J Plant Biotechnol 2016; 43(4): 466-472
Published online December 31, 2016
https://doi.org/10.5010/JPB.2016.43.4.466
© The Korean Society of Plant Biotechnology
천재안, 조강희, 김세희, 이한찬, 최인명, 박서준
농촌진흥청 국립원예특작과학원 과수과
Correspondence to : e-mail: grapepark@korea.kr
This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
This study analyzed the genetic diversity of 115 pear germplasms using 15 SSR markers. Three to forty-one SSR alleles were detected for each locus with an average of 16 alleles per locus. The average availability of markers was 0.966. The average observed heterozygosity (Hobs) was 0.603 (range: 0.140 to 0.929). The average expected heterozygosity (Hexp) was 0.718 (range: 0.463 to 0.904). The average polymorphism information content (PIC) was 0.692 (range: 0.403 to 0.897). The genetic relationships of pear germplasms were classified into two major groups by geographic origins and genetic characteristics according to genetic distance. The first group was composed of European pear belonging to
Keywords
배(
적 다양성, 계통유연관계, 집단구조 분석을 위해 사용되어 왔으며, 유전자원의 수집 및 보존과 품종 판별에 활용되고 있다.
SSR 마커를 이용한 배의 연구동향을 살펴보면 유럽배의 경우 10개의 SSR 마커를 이용한 유전자원 94점의 유전적 다양성 분석(Sehic et al. 2012)과 동양배에서 9개의 SSR 마커를 이용한 유전자원 60점에 대한 유전적 다양성 분석(Kimura et al. 2002) 그리고 8개의 SSR 마커를 이용한 북방형 동양배 72점에 대한 유전적 다양성 분석(Cao et al. 2012) 등 다양한 연구 결과가 보고되었다. 또한 Yamamoto 등 (2001)은 배에서 개발되어진 SSR 마커 뿐만 아니라, 사과에서 개발된 SSR 마커를 이용해
본 연구에서는 SSR 마커를 이용하여 국내외에서 수집된 배 유전자원 115점의 유전적 다양성을 분석하여 유전자원을 이용한 육종의 기초 자료로 활용하고자 수행하였다.
본 연구에 사용한 재료는 농촌진흥청 국립원예특작과학원에서 보존 중인 배 유전자원 115점을 사용하였다(Table 1). 배의 어린 잎을 채취한 후 액체질소를 이용하여 조직을 마쇄하였으며, DNeasy plant mini kit(Qiagen, Germany)를 사용하여 DNA를 분리하였다. 분리된 DNA는 0.7% agarose gel에서 전기영동하여 확인하였으며, Nanodrop spectrophotometer (Thermo Scientific, USA)로 정량하고, 10 ng·μL-1의 농도로 희석하여 PCR 분석에 사용하였다.
Table 1 Pear accessions used in this study
No. | Accession | Origin | No. | Accession | Origin |
---|---|---|---|---|---|
1 | Cheongseori | Korea | 59 | Kumoi | Japan |
2 | Goesanhwangbae | Korea | 60 | Kuratsuki | Japan |
3 | Gongjucheongsilri | Korea | 61 | Laiyangcili | Japan |
4 | Hajinbu 1 | Korea | 62 | Matsushima | Japan |
5 | Heuksung 1-Wonkyo Na | Korea | 63 | Meigetsu | Japan |
6 | Heuksung 2-Wonkyo Na | Korea | 64 | Namsui | Japan |
7 | Heuksung 3-Wonkyo Na | Korea | 65 | Niitaka | Japan |
8 | Hongcheonnaemyeon 2 | Korea | 66 | Ninomiyahakuri | Japan |
9 | Hongcheonnaemyeon 3 | Korea | 67 | Okusankichi | Japan |
10 | Hongcheonnaemyeonjaun 3 | Korea | 68 | Oushuu | Japan |
11 | Hongcheonsambong 3 | Korea | 69 | Sagami | Japan |
12 | Injebukmyeonjangsudae 1 | Korea | 70 | Seigyoku | Japan |
13 | Injegirinbukmyeon 3 | Korea | 71 | Sekaiichi | Japan |
14 | Injegiringwidun 1 | Korea | 72 | Shichiho | Japan |
15 | Injegiringwidun 3 | Korea | 73 | Shinchu | Japan |
16 | Jinbu 1 | Korea | 74 | Shinko | Japan |
17 | Jinbu 2 | Korea | 75 | Shinsei | Japan |
18 | Jungsanri 1 | Korea | 76 | Shinseiki | Japan |
19 | Jungsanri 2 | Korea | 77 | Shinsetsu | Japan |
20 | Jungsanri 3 | Korea | 78 | Shinsui | Japan |
21 | Jungsanri 4 | Korea | 79 | Shinzu | Japan |
22 | Kihu 1 | Korea | 80 | Shishuu | Japan |
23 | Manpoongbae | Korea | 81 | Shugyoku | Japan |
24 | Minibae | Korea | 82 | Shuurei | Japan |
25 | Noksu | Korea | 83 | Shuusui | Japan |
26 | Pyeongchangbongpyeong 1 | Korea | 84 | Suisei | Japan |
27 | Pyeongchangbongpyeong 2 | Korea | 85 | Taihaku | Japan |
28 | Senken | Korea | 86 | Taihei | Japan |
29 | Shincheon | Korea | 87 | Tama | Japan |
30 | Shinil | Korea | 88 | Tanzawa | Japan |
