J Plant Biotechnol 2017; 44(3): 243-263
Published online September 30, 2017
https://doi.org/10.5010/JPB.2017.44.3.243
© The Korean Society of Plant Biotechnology
김미선, 송재영, 강권규, 조용구
충북대학교 식물자원학과,
한경대학교 원예생명과학과
Correspondence to : e-mail: ygcho@cbnu.ac.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 is to establish the varietal discrimination based on DNA profiling of different varieties of rice. We examined the genetic distance among Korean rice varieties using allele frequencies and a genetic diversity analysis with Simple Sequence Repeats (SSRs) markers. The analysis of the genetic diversity and genetic relationships of 243 Korean rice varieties was varied out using 20 SSRs markers. A total of 268 alleles were detected, ranging from 6 to 32, with an average of 13.45 alleles per locus, and and average of gene diversity (GD) of 0.556. Seven SSR markers were selected as key markers for discrimination among the Korean rice varieties. Concerning the results, 243 varieties (100%) were discriminated among by using acrylamide gel and fragment analyzer-based markers. In conclusion, this study provides useful basic data that can be utilized concerning Korean rice varieties breeding and development. In addition, we will have to manage and conserve as a valuable genetic resource, without losing the diversity of Korean rice varieties.
Keywords Discrimination, Korean rice variety, Genetic diversity, Simple sequence repeats (SSRs)
벼(
최근, 종자산업법에서는 육종가, 발명자의 권리를 보호하고자 신품종 개발 시 기존 품종과의 차별성을 제시하도록 하고 있으며, 국제신품종보호동맹(International Union for the Protection of New Varieties of Plants, UPOV)에서도 신품종의 구별성 검정에 DNA 마커의 활용을 적극 검토하고 있다(Kim et al. 2011).
1970년대 초반부터 여러 종류의 분자 마커가 개발되어 왔으며, 지금까지 개발된 DNA 마커로는 RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA), AFLP (Amplified Frangment Length Polymorphic DNA), SSRs (Simple Sequence Repeats), STS (Sequence Tagged Sites), SNP (Single Nucleotide Polymorphism) 등이 널리 사용되고 있다. 이러한 마커는 비용이 적게 들며, 간편하고, 시발체에 대한 정보가 불필요하며, 많은 정보를 제공하여 다형성 탐지, 종간 구분, 진화계통도 정립 등에 크게 기여하였다(Kim et al. 2006; Hwang et al. 2008; Jang et al. 2009; Hwang et al. 2012).
Simple sequence repeats (SSRs)는 대부분 2 ~ 9 bp의 단일염기의 반복으로 이루어진 DNA 염기서열로 DNA 복제 과정 중에 DNA polymerase의 미끄러짐 현상이나 불공평한 교차로 인하여 품종 또는 개체 간의 다형성이 생긴다. SSR 마커는 PCR을 기반으로 다형성과 재현성이 높아 품종판별 및 유전적 다양성 분석에 특히 많이 이용되고 있다(He et al. 2003; Hwang et al. 2012). 그러나 국내에서는 여러 작물에 대한 DNA Profile의 데이터베이스를 구축하여 다방면에 활용하고 있으나(Hong et al. 2013a; Hong et al. 2013b; Kwon and Choi 2013), 국제신품종보호동맹(UPOV)의 사례와 같이 국가적이고 표준화된 데이터베이스의 구축은 미흡한 실정으로 차후에 분석결과의 신뢰도 및 공정성에 대한 문제점이 발생할 수 있을 것으로 예상된다.
따라서, 본 연구는 벼 품종의 DNA profiling을 위하여 SSR 마커 20종을 국내 육성 벼 243개 품종에 적용하여 이들의 유전자좌의 다양성을 이용하여 품종 판별 여부를 확인하였다. 또한, 향후 국내 육성 품종, 육성계통 및 다양한 유전자원을 대상으로 이들의 유전적 다형성 분석, 구별성 및 균일성 검정 등에 활용하고자 수행하였다.
시험재료는 국내에서 육성된 벼 품종 중 Japonica 벼 품종의 육성이 본격화 되었던 1982년부터 2013년까지 국립종자원을 통하여 보급된 243개 벼 품종이 사용되었다(Table 1). 벼 품종은 2015년과 2016년에 충북대학교 시험포장에 이앙하여 재배하였다. 품종 당 1주 1본씩, 16주/열, 3열로 이앙하였으며 물 관리와 비료의 시용 및 병, 해충의 방제는 농촌진흥청 벼 표준재배법에 준하여 수행하였다(RDA 2003).
