콩에서 탈립성 연관 SNP Marker 탐색

국문 초록 (Abstract)

작물의 낟알이 이삭으로부터 떨어지는 탈립성은 야생종에서 재배종으로 진화되는 과정 중에 순화된 형질이다. 야생 환경에서 콩과 식물이나 십자화과 식물의 종자확산에 있어 탈립은 중요한 특성이다. 그러나 재배환경에서 종자가 완벽하게 성숙되기 전 또는 수확하기 전에 종자가 떨어지는 것은 수량손실의 직접적인 원인이 된다. 탈립성은 최근에 밭작물의 기계화가 발달하면서 콩뿐만 아니라 대부분의 작물에서 경제적 손실에 직접적인 영향을 미치는 중요한 형질이다. 그러나 현재까지 우리나라 환경에서 콩의 탈립 저항성 유전자원 및 연관 유전자 탐색에 대한 연구는 소수에 지나지 않는다. 세계 각국에서 탈립성에 대한 연구가 진행되고 있으나 탈립성은 유전적 요인뿐만 아니라 환경적 요인이 작용하여 연구에 어려움이 있다. 본 연구에서는 콩에서 탈립성 연관 주요유전자를 탐색하고, 이를 통하여 연관 Single Nucleotide Polymorphism (SNP)을 개발하기 위해 실험을 수행하였다. 탈립에 대하여 저항성인 신팔달콩과 감수성인 큰올콩을 인공교배하여 만들어진 F8-derived F12 Recombinant Inbred Line (RIL) 집단을 2001년 밀양과 2015년 천안에서 탈립성 표현형을 조사하였다. 180,961개의 SNP marker로 구성된 180K Axiom® SoyaSNP chip을 이용하여 genotyping을 수행하여 총 거리는 약 3.313 cM (centi Morgan), marker간 평균거리는 0.51 cM인 고밀도 유전자 지도를 작성하였다. 양적 형질 유전자좌(Quantitative Trait Loci, QTL) 분석을 통하여 탈립성 연관 QTL이 16번 염색체에 위치하고, 0.5 cM 간격으로 인접한 flaking marker AX-90425125와 AX-90502020 사이에서 22.7로 높은 Logarithm of Odds (LOD) 값을 보이는 콩의 탈립성 연관 QTL을 발견하였다. RIL을 이용한 association을 통해 탈립성 연관 QTL의 범위를 물리 지도상에서 29,571 kb와 29,747 kb사이의 약 180 kb의 범위로 축소하였다. 축소된 범위에서 29,571 kb와 29,660 kb사이의 지역에서는 7개의 유전자(Glyma16g25540, Glyma16g25550, Glyma16g25560, Glyma16g25570, Glyma16g25600, Glyma16g25611, Glyma16g25620)가 확인되었고, 실제 탈립성에 관여하는 유전자를 확인하기 위하여 7개 유전자의 exon부분에 대한 염기서열을 확인하였다. 이를 통하여 모부본간에 차이를 보이는 11개의 SNP를 1차 선발하였고, 그중 아미노산이 변하는 7개의 SNP를 4개의 유전자에서 선발하였다. 선발된 7개의 SNP에 대해 국내 육성 품종으로 표현형과 SNP 변화에 대한 변이를 분석한 결과 Glyma16g25611 유전자에서 표현형과 유전형이 완벽하게 일치하는 SNP 2개를 선발하였다. 우리나라 환경에 적합한 탈립성 유전자로 16번 염색체에 존재하는 Glyma16g25611 유전자일 가능성이 매우 높을 것으로 예상된다. 본 연구결과로 얻어진 콩 탈립성 연관 유전자 및 SNP는 금후 탈립성 품종 개발에 효과적으로 활용 수 있을 것이다.