31 | Suhwangbae | Korea | 89 | TH-11 | Japan |
32 | Suyeong | Korea | 90 | TH-17 | Japan |
33 | Taebaekchangjuk | Korea | 91 | TH-7 | Japan |
34 | Yeongmokri | Korea | 92 | Tosanishiki | Japan |
35 | Aikansui | Japan | 93 | Waseaka | Japan |
36 | Akiakari | Japan | 94 | Wasehattatsu | Japan |
37 | Akibae | Japan | 95 | Yasato | Japan |
38 | Akizuki | Japan | 96 | Zuisuu | Japan |
39 | Amanogawa | Japan | 97 | Datouhuangli | China |
40 | Atogo | Japan | 98 | Dongyangri | China |
41 | Backri | Japan | 99 | Gaeryanghongli | China |
42 | Chikusui | Japan | 100 | Huangxianchangba | China |
43 | Chojuro | Japan | 101 | Manyuanxiang | China |
44 | Doitsu | Japan | 102 | Qinglongtian | China |
45 | Echigonishiki | Japan | 103 | Anjou-Dwarf | USA |
46 | Eri | Japan | 104 | Bartlett-Max Red | USA |
47 | Gion | Japan | 105 | Beurre Diel | USA |
48 | Hakataao | Japan | 106 | Beurre Superfin | USA |
49 | Hattatsu | Japan | 107 | Mustafabey | USA |
50 | Hokushin | Japan | 108 | OPR-113 | USA |
51 | Imamuranatsu | Japan | 109 | OPR-195 | USA |
52 | Ishiiwase | Japan | 110 | OPR-249 | USA |
53 | Kimizukawase | Japan | 111 | OPR-264 | USA |
54 | Kinchaku | Japan | 112 | Passe Crassane | USA |
55 | Kiraseiki | Japan | 113 | Gongryong | Unknown |
56 | Kisui | Japan | 114 | Chousen | Unknown |
57 | Kosui | Japan | 115 | Hayatama | Unknown |
58 | Kouzou | Japan |
배 유전자원 분류에 효과적인 SSR 마커를 선발하기 위하여 ‘신고’, ‘Bartlett’,
Table 2 Characteristics of the 15 polymorphic SSR markers of genetic diversity of pear accessions
Primer Name | Repeat motif | Annealing Temp. (°C) | Expected product size (bp) | No. of allele | No. of genotype | Availability | Observed heterozygosity (Hobs) | Expected heterozygosity (Hexp) | Polymorphism Information Content (PIC) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
AF527800 | GA | 55 | 168-194 | 24 | 40 | 0.826 | 0.826 | 0.904 | 0.897 |
CH04d02 | GA | 55 | 118-146 | 21 | 54 | 0.983 | 0.735 | 0.886 | 0.877 |
CH04f03 | GA | 55 | 175-191 | 18 | 42 | 1.000 | 0.583 | 0.754 | 0.742 |
CH04e05 | GA | 55 | 174-227 | 27 | 59 | 1.000 | 0.922 | 0.900 | 0.893 |
CH04g07 | GA | 55 | 149-211 | 25 | 52 | 1.000 | 0.930 | 0.861 | 0.850 |
Hi01c11 | GT | 55 | 138-260 | 41 | 58 | 0.983 | 0.867 | 0.863 | 0.858 |
Hi02d05 | GA | 60 | 153-205 | 7 | 10 | 0.991 | 0.140 | 0.463 | 0.424 |
TsuENH007 | (CT)16 | 55 | 179 | 9 | 18 | 0.983 | 0.274 | 0.484 | 0.469 |
TsuENH012 | (CT)7.5A(CT)3 | 55 | 133 | 3 | 6 | 0.930 | 0.308 | 0.467 | 0.403 |
TsuENH017 | (GA)16 | 60 | 188 | 7 | 13 | 1.000 | 0.539 | 0.609 | 0.532 |
TsuENH049 | (GCA)4 | 55 | 184 | 7 | 14 | 0.983 | 0.690 | 0.722 | 0.684 |
TsuENH071 | (CTTCTT)3 | 55 | 199 | 7 | 13 | 0.913 | 0.552 | 0.673 | 0.624 |
TsuENH079 | (CCA)6 | 55 | 192 | 14 | 29 | 0.939 | 0.759 | 0.788 | 0.763 |
TsuENH087 | (TCC)4 | 55 | 194 | 15 | 27 | 0.991 | 0.447 | 0.580 | 0.566 |
TsuENH093 | (TGC)4 | 55 | 157 | 16 | 35 | 0.974 | 0.929 | 0.821 | 0.804 |
Mean | 16 | 31 | 0.966 | 0.603 | 0.718 | 0.692 |
선발된 SSR 마커는 5’말단에 FAM, VIC, NED, PET 중 한가지로 형광표지를 하였으며, 다형성을 분석하였다. PCR 반응은 게놈 DNA 10 ng, 10 pmol의 형광 primer, 1 unit
PowerMarker V3.0 (Lui and Muse 2005) 프로그램을 이용하여 대립유전자(allele), 유전자형(genotype), 마커의 이용도(availability), 관측이형접합률(observed heterozygosity, Hobs), 기대이형접합률(expected heterozygosity, Hexp), 다형성정보지수(polymorphism information content, PIC) 값을 계산하였다. PowerMarker V3.0 프로그램을 통해 각 집단의 유전적 거리는 Unweighted pair-group method with arithmetical average (UPGMA) (Sneath and Sokal 1973) 방법을 이용하여 집괴분석하여 덴드로그램을 작성하였으며, 이를 바탕으로 유전적 유연관계를 분석하였다.