Table 1 List of 243 Korean rice varieties used in this study
Code | Variety name | Type (J/T)z | Registration year | Cross Combination | Code | Variety name | Type (J/T) | Registration year | Cross Combination |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | Keumyeong | J | 2009 | Sanbaek/Iksan423//Sangju22 | 131 | Onnuri | J | 2005 | Milyang165/HR14732-B-67-2-3 |
2 | Durujinmi | J | 2010 | Suwon478/Odae | 132 | Wonkwang | J | 2000 | Seomjin Mutant |
3 | Manho | J | 2002 | Singeumo/Iksan423 | 133 | Wonmi | J | 2000 | Seomjin Mutant |
4 | Sandeuljinmi | J | 2006 | Sambaek/Yongseong12 | 134 | Wonhwang | J | 1998 | Milyang96//Iri390/Milyang5 |
5 | Samcheonbyeo | J | 1995 | Unbong/Fukei126 | 135 | Yunnongchamssal | J | 2008 | Dong poor rice/Glutinous rice |
6 | Unjangbyeo | J | 1994 | Unbong///Suwon244/Hwasetoramojji//Sangnam | 136 | Joryeongbyeo | J | 1992 | Gosihikari/Seonam//Milyang79 |
7 | Wonpyeong | J | 1999 | Hwaseong Mutant | 137 | Jongnam | J | 2001 | Milyang96/YR12734-B-B-22-2 |
8 | Jeokjinju | J | 2000 | Obong//Obong/Syare | 138 | Juan1 | J | 2005 | Ilpum/SR18392-HB683-104 |
9 | Josaengheukchal | J | 2004 | Dongbukna149/Sx864 | 139 | Jungmo1001 | J | 2004 | Cheolwon52/SR21049 |
10 | Joan | J | 2003 | Jinmi/jinbu10 | 140 | Jungmo1012 | J | 2007 | Sambaek/Ou329 |
11 | Jungmo1011 | J | 2010 | Suwon478/Unbong33 | 141 | Jungmo1014 | J | 2010 | Milyang207/Samgwang |
12 | Jinbong | J | 2000 | Jinmi/Unbong | 142 | Jungmo1009 | J | 2009 | YR22207//Iksan2443/Milyang165 |
13 | Taebong | J | 2000 | SR13330-13-3-5-2-1/Jinbu10 | 143 | Jungsan | J | 2000 | Sambaek/Milyang107 |
14 | Taeseong | J | 2002 | Cheolwon49/Jinbu10 | 144 | Cheongdam | J | 2006 | SR19200-HB826-34/Juan |
15 | Hwanggeumbora | J | 2006 | Jinbu/Odae//Fukei126 | 145 | Cheongho | J | 2004 | Iri407/Iri417 |
16 | Heukseonchal | J | 1999 | Sanghaehyanghyeolra Mutant | 146 | Pungmi | J | 2004 | Milyang165//YR16365Acp13/Iksan438 |
17 | Geurubyeo | J | 1997 | Suwon313/Cheolwon42 | 147 | Pungmi1 | J | 2005 | YR13616Acp1/Milyang122 |
18 | Geumseong | J | 2003 | Hajjeubosi/Hyangmi | 148 | Hangangchal1 | T | 2006 | Hangangchal/YR8208-20 |
19 | Dunnaebyeo | J | 1992 | SR11139-48-1/Suwon320 | 149 | Hanmaeum | J | 2004 | Milyang165//YR16365Acp13/Iksan438 |
20 | Manna | J | 2005 | Iksan438/Ilmi | 150 | Hanareum2 | T | 2010 | Milyang181/Milyang154 |
21 | Manchu | J | 2001 | Jinmi/Unbong12 | 151 | Haepyeong | J | 2000 | Milyang101/Akichikara |
22 | Sambaekbyeo | J | 1993 | Gosihikkari/TR2406-2-1-1//Hukkurikku115/Cheolwon29 | 152 | Haepyeongchal | J | 2004 | Haepeong Natural Mutant |
23 | Sangsanbyeo | J | 1993 | Sobaek/Daeseong | 153 | Hyangnambyeo | J | 1995 | Iri389/Dohoku144 |
24 | Sangjuchalbyeo | J | 1997 | YR4117-99-1-1-2-4/YR4200-2-3-2-2 | 154 | Hongjinju | J | 2006 | SR18164F2/Suwon383 |
25 | Seolbaek | J | 2010 | Suwon360/Geuru | 155 | Hwanambyeo | J | 1993 | Milyang95/Tamjin |
26 | Sinunbong1 | J | 2005 | Sangju/Unbong17 | 156 | Hwadongbyeo | J | 1997 | Daejin/SR13345-20-1 |
27 | Ansanbyeo | J | 1995 | Rax102-123/Seonam | 157 | Hwabong | J | 1998 | Milyang95/Iri390//Milyang101/Iri390 |
28 | Wonhae | J | 2007 | Dongjin Mutant | 158 | Hwasambyeo | J | 1996 | Milyang101/Iri389 |
29 | Wolbaek | J | 2010 | Milkikwin/Geuru | 159 | Hwaseonchalbyeo | J | 1992 | Inabawase/Dongjin |
30 | Inwol | J | 1998 | Fukei127/Unbong | 160 | Hwasinbyeo | J | 1995 | Iri390/Milyang110 |
31 | Joun | J | 2009 | SR14880-173-3-3-2-2-2/Unbong20 | 161 | Hwaan | J | 2000 | Suwon362/SR10778-2-2 |
