Qualitative and quantitative genetic analysis of carotenoid accumulation in tomato fruits : 토마토 과실 카로티노이드 축적과 관련 된 유전적 양적 분석과 질적 분석

국문 초록 (Abstract)

카로티노이드는 탄소 40개로 이루어진 물질로, 식물의 꽃과 과실의 색을 조절하며 항산화 기능을 가진 중요한 물질이다. 토마토 숙과색 또한 카로티노이드에 의해 조절되며, 카로티노이드 합성에 관여하는 유전자에 대한 많은 연구가 보고되어 있다. 그중에서, yellow flesh (r)과 apricot (at)은 노란색 숙과색을 가지며 r은 Phytoene Synthase 1 (PSY1)에 의해 조절 받는다고 보고 되어 있다. 본 실험을 통해, apricot (at)이 isopentenyl diphosphate 1 (IDI1)에 의해 조절 받는 것과 기존에 알려지지 않은 PSY1에 대한 새로운 유전적 변이를 확인하였다. 이러한 유전적 변이를 이용하여 분자 마커를 개발하였고 이는 노란색 토마토 육종에 유용하게 이용될 것이라고 예상된다. 또한, 빨간색 토마토에 많이 함유된 카로티노이드는 라이코펜으로, 이는 항산화와 항암작용을 하므로 라이코펜을 고함유한 토마토를 육성하는 것은 현대 육종 목표 중 하나이다. 선행된 연구 결과 중, 야생종 Solanum pennellii ‘LA716’으로부터 유래 된 76개의 이입계통의 카로티노이드 분석 결과를 통해 대조군보다 라이코펜의 함량이 약 1.5배 증가한 IL11-1 계통을 선발하였다. 선발한 IL11-1과 대조군인 M82를 교배하여 얻은 F2-F5 세대에서 제작한 14개의 InDel 마커를 이용하여 IL11-1에 대한 8개의 sub-IL을 선발하였다. Sub-IL을 이용하여 카로티노이드 분석을 하였고 이를 통해 총 4.84 Mb인 IL11-1 지역에서 8번과 11번 InDel 마커 사이인 0.74 Mb로 QTL 지역을 좁힐 수 있었다. 이는 라이코펜 함량이 높은 토마토를 육성하는 데 유용하게 이용될 수 있다고 예상된다.

목차 (Table of Contents)

• 1. Distinguishing two genetic factors controlling yellow fruit color in tomato 1
• 1.1. Introduction. 1
• 1.2. Materials and Methods 4
• 1. Plant materials . 4
• 2. DNA and RNA extraction . 4
• 3. Measuring mRNA by quantitative RT-PCR . 4
• 4. Sequence analysis and DNA marker analysis . 5
• 5. Carotenoid extraction and HPLC analysis 5
• 6. Design of dCAPS marker 6
• 1.3. Results . 7
• 1. Carotenoid profiling of yellow tomatoes . 7
• 2. Genetic variation of yellow tomatoes 8
• 3. Marker development for yellow flesh and apricot . 8
• 1.4. Discussion 10
• 1.5 Cited literatures . 19
• 2. High Resolution Quantitative Trait Locus Mapping Increased of Lycopene Content in Tomato 24
• 2.1. Introduction 24
• 2.2. Materials and Methods 26
• 1. Plant materials . 26
• 2. DNA marker analysis 26
• 3. Measuring mRNA by quantitative RT-PCR 27
• 4. Statistical analysis . 27
• 2.3. Results and Discussion 28
• 1. Carotenoid profiling of IL11-1 and M82 fruits . 28
• 2. Bin mapping of high lycopene content region from subIL11-1s . 28
• 3. Expression of carotenoid biosynthesis genes in M82 and subIL11-1-1 29
• 2.4 Cited literatures 38
• 국문초록. 45