국내외에서 수집된 유전자원 115점에 대해 15개의 SSR 마커를 이용하여 SSR genotyping을 수행하였으며, 품종 간의 유전적 다양성을 분석하였다. 통계분석 결과 대립유전자 수는 3 ~ 41개였으며, 마커당 평균 16개로 나타났다. 각각의 SSR 마커에 대한 대립유전자수는 Hi01c11에서 28개로 가장 높은 다형성을 보였으며, TsuENH012는 3개로 가장 낮았다.
SSR 마커를 이용한 배 유전자원의 연구결과를 살펴보면, Kimura 등 (2002)은 배 유전자원 60종을 대상으로 9개의 SSR 마커를 이용하여 평균 14.8개의 대립유전자를 확인하였으며, Cao 등 (2012)은 배 유전자원 72점을 대상으로 9개의 SSR 마커를 이용하여 평균 13.5개의 대립유전자를 확인함으로서 본 결과와 유사한 대립유전자 수를 보여주었다. 유전자형의 수는 6 ~ 59로 평균 31개였으며, 마커의 이용도는 평균 0.966으로 높게 나타났으며, 특히 CH04f03, CH04e05, CH04g07 및 TsuENH017은 이용도가 1.0으로 배 유전자원 115점 모두 관찰되었다. 전체 집단의 관측이형 접합률 Hobs는 0.140 ~ 0.929를 가지며, 평균 0.603였으며, 기대이형 접합율 Hexp는 0.463 ~ 0.904으로 평균 0.718로 분석되었다. SSR 마커의 변이에 판별 기준으로 사용하는 다형보정지수인 PIC 값은 0.403~0.897이고, 평균 0.692로 분석되었다(Table 2).
SSR genotyping을 이용하여 배 유전자원 115점의 유전적 유연관계를 분석한 결과, 크게 서양배 그룹과 동양배 그룹으로 구분되었다. 서양배 그룹(I)은 8개의 계통으로 구성되었으며, 동양배 그룹(II)는 105계통의 6개 소그룹(II-1, II-2, II-3, II-4, II-5, II-6)으로 분류되었다.
I그룹은
II-1그룹은 9계통의 국내 재래배와
II-2그룹은 콩배 그룹으로 특징지어 졌으며, Callery 콩배(
II-3그룹은 3계통의 국내 재래배와 1계통의 북방형 동양배로 구성되었는데, 국내 재래배 ‘진부(Jinbu) 2’, ‘중산리(Jungsanri) 2’, ‘인제기린 북면(Injegirinbukmyeon) 3’은
Phylogenetic tree of 115 pear accessions from UPGMA cluster analysis based on genetic distance using 15 SSR markers. Numbers represent pear accessions as shown in Table 1
II-4그룹은
II-5그룹은 종의 구분이 명확하지 않았으며, 국내 재래배 ‘중산리(Jungsanri) 4’는
II-6그룹은 국내 재래배 ‘홍천삼봉(Hongcheonsambong) 3’, ‘공주청실리(Gongjucheongsilri)’, ‘인제기린 귀둔(Injegiringwidun) 3’, ‘중산리(Jungsanri) 1’, ‘홍천내면(Hongcheonnaemyeon) 2’, ‘청서리(Cheongseori)’, ‘영목리(Yeongmokri)’와 북방형 동양배 ‘대두황리(Datouhuangli)’ ‘청룡점(Qinglongtian)’으로 구성되었는데, ‘청서리’와 ‘영목리’, ‘대두황리’는
SSR 마커를 이용한 배 유전자원의 분류에서 Wünsch와 Hormaza (2007)는 7개의 SSR 마커를 사용하여 유럽배 63종의 분석한 결과, 혈통과 지리적 기원에 의해 분류되는 것을 보고하였으며, Sawamura 등 (2008)은 18개의 SSR 마커를 사용하여 남방형 동양배 55종을 분석한 결과 교배 혈통에 의해 품종이 분류됨을 보고하였다.