32 | Jungmo1007 | J | 2009 | Sanbaek/Unbong19 | 162 | Hwajungbyeo | J | 1993 | SaSanisiki/Cheonma |
33 | Junghwabyeo | J | 1995 | Etznan126/Bokgang//Daeseong | 163 | Heukgawichal | J | 2008 | Iksan427/Gawichal |
34 | Cheongbaekchal | J | 2010 | SR20261-5-4-10/Jinbuchal | 164 | Geonganghongmi | J | 2010 | Sugary*2/Milyang152 |
35 | Hyangmibyeo | T | 1996 | IR841-76-1/Suwon334 | 165 | Goami | J | 2000 | Milyang95//Kimcheon poor rice/Ilpum |
36 | Goun | J | 2004 | Jinbu10/Jinbu17 | 166 | Geuman | J | 2002 | SR11878-14-4-1/Suwon345 |
37 | Namil | J | 2002 | Ilpum/Namyang7 | 167 | Geumobyeo2 | J | 1996 | Milyang96//YR6419Acp13/Palgong |
38 | Manan | J | 1998 | Milyang110/Milyang110/Yeongdeok7 | 168 | Namgangbyeo | J | 1997 | Milyang95/Milyang96 |
39 | Munjang | J | 1999 | Sangsan/Suwon397 | 169 | Nogyang | T | 2006 | Yongmun/IR67396-16-3-3-1 |
40 | Sangmi | J | 1998 | Sambaek/Ou316 | 170 | Daeripbyeo1 | J | 1993 | Niheunmasari ms/BG29 |
41 | Saesangju | J | 2001 | Junghwa/Sambaek | 171 | Daepyeong | J | 2002 | HR14028-AC-5/Milyang122 |
42 | Odae1 | J | 2005 | Ilpum/Jinbu10 | 172 | Dongwon | J | 2011 | - |
43 | Undu | J | 1998 | Odae/Jinbu13 | 173 | Manmi | J | 2002 | Milyang95//Bukryukbanna/Milyang95 |
44 | Wonpum | J | 2004 | Ilpum Mutant | 174 | Mogyang | J | 2010 | SR24592-HB2319/IR3165-B-6-1-1 |
45 | Jeokjinjuchal | J | 2010 | Sangnambat/Jeokjinju | 175 | Milkikwin | J | 2007 | Gosihikari Mutant |
46 | Jopyeong | J | 2010 | HR16683-46-3/HR18129-B-16 | 176 | Sampyeong | J | 2000 | Suwon345/SR11340-46-5-4-1 |
47 | Daechan | J | 2009 | Nongan/2*Suwon403 | 177 | Saechucheong | J | 1999 | Daeseong/5*Chucheong//Bonggwang/5*Chucheong |
48 | Jungmo1010 | J | 2009 | SR18390-9-7-2-5/IR66160-5-2-3-2 | 178 | Seonong15 | J | 2010 | Heukjinju/Floury rice |
49 | Heukjinjubyeo | J | 1997 | Yongjeong4/Segeum | 179 | Seolhyangchal | J | 1999 | Miyagaori/2*Suwon357 |
50 | Jakwangchal | J | 2007 | Jinbuchal/Jagwangdo | 180 | Seongjochal | J | 2008 | Wangchal Mutant |
51 | Hwanggeumchal | J | 2007 | Sakita/Jinbuchal | 181 | Suan | J | 2010 | HR20017-B-19-3-1/Iksan467 |
52 | Daeanbyeo | J | 1994 | Oseto/Seomjin | 182 | Sindongjin | J | 1999 | Hwayeong/YR13604ACP22 |
53 | Seomyeong | J | 2009 | Kyehwa21/Milyang165 | 183 | Aranghyangchalbyeo | J | 1997 | Sinseonchal/Tohoku144 |
54 | Seojin | J | 1996 | Aijji37/Sangpung | 184 | Onojjinoijji | J | - | |
55 | Juanbyeo | J | 1994 | Seolak/Gosihikkari//Samnam | 185 | Wonchu | J | 2001 | Chucheong Mutant |
56 | Hojin | J | 2000 | Hwayeong//Dongjin/Milyang95 | 186 | Jungan | J | 1999 | Namyang7/2*Hapcheon1 |
57 | Hwarang | J | 2003 | Iksan420/YR13616Acp1 | 187 | Jinbo | J | 2009 | Yeongdeok26/Gosihikari |
58 | Hwamyeongbyeo | J | 1997 | Hwayeong/SR14779-HB234-32 | 188 | Jinsang | J | 2008 | Yumetsukushi/Milkykwin |
59 | Nampyeongbyeo | J | 1997 | HR11735-82-1-5-5/Milyang95 | 189 | Garak | J | 2009 | Chucheong/Sinseonchal |
60 | Naepungbyeo | J | 1995 | Milyang97//OU316/Iri373 | 190 | Kwangan | J | 1998 | Namyang7/SR14779-HB234-31 |
61 | Dasan | T | 1995 | Suwon332/Suwon333 | 191 | Geumtap | J | 2008 | Sinseonchal//Juan/쌀사레 |
62 | Dasan1 | T | 2006 | Bangal//Yongju/Dasan | 192 | Noreunjachal | J | 2008 | Sinseonchal//Juan/쌀사레 |
63 | Daesanbyeo | J | 1996 | Milyang95/Suwon366 | 193 | Nunbora | J | 2006 | Iksan433/Miyadanamojji |
64 | Dongbo | J | 2010 | Yeongdeok19/Gosihikkari | 194 | Daeripjami | J | 2009 | C3GHi/Daerip1 |
