines developed by the pure line selection using on RAPD markers. The results are as follows: 1) Four primer (OPA 19, OPM 11, URP 3 and UBC 98) out of the 48 primer tested produced band which showed within-line polymorphisms at least in one line. OPA 19 produced within-line Polymorphisms bands in six lines, Within-line polymorphisms in four lines were detected using URP 03, OPM 11 and UBC 98 produced within-line polymorphic bands in five and ond lines, respectively. 2) Individual five plants obtained from the commercial cultivar "Cheonpung" were differentiated using the primers OPA 19 and OPM 11. Individual five plants obtained from the "Yeonpung" were differentiated using the primer OPM 11. Individual 5 plants obtained from the "Hwangsookjong" were differentiated using the primer OPA 19 and OPM 11. 3) Detection of within-line RAPD polymorphisms might the attributed to the fact that rate of cross pollination is high in Panax ginseng and a long period three to four years required to reach the reproductive stage thereby dealying process to homozygosity.

地方種 마늘의 遺傳的 多樣性과 生育特性 硏究

황부해 安東大學校 大學院 2000 국내석사

This study was carried out to obtain basic information for development and specialization of local predominant garlic cultivars. Genetic variation of nine garlic cultivars based on RAPD(randomly amplified polymorphic DNAs) and karyotypes were analyzed and morphology and growth characteristics of garlic local and foreign cultivars were campared. The results obtained were as follows; For RAPD analysis, thirty-two primers out of 70 primers screened were used to amplify genomic DNA of garlic cultivars using polymerase chain reaction(PCR). Among a total of 151 bands amplified by 32 primers, 125 polymorphic bands were subjected to analysis for genetic relationships among garlic cultivars. The estimated size of amplified PCR products were in the range of 932 to 4,060 base pairs. Nine garlic cultivars were classified into two groups, such as group I corresponded to Changnyung and Hungary cultivars, and group Ⅱ, Namdo, Sandong from China, Yecheon, Euiseong, Youngweol, Danyang, Jeongsun cultivars, with the genetic distance value of 0.271. The major ecological types of garlics, so called southern and northern types, was grouped in the genetic distance value of 0.200. The results presented in this study suggest that RAPD analysis are likely to be useful for identification of cultivars and evaluation of genetic origin in garlics. Yecheon and Euiseong cultivars showed similar karyotype, K=2n=16=14V+2J without secondary constriction and satellite in somatic chromosomes. Of sixteen chromosomes, number 6 chromosome pairs showed subterminal types so called J-type. Based on growth characteristics, bulb and clove shape, emergence and bolting properties, southern type garlics showed high variation and diversity among cultivars while northern types showed similar characteristics. Differences in growth characteristics among garlic cultivars showed similar trends to the analysis method based on RAPD.

Metabolic difference of omeprazole hydroxylation in Korean subjects in relation to the genetic polymorphism of CYP2C19 : 한국인에 있어서 CYP2C19의 유전적 다양성에 따른 omeprazole의 대사동태 변화