본 연구에서도 국내외에서 수집한 유전자원 115점을 대상으로 15개의 SSR 마커를 이용하여 유전자원의 유연관계를 분석한 결과, 지리적 기원에 의해 크게 서양배와 동양배 그룹으로 분류되었으며 혈통에 따라 구분이 이루어 지는 것을 확인하였다. 종의 분류가 불명확한 국내 재래배의 경우 대부분
본 연구는 15개의 SSR 마커를 이용하여 배 유전자원 115점에 대한 유전적 다양성을 분석하였다. 분석된 마커당 대립유전자수는 3 ~ 41개로 평균 16개였으며, 마커의 이용도는 평균 0.966이었다. Hobs는 0.140 ~ 0.929로 평균 0.603이었으며 Hexp는 0.463~0.904로 평균 0.718로 분석되었다. PIC 값은 0.403 ~ 0.897의 범위에 속하였으며 평균값은 0.692이었다.
배 유전자원의 유전적 거리에 따라 계통간 유연관계를 분석한 결과 지리적 분포와 유전적 특성에 의해 크게 2개의 그룹으로 구분되었다. 첫 번째 그룹은 유럽종
본 연구는 농촌진흥청 연구과제(세부과제번호:PJ01022801)의 지원에 의해 이루어진 것임.
J Plant Biotechnol 2016; 43(4): 466-472
Published online December 31, 2016 https://doi.org/10.5010/JPB.2016.43.4.466
Copyright © The Korean Society of Plant Biotechnology.
천재안, 조강희, 김세희, 이한찬, 최인명, 박서준
농촌진흥청 국립원예특작과학원 과수과
Jae An Chun, Kang Hee Cho, Se Hee Kim, Han-Chan Lee, In Myong Choi, and Seo Jun Park
Fruit Research Division, National Institute of Horticultural & Herbal Science, Rural Development Administration, Wanju 55365, Korea
Correspondence to: e-mail: grapepark@korea.kr
This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
This study analyzed the genetic diversity of 115 pear germplasms using 15 SSR markers. Three to forty-one SSR alleles were detected for each locus with an average of 16 alleles per locus. The average availability of markers was 0.966. The average observed heterozygosity (Hobs) was 0.603 (range: 0.140 to 0.929). The average expected heterozygosity (Hexp) was 0.718 (range: 0.463 to 0.904). The average polymorphism information content (PIC) was 0.692 (range: 0.403 to 0.897). The genetic relationships of pear germplasms were classified into two major groups by geographic origins and genetic characteristics according to genetic distance. The first group was composed of European pear belonging to
Keywords:
배(
적 다양성, 계통유연관계, 집단구조 분석을 위해 사용되어 왔으며, 유전자원의 수집 및 보존과 품종 판별에 활용되고 있다.
SSR 마커를 이용한 배의 연구동향을 살펴보면 유럽배의 경우 10개의 SSR 마커를 이용한 유전자원 94점의 유전적 다양성 분석(Sehic et al. 2012)과 동양배에서 9개의 SSR 마커를 이용한 유전자원 60점에 대한 유전적 다양성 분석(Kimura et al. 2002) 그리고 8개의 SSR 마커를 이용한 북방형 동양배 72점에 대한 유전적 다양성 분석(Cao et al. 2012) 등 다양한 연구 결과가 보고되었다. 또한 Yamamoto 등 (2001)은 배에서 개발되어진 SSR 마커 뿐만 아니라, 사과에서 개발된 SSR 마커를 이용해
본 연구에서는 SSR 마커를 이용하여 국내외에서 수집된 배 유전자원 115점의 유전적 다양성을 분석하여 유전자원을 이용한 육종의 기초 자료로 활용하고자 수행하였다.
본 연구에 사용한 재료는 농촌진흥청 국립원예특작과학원에서 보존 중인 배 유전자원 115점을 사용하였다(Table 1). 배의 어린 잎을 채취한 후 액체질소를 이용하여 조직을 마쇄하였으며, DNeasy plant mini kit(Qiagen, Germany)를 사용하여 DNA를 분리하였다. 분리된 DNA는 0.7% agarose gel에서 전기영동하여 확인하였으며, Nanodrop spectrophotometer (Thermo Scientific, USA)로 정량하고, 10 ng·μL-1의 농도로 희석하여 PCR 분석에 사용하였다.
Table 1 . Pear accessions used in this study.