65 | Dongan | J | 1996 | Milyang95/HR5119-12-1-5 | 195 | Dongjin1 | J | 2001 | Hwayeong/HR12800-AC21 |
66 | Dongjin2 | J | 2005 | Milyang165/Iksan438//HR14018-B-1-1/Iksan435 | 196 | Manwol | J | 2001 | Milyang120/Hwayeong |
67 | Dongjinchal | J | 1998 | SR11155-4-2/Doyonisiki//Milyang95 | 197 | Manjong | J | 2009 | Yeongdeok34/Nampeong |
68 | Donghaejinmi | J | 2006 | Milyang64/4*Milyang165 | 198 | Seonong14 | J | 2008 | Heukjinju/Geodae |
69 | Malgeumi | J | 2006 | Hwayeong/Aichi 76 | 199 | Sobi | J | 1999 | Hwayeong/YR13604ACP22 |
70 | Mikwang | J | 2009 | SR15926-10-2-3-3-3/Iksan431 | 200 | Yeongan | J | 2001 | Milyang122/YR13616 Acp1 |
71 | Mihyang | J | 1999 | Seomjin/Dongbuk144//IR392 | 201 | Jinpum | J | 1999 | SR14703-60-5-GH1/Suwon353 |
72 | Baekjinju | J | 2001 | Ilpum Mutant | 202 | Keunnun | J | 2005 | Ilpum Mutant |
73 | Boramchan | J | 2009 | HR21124-B-59/Kyehwa24 | 203 | Keunnunjami | J | 2007 | Heukjinju/Suwon425 |
74 | Saekyehwa | J | 2001 | Ilpum//Mangeum/Jyukeoi830 | 204 | Hopyeong | J | 2003 | Hitobebore/Hwajin |
75 | Seonong10 | J | 2005 | Hwacheong Mutant | 205 | Heukkwang | J | 2003 | Hwajin//Gilrimheukmi/Ilpum |
76 | Seonong16 | J | 2010 | Seonong8/Saengdongchal | 206 | Nongho | J | 1998 | Chukei1016/Milyang79 |
77 | Segyejinmi | T | 2009 | Milyang160/Yongju | 207 | Mipum | J | 2010 | Gosihikari//Kyehwa21/Junam |
78 | Sujin | J | 1999 | Milyang95//Milyang96/Milyang106 | 208 | Syupeojami | J | 2009 | C3GHi/EM76 |
79 | Woncheong | J | 2003 | Chucheong Mutant | 209 | Suryeojinmi | J | 2010 | Milyang182/SR21144-17-3-2 |
80 | Junam | J | 2000 | Hwayeong//Sangju/Ilpum | 210 | Heukhyang | J | 2000 | Mangeum/SX864 |
81 | Jungmo1013 | J | 2010 | Iksan469//Dongjin1/Iksan474 | 211 | Baekjinju1 | J | 2005 | Ilpum(MNU)-10-2-GH1-3/Seoan |
82 | Cheonga | J | 2006 | Ginuhikari/Yangju | 212 | Jungmo1015 | J | 2010 | Sindongjin/Milkikwin |
83 | Cheonghaejinmi | J | 2009 | Samjiyeon/SR14694-57-4-2-1-3-2-2//Iri402 | 213 | Saenuri | J | 2007 | Kyehwa/HR14026-B-68- 6-1-5 |
84 | Chinnong | J | 2010 | Iksan450/YR21258-GH3 | 214 | Yeonghojinmi | J | 2009 | Hiddeumeaborea/Junam |
85 | Keunseom | T | 2006 | Milyang165*3/Gosihikari | 215 | Hiami | J | 2009 | Jinmi Mutant |
86 | Pyeongan | J | 2003 | Iksan438/HR15003-69-B-3 | 216 | Dacheong | J | 2008 | Iksan450/YR21258-GH3 |
87 | Hyangmibyeo1 | T | 1993 | IR841-76-1/Suwon334 | 217 | Daeyabyeo | J | 1992 | Gwandong PL5/Gwandong PL3// Daecheong |
88 | Hoan | J | 1998 | Kanto149/Milyang95 | 218 | Deuraechan | J | 2008 | Milyang165//Sindongjin/YR19105Acp222 |
89 | Hwasin1 | J | 2005 | HR13185-B-B-100//Iri407/HR14732-B | 219 | Boseok | J | 2008 | Ginuhikari//HR19621AC6/Sobi |
90 | Heuknam | J | 1997 | Tamjin/Sanghaehyanghyeolna | 220 | Seogan | J | 2002 | Hr11752-11-14-4/HR10213 -11-3-5 |
91 | Gancheokbyeo | J | 1992 | Aichi37/Seomjin | 221 | Unmi | J | 2007 | Samcheon/HR17870 |
92 | Gangbaek | J | 2006 | Suwon345/DV85 | 222 | Jungmo1008 | J | 2010 | Iksan451/Sangju21 |
93 | Gangchan | J | 2010 | Iksan421/Suwon438 | 223 | Jinbaek | J | 2008 | HR15204-38-3//Milyang165/Iksan438 |
94 | Goami2 | J | 2002 | Ilpum Mutant | 224 | Honong | J | 2009 | Unbong31 Mutant |
95 | Goami4 | J | 2009 | Suwon464/Daean | 225 | Hwanggeumnodeul | J | 2007 | Milyang165/HR15151-B-21-3 |
96 | Gopumbyeo | J | 2004 | SR15225-B-22-1-2//54BC-68/Iri369 | 226 | Honggwang | J | 2009 | Chucheong/Sinseonchal |
97 | Geumnambyeo | J | 1994 | Jinju/Suwon346 | 227 | Goami3 | J | 2008 | Suwon464/Daean |
