두과작물의 SNP 마커 및 DNA 변이 분석이 가능한 universal primer set 개발

Abstract

작물의 분자마커는 품종 개발에 필요한 병해충저항성과 수량 등 우수한 농업적 형질을 갖고 있는 유전자원을 평가하고 선발하는데 유용한 가치가 있다. 두과 작물의 분자 마커개발은 콩 (soybean)에서 가장 많이 이루어졌고 유전 정보가 가장 많이 보고되어 있다. 반면 국내에서 소비가 많이 되고 있는 강낭콩, 팥, 녹두, 동부 등의 그 보고 내용이 많지 않아서 개발 필요성이 요구된다. 본 연구에서는 상대적으로 유전정보가 많이 보고된 강낭콩의 EST(Expressed Sequence Tags) 정보를 이용하여 두과작물의 마커를 개발하고자 하였다. 강낭콩 EST database인 unigene의 DNA sequence에서 유래한 PCR primer를 이용하여 강낭콩, 녹두, 팥, 동부 등 두과작물들의 염기서열을 분석하고, 분자마커로 사용하기 위해 SNP(single nucleotide polymorphism) 분석을 수행하였다. PCR primer는 primer3 프로그램을 이용하여 강낭콩 unigene에서 768 조합을 디자인하였다. 강낭콩으로부터 유래한 768조합의 primer는 강낭콩, 팥, 동부, 녹두 4개의 두과작물의 STS(Sequence Tagged Sites)를 증폭하는데 사용되었고, SNP 분석을 위해 각 종별 6개의 유전자형에서 PCR 증폭을 수행하였다. 각 종의 genomic DNA를 768 조합의 primer를 이용하여 PCR 증폭을 수행한 결과, single fragment는 강낭콩 393(51.2%), 동부 335(43.6%), 녹두 312(40.6%), 팥 278(36.2%), 순으로 많이 확인되었다. 각 종별 6개 유전자형의 PCR 증폭산물을 염기서열 분석하여 비교한 결과, 염기의 다양성 (θ)은 강낭콩 (0.00133), 녹두 (0.000732), 동부 (0.000684), 팥 (0.000185) 순으로 높게 나타났다. 4개종의 두과작물에서 PCR fragment 생성 및 염기서열 분석이 가능한 universal STS primer는 총 91 조합으로 확인되었다. 본 연구에서 개발된 SNP 마커 및 이를 확인 할 수 있는 STS primer는 강낭콩, 녹두, 동부, 팥 두과작물의 유전자원 평가, 농업적 형질 관련 분자마커 개발 등의 이용가치가 있다. 또한, 91 조합의 universal primer는 두과작물 4개종에 대한 비교유전학 연구의 유용한 정보로 이용 될 수 있을 것이다.