No. | Accession | Origin | No. | Accession | Origin |
---|---|---|---|---|---|
1 | Cheongseori | Korea | 59 | Kumoi | Japan |
2 | Goesanhwangbae | Korea | 60 | Kuratsuki | Japan |
3 | Gongjucheongsilri | Korea | 61 | Laiyangcili | Japan |
4 | Hajinbu 1 | Korea | 62 | Matsushima | Japan |
5 | Heuksung 1-Wonkyo Na | Korea | 63 | Meigetsu | Japan |
6 | Heuksung 2-Wonkyo Na | Korea | 64 | Namsui | Japan |
7 | Heuksung 3-Wonkyo Na | Korea | 65 | Niitaka | Japan |
8 | Hongcheonnaemyeon 2 | Korea | 66 | Ninomiyahakuri | Japan |
9 | Hongcheonnaemyeon 3 | Korea | 67 | Okusankichi | Japan |
10 | Hongcheonnaemyeonjaun 3 | Korea | 68 | Oushuu | Japan |
11 | Hongcheonsambong 3 | Korea | 69 | Sagami | Japan |
12 | Injebukmyeonjangsudae 1 | Korea | 70 | Seigyoku | Japan |
13 | Injegirinbukmyeon 3 | Korea | 71 | Sekaiichi | Japan |
14 | Injegiringwidun 1 | Korea | 72 | Shichiho | Japan |
15 | Injegiringwidun 3 | Korea | 73 | Shinchu | Japan |
16 | Jinbu 1 | Korea | 74 | Shinko | Japan |
17 | Jinbu 2 | Korea | 75 | Shinsei | Japan |
18 | Jungsanri 1 | Korea | 76 | Shinseiki | Japan |
19 | Jungsanri 2 | Korea | 77 | Shinsetsu | Japan |
20 | Jungsanri 3 | Korea | 78 | Shinsui | Japan |
21 | Jungsanri 4 | Korea | 79 | Shinzu | Japan |
22 | Kihu 1 | Korea | 80 | Shishuu | Japan |
23 | Manpoongbae | Korea | 81 | Shugyoku | Japan |
24 | Minibae | Korea | 82 | Shuurei | Japan |
25 | Noksu | Korea | 83 | Shuusui | Japan |
26 | Pyeongchangbongpyeong 1 | Korea | 84 | Suisei | Japan |
27 | Pyeongchangbongpyeong 2 | Korea | 85 | Taihaku | Japan |
28 | Senken | Korea | 86 | Taihei | Japan |
29 | Shincheon | Korea | 87 | Tama | Japan |
30 | Shinil | Korea | 88 | Tanzawa | Japan |
31 | Suhwangbae | Korea | 89 | TH-11 | Japan |
32 | Suyeong | Korea | 90 | TH-17 | Japan |
33 | Taebaekchangjuk | Korea | 91 | TH-7 | Japan |
34 | Yeongmokri | Korea | 92 | Tosanishiki | Japan |
35 | Aikansui | Japan | 93 | Waseaka | Japan |
36 | Akiakari | Japan | 94 | Wasehattatsu | Japan |
37 | Akibae | Japan | 95 | Yasato | Japan |
38 | Akizuki | Japan | 96 | Zuisuu | Japan |
39 | Amanogawa | Japan | 97 | Datouhuangli | China |
40 | Atogo | Japan | 98 | Dongyangri | China |
41 | Backri | Japan | 99 | Gaeryanghongli | China |
42 | Chikusui | Japan | 100 | Huangxianchangba | China |
43 | Chojuro | Japan | 101 | Manyuanxiang | China |
44 | Doitsu | Japan | 102 | Qinglongtian | China |
45 | Echigonishiki | Japan | 103 | Anjou-Dwarf | USA |
46 | Eri | Japan | 104 | Bartlett-Max Red | USA |
47 | Gion | Japan | 105 | Beurre Diel | USA |
48 | Hakataao | Japan | 106 | Beurre Superfin | USA |
49 | Hattatsu | Japan | 107 | Mustafabey | USA |
50 | Hokushin | Japan | 108 | OPR-113 | USA |
51 | Imamuranatsu | Japan | 109 | OPR-195 | USA |
52 | Ishiiwase | Japan | 110 | OPR-249 | USA |
53 | Kimizukawase | Japan | 111 | OPR-264 | USA |
54 | Kinchaku | Japan | 112 | Passe Crassane | USA |
55 | Kiraseiki | Japan | 113 | Gongryong | Unknown |
56 | Kisui | Japan | 114 | Chousen | Unknown |
57 | Kosui | Japan | 115 | Hayatama | Unknown |
58 | Kouzou | Japan |
배 유전자원 분류에 효과적인 SSR 마커를 선발하기 위하여 ‘신고’, ‘Bartlett’,
Table 2 . Characteristics of the 15 polymorphic SSR markers of genetic diversity of pear accessions.