98 | Geumobyeo1 | J | 1995 | Chukri830///KantoPL5//Milyang79/Aichi65 | 228 | Danmi | J | 2009 | Sugary/Seomjin |
99 | Namcheonbyeo | T | 1995 | YR3299-34-2-2/Suwon318 | 229 | Mogwoo | J | 2009 | Dasan//Suwon431/IR71190-45-2-1 |
100 | Nokwonchalbyeo | J | 2007 | Nokmi Mutant | 230 | Baekokchal | J | 2009 | Dongjinchal/YR19700 |
101 | Nongan | J | 1993 | SR5204-30-2/Pungsan | 231 | Boseokheukchal | J | 2008 | SR18638-B=B-B-18-2/H31 |
102 | Dami | J | 2006 | Iksan438/Iksan426 | 232 | Joami | J | 2008 | Yukara/Tonggae112//Sambaek |
103 | Dasan2 | T | 2009 | Suwon450/SR21356 | 233 | Jungmo1004 | J | 2007 | Sugary/HwayeongAcp33 |
104 | Daejin | J | 1996 | Daeseong/Seomjin | 234 | Jungmo1005 | J | 2009 | Milyang165///Seomjin//Iksan438/Sangju13 |
105 | Deurimi2 | J | 2009 | SNDH-39/Junam | 235 | Jungmo1006 | J | 2009 | Samgwang/Nakdong |
106 | Manpung | J | 2000 | Nakdong//Iri390/Milyang111 | 236 | Jinsumi | J | 2008 | Milyang165//YR16195-B-B-B-21-1/Milyang169 |
107 | Boseokchal | J | 2004 | Hwayeong//Tamjin/2*Sinseonchal | 237 | Cheongcheongjinmi | T | 2009 | IR401/Ilpum |
108 | Samkwang | J | 2003 | Suwon361/Milyang101 | 238 | Cheongpungheukchal | J | 2009 | Sindongjin/Heukseonchal |
109 | Samdeok | J | 2002 | YR/12733-B-B-5-1/Milyang101 | 239 | Pyeongwon | J | 2007 | Jinbu19/Sanjiyeon4 |
110 | Sanggol | J | 2007 | Ilpum Mutant | 240 | Handeul | J | 2007 | Sangju/Tomoemasari//Geuru |
111 | Sangok | J | 2003 | Milyang101/YR8697 Acp 19 | 241 | Haeoreumi | J | 2008 | Milyang165/Haepyeong |
112 | Seonong12 | J | 2006 | Nampung//EM40/Nampung*2 | 242 | Hoban | J | 2007 | Hidomebore/Jinbu |
113 | Seonong6 | J | 2002 | Hwacheong Mutant | 243 | Cheongnam | J | 2009 | Ginuhikari/Milyang189 |
114 | Seonong8 | J | 2005 | Hwacheong Mutant | |||||
115 | Seonong9 | J | 2006 | Hwacheong Mutant | |||||
116 | Seoan1 | J | 2005 | Namyang9/Kyehwa7 | |||||
117 | Seoeun | J | 2008 | Hwacheong Mutant | |||||
118 | Seopyeong | J | 2003 | Hwayeong/HR11752 | |||||
119 | Seokjeong | J | 2001 | Namyang7/SR11340-30-4-1-3-2 | |||||
120 | Seolgaeng | J | 2001 | Ilpum Mutant | |||||
121 | Sura | J | 1998 | Suwon345/KantoPL 4//Suwon345 | |||||
122 | Sinmyeongheukchal | J | 2006 | Heuknam/Milyang153 | |||||
123 | Sinbaek | J | 2010 | Iksan469/HR23966-22-1-2 | |||||
124 | Sintoheukmi | J | 2008 | Heuknam/Milyang153 | |||||
125 | Areum | T | 1999 | YR3299-34-2-2/Suwon318 | |||||
126 | Anda | T | 1998 | SR11532-4/SR14502F2 | |||||
127 | Anmi | J | 2010 | Junam/IR65482-7-216-1-2//3*Junam | |||||
128 | Yangjobyeo | J | 1994 | HR7874-AC77/HR8140/AC59 | |||||
129 | Yeonghaebyeo | J | 1997 | Milyang101/Chucheong | |||||
130 | Orae | J | 2007 | Ilpum Mutant |
ZJ: Japonica type, T: Tongil type
벼 품종의 DNA 추출은 CTAB (Cetyltrimethyl ammonium bromide)법을 이용하였다. 품종 별로 이앙 후 15일된 어린잎으로부터 0.5 g의 조직을 채취하여 액체 질소를 이용하여 미세하게 분쇄하였고, DNA 추출 완충액 400 ul가 담긴 1.5 ml 원심분리용 튜브에 분쇄한 조직을 넣고 상하로 20회 흔들어 혼합하였다. 그 후 2X CTAB 완충액 200 ul를 첨가하여 같은 방법으로 혼합하고 10% SDS를 넣고 10회 정도 상하로 흔들어 혼합한 후, 65°C 항온수조에서 20분간 반응시켰다. 5M potassium acetate (pH 7.5) 200 ul를 첨가하고 50회 정도로 상하로 흔들어 섞어준 후, Phenol/Chloroform/Isoamylalchol (25:24:1)를 700 ul 넣고 30회 정도 상하로 섞어 실온에서 12,000 rpm, 10 분간 원심분리하여 단백질을 분리해냈다. 상층액 400 ul 정도를 새로운 1.5 ml 튜브로 옮긴 후 동량의 isopropanol을 첨가하여 -20°C 냉동고에 20분간 보관하였다가 4°C의 12,000 rpm에서 15분간 원심분리하여 DNA를 침전시켰다. 침전된 DNA를 70% ethanol 1 ml를 넣고 세척한 다음 실온에서 완전히 건조시키고 RNase (1 mg/ml) 2 ul가 첨가된 TE 완충액 50 ul에 충분히 녹인 후 37°C에서 1시간 방치한 후 사용하였다. 추출한 DNA는 λDNA (100 ng/ul)와 함께 1% agarose gel에서 확인하였고 20 ng/ul로 정량하여 실험에 사용하였다.