정현철 전남대학교 대학원 2002 국내석사

Pharmacogenetic entities extensively studied and showed an interethnic difference in the drug-metabolizing enzyme activity included N-acetyltransferase, CYP2C9, CYP2C19 and CYP2D6. There were, however, few investigations about CYP2C19 genotype in a Korean population. The aim of this study was to evaluate whether inter-individual differences in the pharmacokinetic disposition of omeprazole are attributed to the genetic polymorphism of CYP2C19, which occurred by CYP2C19m1 and CYP2C19m2 in a native Korean population. Sixty-seven healthy Korean volunteers were genotyped with respect to CYP2C19m1 and CYP2C19m2 alleles with polymerase chain reaction based diagnostic tests. Of the 67 individuals analyzed, 13 were homozygous for the wild-type (wt) allele in both exon 5 and exon 4 (wt/wt; 19.4%, pattern G1), 27 were heterozygous for the CYP2C19m1 (wt/ml; 40.3%, G2), 7 were heterozygous for the CYP2C19m2 (wt/m2; 10.4%, G3), 15 were heterozygous for the two defects (m1/m2; 22.4%, G4), 5 were homozygous for the CYP2C19m1 (m1/m1; 7.5%, G5) and homozygous for the CYP2C19m2 (m2/m2) didn't detected. The all ele frequencies of the m1 and m2 mutation were 0.39 and 0.16, respectively. And then, the pharmacokinetic profile of omeprazole was examined in selected 15 volunteers (G1-G5, each three subjects). A correlation between the rate of metabolism of omeprazole and genotype was observed. The mean apparent systemic clearance (CL/F) of omeprazole in patterns G1, G2, G3, G4, and G5 were 409.31, 565.87, 371.85, 233.06, and 218.04 ml/min/kg, respectively. The relative area under the serum concentration-time curve (AUC) ratio of omeprazole to 5-hydroxyomeprazole and to omeprazole sulfone in patterns G1, G2, G3, G4, and G5 was 1:0.53:1.01:5.77:5.26 and 1:0.96:1.03:0.75:0.76, respectively. A similar relation was observed in the omeprazole/5-hydroxyomeprazole serum concentration ratio, determined 3 hours after drug intake (1:0.59:1.28:11.23:8.86). There were significant (p<0.05) differences in the disposition kinetics of omeprazole between the subjects with patterns extensive metabolizer group (G1, G2, and G3) and the subjects with patterns poor metabolizer group (G4 and G5). The results indicate that the 5-hydroxylation pathway of omeprazole is clearly impaired in subjects with m1/m2 and m1/m1. So, each drug newly developed should be kinetically and dynamically tested in different ethnic subjects. 약물산화대사의 대부분을 차지하는 Cytochrome P450은 인체에서 20개 이상의 서로 다른 동효소가 존재하여 이중 일부의 동효소는 각 민족간 다형성을 나타내고 있다. 유전적 다형성을 보이는 대표적인 CYP 동효소는 CYP2A6, CYP2D6, CYP2C9 및 CYP2C19 등이 있으며, 이들은 개개 환자에서 각각 이들 동효소에 의해 대사되는 기질 약물들의 임상효과, 치료효과 및 부작용 발생 등에 영향을 미치는 중요한 인자로 작용하게 된다. 이들 동효소 중 주로 동양인에서 비활성 대사군의 빈도가 많은 CYP2C19은 동양인의 표현형과 유전형 연구에 있어서 타겟 분자종이 될 수 있다. 그러나, 한국인에 있어서 CYP2C19 유전자형에 대한 조사는 거의 없었다. 따라서, 이 연구의 목적은 omeprazole의 약물동태를 통한 개인간 차이가 CYP2C19 동효소의 발생 다형 현상에 기인하는 영향을 평가하는 것이다. 먼저, 67명의 건강한 한국인 지원자를 PCR에 기초한 RFLP(restriction fragment length polymorphism)진단법을 사용하여 CYP2C19m1과 CYP2C19m2 대립 유전자들에 관하여 genotyping한 결과, 13명은 exon 5와 exon 4(wt/wt; 19.4%, pattern G1)모두에 보통의 대립 유전자(wt)를 가진 동형이였고, 27명은 CYP2C19m1(wt/ml; 40.3%, G2)을 가진 이형이었으며, 7명은 CYP2C19m2(wt/m2; 10.4%, G3)를 가진 이형이었다. 15명은 두개의 결함있는 유전자(m1/m2; 22.4%, G4)를 가진 이형이었고, 5명은 두개의 결함있는 유전자(m1/m1; 7.5%, G5)를 가진 동형이었으며 두개의 결함있는 유전자(m2/m2)를 가진 사람은 발견되지 않았다. m1과 m2 돌연변이의 대립 유전자 빈도는 각각 0.39와 0.16이었다. 그 중 선택된 15명의 지원자(G1-G5, 각 군당 3명)에 대하여 omeprazole 20㎎ 캅셀(Losec)을 경구 투여한 후 12시간에 걸쳐 얻은 혈청 중 omeprazole과 5-hydroxyomeprazole의 농도를 분석하여 각 군에 있어서의 약물의 대사동태 특성치를 구하였다. G1, G2, G3, G4, 그리고 G5에서 omeprazole의 평균 클리어런스 양상은 각각 409.31, 565.87, 371.85, 233.06 그리고 218.04 ml/min/kg이었다. Omeprazole과 5-hydroxyomeprazole의 AUC 비율 양상은 G1, G2, G3, G4, 그리고 G5에서 1:0.53:1.01:5.77:5.26이었다. 유사한 관계가 약물 투여후 3시간후의 omeprazole/5-hydroxyomeprazole 혈청중 농도비가 관찰되었다(1:0.59:1.28:11.23:8.86). 그 결과, 활성 대사군(G1, G2, G3)와 비활성 대사군(G4, G5)군에서 omeprazole대사속도는 유의성(p<0. 05)있는 차이가 나타났으며, 이는 omeprazole이 5-hydroxylation받는 대사경로가 m1/m2와 m1/m1개체에서 명확하게 손상되었음을 의미하고 있다. 이를 통해 omeprazole의 대사속도와 유전형과는 상관성이 있음을 알 수 있었다. 따라서, 앞으로 새로이 개발되는 모든 약물들은 각 민족들의 약물동태학과 약력학이 비교되어져야 할 것이다.

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