Primer Name | Repeat motif | Annealing Temp. (°C) | Expected product size (bp) | No. of allele | No. of genotype | Availability | Observed heterozygosity (Hobs) | Expected heterozygosity (Hexp) | Polymorphism Information Content (PIC) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
AF527800 | GA | 55 | 168-194 | 24 | 40 | 0.826 | 0.826 | 0.904 | 0.897 |
CH04d02 | GA | 55 | 118-146 | 21 | 54 | 0.983 | 0.735 | 0.886 | 0.877 |
CH04f03 | GA | 55 | 175-191 | 18 | 42 | 1.000 | 0.583 | 0.754 | 0.742 |
CH04e05 | GA | 55 | 174-227 | 27 | 59 | 1.000 | 0.922 | 0.900 | 0.893 |
CH04g07 | GA | 55 | 149-211 | 25 | 52 | 1.000 | 0.930 | 0.861 | 0.850 |
Hi01c11 | GT | 55 | 138-260 | 41 | 58 | 0.983 | 0.867 | 0.863 | 0.858 |
Hi02d05 | GA | 60 | 153-205 | 7 | 10 | 0.991 | 0.140 | 0.463 | 0.424 |
TsuENH007 | (CT)16 | 55 | 179 | 9 | 18 | 0.983 | 0.274 | 0.484 | 0.469 |
TsuENH012 | (CT)7.5A(CT)3 | 55 | 133 | 3 | 6 | 0.930 | 0.308 | 0.467 | 0.403 |
TsuENH017 | (GA)16 | 60 | 188 | 7 | 13 | 1.000 | 0.539 | 0.609 | 0.532 |
TsuENH049 | (GCA)4 | 55 | 184 | 7 | 14 | 0.983 | 0.690 | 0.722 | 0.684 |
TsuENH071 | (CTTCTT)3 | 55 | 199 | 7 | 13 | 0.913 | 0.552 | 0.673 | 0.624 |
TsuENH079 | (CCA)6 | 55 | 192 | 14 | 29 | 0.939 | 0.759 | 0.788 | 0.763 |
TsuENH087 | (TCC)4 | 55 | 194 | 15 | 27 | 0.991 | 0.447 | 0.580 | 0.566 |
TsuENH093 | (TGC)4 | 55 | 157 | 16 | 35 | 0.974 | 0.929 | 0.821 | 0.804 |
Mean | 16 | 31 | 0.966 | 0.603 | 0.718 | 0.692 |
선발된 SSR 마커는 5’말단에 FAM, VIC, NED, PET 중 한가지로 형광표지를 하였으며, 다형성을 분석하였다. PCR 반응은 게놈 DNA 10 ng, 10 pmol의 형광 primer, 1 unit
PowerMarker V3.0 (Lui and Muse 2005) 프로그램을 이용하여 대립유전자(allele), 유전자형(genotype), 마커의 이용도(availability), 관측이형접합률(observed heterozygosity, Hobs), 기대이형접합률(expected heterozygosity, Hexp), 다형성정보지수(polymorphism information content, PIC) 값을 계산하였다. PowerMarker V3.0 프로그램을 통해 각 집단의 유전적 거리는 Unweighted pair-group method with arithmetical average (UPGMA) (Sneath and Sokal 1973) 방법을 이용하여 집괴분석하여 덴드로그램을 작성하였으며, 이를 바탕으로 유전적 유연관계를 분석하였다.
국내외에서 수집된 유전자원 115점에 대해 15개의 SSR 마커를 이용하여 SSR genotyping을 수행하였으며, 품종 간의 유전적 다양성을 분석하였다. 통계분석 결과 대립유전자 수는 3 ~ 41개였으며, 마커당 평균 16개로 나타났다. 각각의 SSR 마커에 대한 대립유전자수는 Hi01c11에서 28개로 가장 높은 다형성을 보였으며, TsuENH012는 3개로 가장 낮았다.
SSR 마커를 이용한 배 유전자원의 연구결과를 살펴보면, Kimura 등 (2002)은 배 유전자원 60종을 대상으로 9개의 SSR 마커를 이용하여 평균 14.8개의 대립유전자를 확인하였으며, Cao 등 (2012)은 배 유전자원 72점을 대상으로 9개의 SSR 마커를 이용하여 평균 13.5개의 대립유전자를 확인함으로서 본 결과와 유사한 대립유전자 수를 보여주었다. 유전자형의 수는 6 ~ 59로 평균 31개였으며, 마커의 이용도는 평균 0.966으로 높게 나타났으며, 특히 CH04f03, CH04e05, CH04g07 및 TsuENH017은 이용도가 1.0으로 배 유전자원 115점 모두 관찰되었다. 전체 집단의 관측이형 접합률 Hobs는 0.140 ~ 0.929를 가지며, 평균 0.603였으며, 기대이형 접합율 Hexp는 0.463 ~ 0.904으로 평균 0.718로 분석되었다. SSR 마커의 변이에 판별 기준으로 사용하는 다형보정지수인 PIC 값은 0.403~0.897이고, 평균 0.692로 분석되었다(Table 2).
SSR genotyping을 이용하여 배 유전자원 115점의 유전적 유연관계를 분석한 결과, 크게 서양배 그룹과 동양배 그룹으로 구분되었다. 서양배 그룹(I)은 8개의 계통으로 구성되었으며, 동양배 그룹(II)는 105계통의 6개 소그룹(II-1, II-2, II-3, II-4, II-5, II-6)으로 분류되었다.
I그룹은
II-1그룹은 9계통의 국내 재래배와
II-2그룹은 콩배 그룹으로 특징지어 졌으며, Callery 콩배(
II-3그룹은 3계통의 국내 재래배와 1계통의 북방형 동양배로 구성되었는데, 국내 재래배 ‘진부(Jinbu) 2’, ‘중산리(Jungsanri) 2’, ‘인제기린 북면(Injegirinbukmyeon) 3’은
Phylogenetic tree of 115 pear accessions from UPGMA cluster analysis based on genetic distance using 15 SSR markers. Numbers represent pear accessions as shown in Table 1
II-4그룹은
II-5그룹은 종의 구분이 명확하지 않았으며, 국내 재래배 ‘중산리(Jungsanri) 4’는
II-6그룹은 국내 재래배 ‘홍천삼봉(Hongcheonsambong) 3’, ‘공주청실리(Gongjucheongsilri)’, ‘인제기린 귀둔(Injegiringwidun) 3’, ‘중산리(Jungsanri) 1’, ‘홍천내면(Hongcheonnaemyeon) 2’, ‘청서리(Cheongseori)’, ‘영목리(Yeongmokri)’와 북방형 동양배 ‘대두황리(Datouhuangli)’ ‘청룡점(Qinglongtian)’으로 구성되었는데, ‘청서리’와 ‘영목리’, ‘대두황리’는
SSR 마커를 이용한 배 유전자원의 분류에서 Wünsch와 Hormaza (2007)는 7개의 SSR 마커를 사용하여 유럽배 63종의 분석한 결과, 혈통과 지리적 기원에 의해 분류되는 것을 보고하였으며, Sawamura 등 (2008)은 18개의 SSR 마커를 사용하여 남방형 동양배 55종을 분석한 결과 교배 혈통에 의해 품종이 분류됨을 보고하였다.