DNA profiling을 위하여 SSR 마커의 PCR 분석은 반응액으로 20 ng의 genomic DNA, 10X PCR buffer, 0.25 μmol의 primer, 250 μmol의 dNTP, 50 mM의 KCl, 10 mM Tris-HCl pH8.3 0.01% gelatin, 1.5 mM MgCl2와 2.5 unit의 Taq DNA polymerase를 혼합하였다. DNA 증폭은 Thermal Cycler (Bio-Rad, T100)를 사용하여, Hot step을 94°C에서 5 분간 실시하고, 94°C에서 40 초간 denaturation, SSR 마커에 따라 52 ~ 60°C로 30 초간 annealing, 72°C에서 30초간 extension의 과정을 35회 반복하고, 10분 동안 최종 extension을 수행하였다(Table 2).
Table 2 Information of SSR markers used for discrimination of Korean rice varieties
No. | SSR marker | Linkage group | Repeat motif | Allele No. | PIC | Size range(bp) | Forward primer(5’-3’) | Reverse primer(5’-3’) | Annealing Temperature (°C) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | RM493 | 1 | (CTT)9 | 12 | 0.87 | 210-248 | TAGCTCCAACAGGATCGACC | GTACGTAAACGCGGAAGGTG | 57 |
2 | HsSSR01-52 | 1 | (TTA) | 14 | 0.68 | 279-306 | ACACCATACCAATACGAAGG | ACACCGTACTGTTTATTGGG | 55 |
3 | RM580 | 1 | (CTT)19 | 11 | 0.82 | 206-234 | GATGAACTCGAATTTGCATCC | CACTCCCATGTTTGGCTCC | 52 |
4 | RM48 | 2 | (GA)17 | 25 | 0.82 | 202-216 | TGTCCCACTGCTTTCAAGC | CGAGAATGAGGGACAAATAACC | 55 |
5 | RM157 | 3 | (CT)11(TC)10 | 6 | 0.72 | 112-134 | CCTCCTCCTCACGAATCCCGCC | GGGCTTCTTCTCCGCCGGCTTC | 55 |
6 | RM307 | 4 | (AT)14(GT)21 | 7 | 0.83 | 124-176 | GTACTACCGACCTACCGTTCAC | CTGCTATGCATGAACTGCTC | 55 |
7 | RM241 | 4 | (CT)31 | 12 | 0.68 | 126-196 | GAGCCAAATAAGATCGCTGA | TGCAAGCAGCAGATTTAGTG | 52 |
8 | RM334 | 5 | (CTT)20 | 7 | 0.83 | 146-197 | GTTCAGTGTTCAGTGCCACC | GACTTTGATCTTTGGTGGACG | 52 |
9 | RM249 | 5 | (AG)5NN(AG)14 | 13 | 0.78 | 125-144 | GGCGTAAAGGTTTTGCATGT | GCTGACCTTCATGGCATCAT | 55 |
10 | RM204 | 6 | (CT)44 | 14 | 0.87 | 150-185 | GTGACTGACTTGGTCATAGGG | GGTACGAGAGCATGGCTAGC | 55 |
11 | RM253 | 6 | (GA)25 | 4 | 0.48 | 121-125 | TCCTTCAAGAGTGCAAAACC | GCATTGTCATGTCGAAGCC | 55 |
12 | RM276 | 6 | (AT)8A3(GA)33 | 7 | 0.84 | 85-153 | CTCAACGTTGACACCTCGTG | TCCTCCATCGAGCAGTATCA | 55 |
13 | RM1306 | 7 | (AG)18 | 21 | 0.84 | 97-140 | TGCCAATTACCTTCCCGTAC | TGCTCCGTATTGCTGCTATG | 55 |
14 | RM264 | 8 | (GA)27 | 5 | 0.48 | 155-165 | GTTGCGTCCTACTGCTACTTCT | GCTAATCATCGACACGGATC | 55 |
15 | RM257 | 9 | (CT)24 | 11 | 0.80 | 147-196 | CAGTTCCGAGCAAGAGTACTC | CATATGCCACGTCCGATCC | 55 |
16 | RM333 | 10 | (TAT)19(CTT)19 | 8 | 0.83 | 164-215 | GTACGACTACGAGTGTCACCAA | GTCTTCGCGATCACTCGC | 55 |
17 | RM21 | 11 | (GA)18 | 9 | 0.83 | 124-135 | ACAGTATTCCGTAGGCACGG | GCTCCATGAGGGTGGTAGAG | 55 |
18 | RM224 | 11 | (AAG)8(AG)13 | 11 | 0.79 | 117-155 | ATCGATCGATCTTCACGAGG | CCCGAATGCCTTTTATAGCA | 55 |
19 | RM286 | 11 | (GA)16 | 6 | 0.72 | 99-128 | GGCTTCATCTTTGGCGAC | CCGGATTCACGAGATAAACTC | 50 |
20 | RM117 | 12 | (AG)7 | 3 | 0.70 | 203-307 | CGATCCATTCCTGCTGCTCGCG | CGCCCCCATGCATGAGAAGACG | 52 |
PCR 증폭산물은 4% polyacrylamide gel을 이용하여 전기영동 한 다음 silver sequence™ staining reagents (Promega, USA)으로 염색하였고 각 품종별 대립유전자의 차이를 분석하여 다형성을 보이는 마커를 선발하였다. 또한, 일부 마커에 대한 PCR 증폭산물은 Fragment capillary gel electrophoresis system (Fragment analyzer, USA)을 이용하여 전기영동하였으며, 각 마커에 대한 fragment의 사이즈 및 scoring은 PROSize 2.0 software (Fragment analyzer, USA)를 이용하여 실시하였다.