본 연구에서도 국내외에서 수집한 유전자원 115점을 대상으로 15개의 SSR 마커를 이용하여 유전자원의 유연관계를 분석한 결과, 지리적 기원에 의해 크게 서양배와 동양배 그룹으로 분류되었으며 혈통에 따라 구분이 이루어 지는 것을 확인하였다. 종의 분류가 불명확한 국내 재래배의 경우 대부분
본 연구는 15개의 SSR 마커를 이용하여 배 유전자원 115점에 대한 유전적 다양성을 분석하였다. 분석된 마커당 대립유전자수는 3 ~ 41개로 평균 16개였으며, 마커의 이용도는 평균 0.966이었다. Hobs는 0.140 ~ 0.929로 평균 0.603이었으며 Hexp는 0.463~0.904로 평균 0.718로 분석되었다. PIC 값은 0.403 ~ 0.897의 범위에 속하였으며 평균값은 0.692이었다.
배 유전자원의 유전적 거리에 따라 계통간 유연관계를 분석한 결과 지리적 분포와 유전적 특성에 의해 크게 2개의 그룹으로 구분되었다. 첫 번째 그룹은 유럽종
본 연구는 농촌진흥청 연구과제(세부과제번호:PJ01022801)의 지원에 의해 이루어진 것임.
Phylogenetic tree of 115 pear accessions from UPGMA cluster analysis based on genetic distance using 15 SSR markers. Numbers represent pear accessions as shown in Table 1
Table 1 . Pear accessions used in this study.
No. | Accession | Origin | No. | Accession | Origin |
---|---|---|---|---|---|
1 | Cheongseori | Korea | 59 | Kumoi | Japan |
2 | Goesanhwangbae | Korea | 60 | Kuratsuki | Japan |
3 | Gongjucheongsilri | Korea | 61 | Laiyangcili | Japan |
4 | Hajinbu 1 | Korea | 62 | Matsushima | Japan |
5 | Heuksung 1-Wonkyo Na | Korea | 63 | Meigetsu | Japan |
6 | Heuksung 2-Wonkyo Na | Korea | 64 | Namsui | Japan |
7 | Heuksung 3-Wonkyo Na | Korea | 65 | Niitaka | Japan |
8 | Hongcheonnaemyeon 2 | Korea | 66 | Ninomiyahakuri | Japan |
9 | Hongcheonnaemyeon 3 | Korea | 67 | Okusankichi | Japan |
10 | Hongcheonnaemyeonjaun 3 | Korea | 68 | Oushuu | Japan |
11 | Hongcheonsambong 3 | Korea | 69 | Sagami | Japan |
12 | Injebukmyeonjangsudae 1 | Korea | 70 | Seigyoku | Japan |
13 | Injegirinbukmyeon 3 | Korea | 71 | Sekaiichi | Japan |
14 | Injegiringwidun 1 | Korea | 72 | Shichiho | Japan |
15 | Injegiringwidun 3 | Korea | 73 | Shinchu | Japan |
16 | Jinbu 1 | Korea | 74 | Shinko | Japan |
17 | Jinbu 2 | Korea | 75 | Shinsei | Japan |
18 | Jungsanri 1 | Korea | 76 | Shinseiki | Japan |
19 | Jungsanri 2 | Korea | 77 | Shinsetsu | Japan |
20 | Jungsanri 3 | Korea | 78 | Shinsui | Japan |
21 | Jungsanri 4 | Korea | 79 | Shinzu | Japan |
22 | Kihu 1 | Korea | 80 | Shishuu | Japan |
23 | Manpoongbae | Korea | 81 | Shugyoku | Japan |
24 | Minibae | Korea | 82 | Shuurei | Japan |
25 | Noksu | Korea | 83 | Shuusui | Japan |
26 | Pyeongchangbongpyeong 1 | Korea | 84 | Suisei | Japan |
27 | Pyeongchangbongpyeong 2 | Korea | 85 | Taihaku | Japan |
28 | Senken | Korea | 86 | Taihei | Japan |
29 | Shincheon | Korea | 87 | Tama | Japan |
30 | Shinil | Korea | 88 | Tanzawa | Japan |
31 | Suhwangbae | Korea | 89 | TH-11 | Japan |
32 | Suyeong | Korea | 90 | TH-17 | Japan |
33 | Taebaekchangjuk | Korea | 91 | TH-7 | Japan |
34 | Yeongmokri | Korea | 92 | Tosanishiki | Japan |
35 | Aikansui | Japan | 93 | Waseaka | Japan |
36 | Akiakari | Japan | 94 | Wasehattatsu | Japan |
37 | Akibae | Japan | 95 | Yasato | Japan |
38 | Akizuki | Japan | 96 | Zuisuu | Japan |
39 | Amanogawa | Japan | 97 | Datouhuangli | China |
40 | Atogo | Japan | 98 | Dongyangri | China |
41 | Backri | Japan | 99 | Gaeryanghongli | China |
42 | Chikusui | Japan | 100 | Huangxianchangba | China |
43 | Chojuro | Japan | 101 | Manyuanxiang | China |
44 | Doitsu | Japan | 102 | Qinglongtian | China |
45 | Echigonishiki | Japan | 103 | Anjou-Dwarf | USA |
46 | Eri | Japan | 104 | Bartlett-Max Red | USA |
47 | Gion | Japan | 105 | Beurre Diel | USA |
48 | Hakataao | Japan | 106 | Beurre Superfin | USA |
49 | Hattatsu | Japan | 107 | Mustafabey | USA |
50 | Hokushin | Japan | 108 | OPR-113 | USA |
51 | Imamuranatsu | Japan | 109 | OPR-195 | USA |
52 | Ishiiwase | Japan | 110 | OPR-249 | USA |
53 | Kimizukawase | Japan | 111 | OPR-264 | USA |
54 | Kinchaku | Japan | 112 | Passe Crassane | USA |
55 | Kiraseiki | Japan | 113 | Gongryong | Unknown |
56 | Kisui | Japan | 114 | Chousen | Unknown |
57 | Kosui | Japan | 115 | Hayatama | Unknown |
58 | Kouzou | Japan |
Table 2 . Characteristics of the 15 polymorphic SSR markers of genetic diversity of pear accessions.
Primer Name | Repeat motif | Annealing Temp. (°C) | Expected product size (bp) | No. of allele | No. of genotype | Availability | Observed heterozygosity (Hobs) | Expected heterozygosity (Hexp) | Polymorphism Information Content (PIC) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
AF527800 | GA | 55 | 168-194 | 24 | 40 | 0.826 | 0.826 | 0.904 | 0.897 |
CH04d02 | GA | 55 | 118-146 | 21 | 54 | 0.983 | 0.735 | 0.886 | 0.877 |
CH04f03 | GA | 55 | 175-191 | 18 | 42 | 1.000 | 0.583 | 0.754 | 0.742 |
CH04e05 | GA | 55 | 174-227 | 27 | 59 | 1.000 | 0.922 | 0.900 | 0.893 |
CH04g07 | GA | 55 | 149-211 | 25 | 52 | 1.000 | 0.930 | 0.861 | 0.850 |
Hi01c11 | GT | 55 | 138-260 | 41 | 58 | 0.983 | 0.867 | 0.863 | 0.858 |
Hi02d05 | GA | 60 | 153-205 | 7 | 10 | 0.991 | 0.140 | 0.463 | 0.424 |
TsuENH007 | (CT)16 | 55 | 179 | 9 | 18 | 0.983 | 0.274 | 0.484 | 0.469 |
TsuENH012 | (CT)7.5A(CT)3 | 55 | 133 | 3 | 6 | 0.930 | 0.308 | 0.467 | 0.403 |
TsuENH017 | (GA)16 | 60 | 188 | 7 | 13 | 1.000 | 0.539 | 0.609 | 0.532 |
TsuENH049 | (GCA)4 | 55 | 184 | 7 | 14 | 0.983 | 0.690 | 0.722 | 0.684 |
TsuENH071 | (CTTCTT)3 | 55 | 199 | 7 | 13 | 0.913 | 0.552 | 0.673 | 0.624 |
TsuENH079 | (CCA)6 | 55 | 192 | 14 | 29 | 0.939 | 0.759 | 0.788 | 0.763 |
TsuENH087 | (TCC)4 | 55 | 194 | 15 | 27 | 0.991 | 0.447 | 0.580 | 0.566 |
TsuENH093 | (TGC)4 | 55 | 157 | 16 | 35 | 0.974 | 0.929 | 0.821 | 0.804 |
Mean | 16 | 31 | 0.966 | 0.603 | 0.718 | 0.692 |
Ho Bang Kim・Hye-Young Lee・Mi Sun Lee・Yi Lee・Youngtae Choi・Sung-Yeol Kim・Jaeyong Choi
J Plant Biotechnol 2023; 50(1): 207-214Han Yong Park ・You Kyoung Kim ・Soo Bin Choi ・Sug Youn Mo
J Plant Biotechnol 2023; 50(1): 82-88Shipra Kumari · Young-Sun Kim · Bashistha Kumar Kanth · Ji-Young Jang · Geung-Joo Lee
J Plant Biotechnol 2019; 46(3): 158-164
Journal of
Plant BiotechnologyPhylogenetic tree of 115 pear accessions from UPGMA cluster analysis based on genetic distance using 15 SSR markers. Numbers represent pear accessions as shown in Table 1