통계프로그램 SAS version 9.2 (SAS Institute Inc. 2004)과 Multibase program (
벼의 품종판별을 위해 20개의 SSR 마커 중 다양성이 높은 4개의 마커를 먼저 선발하였고, 판별되지 않은 품종들을 확인하여 효율적으로 판별할 수 있는 마커 3개를 추가로 선발하였다. 1단계에서 가장 다양성이 높은 마커를 이용하여 품종판별을 하였고, 2단계에서 그 다음으로 다양성이 높은 마커를 이용하여 품종을 판별하는 방법으로 6단계까지 7개의 SSR 마커를 이용하여 품종을 판별하였다.
본 연구는 국내 육성 벼 243개 품종에 대한 SSR 마커를 이용하여 품종간 다형성 정도를 분석하고자 수행하였다. Polyacrylamide gel 및 fragment analyzer에서 다형성을 보이는 SSR 마커 중 PCR 증폭이 약한 밴드는 제외하고, 밴드 패턴이 선명하고, 반복 실험간 뚜렷한 재현성을 보이는 20개의 마커를 최종 선발하였다(Fig. 1, Fig. 2).
Segregation of alleles of an SSR marker observed on 4% polyacrylamide gel in 243 Korean rice varieties. Numbers 1 ⟶ 243 refer to the list of varieties in Table 1. The numbers indicate the size of the molecular weight ladder (bp)
PCR amplification patterns of the HsSSR01-52 marker in 243 Korean rice varieties. Band patterns indicate the size differentiation by fragment analyzer gel electrophoresis
총 20개 SSR 마커에 의해 분석된 대립유전자의 수는 6 ~ 32개였고, 총 269개의 대립유전자가 분석되었으며 마커 당 평균 대립유전자의 수는 13.45개로 나타났다(Table 3). SSR 마커를 이용한 다른 연구자의 분석결과를 살펴보면 자포니카 벼 21개 품종을 50개의 SSR 마커로 분석하였을 때 발생된 대립유전자의 수는 2 ~ 9개였고, 총 68개의 대립유전자가 분석되었으며, 마커당 평균 대립유전자의 수는 3.00개로 보고되었다(Kwon et al. 2006). 본 연구의 결과와 대립유전자의 수가 다소 다르게 나타났는데 이는 본 연구에서 활용된 분자마커가 다르고 공시품종들의 유전적인 다양성 정도가 다르기 때문인 것으로 사료된다.
Table 3 PowerMarker® Summary statistics output for the selected 20 SSR markers across 243 Korean rice varieties
Marker | Major Allele Frquency | No. of Allele | Gene Diversity | PIC |
---|---|---|---|---|
RM21 | 0.333 | 10.0 | 0.811 | 0.789 |
RM249 | 0.473 | 9.0 | 0.727 | 0.703 |
RM257 | 0.259 | 17.0 | 0.870 | 0.858 |
RM253 | 0.576 | 8.0 | 0.596 | 0.546 |
RM224 | 0.683 | 7.0 | 0.496 | 0.460 |
RM264 | 0.288 | 11.0 | 0.779 | 0.746 |
RM204 | 0.893 | 20.0 | 0.202 | 0.200 |
RM493 | 0.922 | 9.0 | 0.149 | 0.147 |
HsSSR01-52 | 0.441 | 14.0 | 0.717 | 0.679 |
RM307 | 0.885 | 12.0 | 0.215 | 0.212 |
RM276 | 0.901 | 6.0 | 0.182 | 0.172 |
RM333 | 0.222 | 32.0 | 0.876 | 0.865 |
RM117 | 0.486 | 7.0 | 0.577 | 0.486 |
RM580 | 0.338 | 18.0 | 0.816 | 0.797 |
RM241 | 0.659 | 11.0 | 0.528 | 0.493 |
RM334 | 0.877 | 13.0 | 0.230 | 0.228 |
RM48 | 0.724 | 11.0 | 0.450 | 0.423 |
RM1306 | 0.510 | 23.0 | 0.704 | 0.684 |
RM157 | 0.292 | 16. | 0.781 | 0.748 |
RM286 | 0.766 | 15.0 | 0.407 | 0.399 |
Mean | 0.576 | 13.5 | 0.556 | 0.532 |
총 20개 마커별 품종식별력 정도를 나타내주는 PIC 값은 0.147 ~ 0.865의 분포를 나타내었고, 평균값은 0.532로 조사되었다. 본 연구에서 최종 선발된 20개 SSR 마커 중에서 RM21, RM580, RM2570 및 RM333은 PIC 값이 0.75 이상으로 공시품종 내에서 높은 다형성을 나타내었다. PIC 값은 유전적 연관관계에 근거하여 유전자형간 차이를 알아내는데 있어서 마커의 이용 가능성과 SSR loci의 정보를 보여준다. RM333의 경우 많은 대립유전자의 수와 높은 PIC 값을 나타내었는데, 이 SSR loci는 국내 육성 벼 품종의 유전연구에 매우 유용하게 이용될 것으로 사료된다.
벼 품종판별을 위해 선발된 20개의 마커를 이용하여 243개 품종에 대한 유전적 유연관계를 분석하였다(Fig. 3). 공시품종의 전체 유사도 지수는 0.1 ~ 0.4의 범위로 나타났으며, 유사도 지수 약 0.15를 기준으로 할 때 6개의 그룹으로 구분되었다(Table 4).
UPGMA dendrogram showing the relationship amomg 243 Korean rice varieties based on 20 SSR markers (See Table 5 for variety information)
Table 4 Varietal composition of each group classified by the cluster analysis using the principal component scores
Group | No. | Maturity | Variety name |
---|---|---|---|
I | 17 | MediumZ(17) | Baekokchal, Hwanggeumnodeul, Dongjinchal, Jinbaek, Garak, Goami, Cheonghaejinmi, Wonchal, Seonong8, Geonganghongmi, Hoan, Dongjin1, Seoeun, Daesanbyeo, Malgeumi, Dami, Geumtap |
II | 82 | Early(8) | Joan, Taebong, Jungmo1007, Taeseong, Heukjinjubyeo, Cheongbaekchal, Namil, Manan |
Medium(72) | Suan, Haepyeong, Heukgwang, Samdeok, Jongnam, Hwabong, Mihyeong, Seogan, Dongbo, Haeoreumi, Dongan, Donghaejinmi, Seojin, Samgwang, Keunnunjami, Seonong15, Manmi, Jinsumi, Dongjin2, Suryeojinmi, Boseokchal, Goami3, Boramchan, Chinnong, Daepyeong, Jungsan, Cheongnam, Deurimi2, Onnuri, Jinpum, Mokyang, Daeyabyeo, Manwol, Geuman, Seonong10, Hwanambyeo, Sujin, Geumobyeo2, Sobi, Aranghyangchalbyeo, Wongwang, Pungmi1, Hopyeong, Hwasambyeo, Junam, Seoan1, Anmi, Jungmo1009, Jungmo1014, Yeonghaebyeo, Seonong14, Sura, Mipung, Jinsang, Haepyeongchal, Hwamyeongbyeo, Boseokheukchal, Wonhwang, Geumobyeo1, Gancheokbyeo, Sangok, Sampyeong, Gangchan, Hwaan, Namgangbyeo, Geumnambyeo, Gopum, Daeanbyeo, Seolhyangchal, Hwaseonchalbyeo, Seokjeong, Nokyang | ||
Late(2) | Syupeojami, Dacheong | ||
III | 33 | Early(24) | Goun, Undu, Odae1, Pyeongwon, Hoban, Unmi, Wolbaek, Sambaekbyeo, Joryeongbyeo, Sangsanbyeo, Munjang, Geumyeong, Sangjuchalbyeo, Manchu, Samcheonbyeo, Jinbong, Jopyeong, Jungmo1012, Saesangju, Geumseong, Sangmi, jungmo1010, Handeul, Joami |
Medium(9) | Cheongdam, Cheonga, Jungan, Milkikwin, Onojjinoijji, Wonchu, Hyangnambyeo, Jungmo1004, Danmi | ||
IV | 49 | Early(24) | Honggwang, Joun, Seolbaek, Sinunbong1, Dunnaebyeo, Unjangbyeo, Hwanggeumchal, Boseok, Inwol, Naepungbyeo, Sandeuljinmi, Geurubyeo, Manna, Daejin, Jungmo1011, Wonpyeong, Hwadongbyeo, Wonhae, Jeokjinju, Daechan, Jungmo1001, Hwanggeumbora, Wonpung, Jeokjinjuchal |
Medium(24) | Orae, Juanbyeo, Gangbaek, Wonmi, Sanggol, Sinbaek, Jinbo, Hanmaeum, Migwang, Yeongan, Daeripbyeo1, Dongwon, Hongjinju, Gwangan, Manjong, Nunbora, Haiami, Goami2, Juan1, Goami4, Woncheong, Baekjinju, Seolgaeng, Deuraechan | ||
Late(1) | Baekjinju1 | ||
V | 44 | Early(10) | Jungmo1008, Wolbaek, Heukseonchal, Ansanbyeo, Heukgawichal, Junghwabyeo, Josaengheukchal, Manho, Pungmi, Honong |
Medium(29) | Manpung, Seomyeong, Saegyehwa, Cheongho, Hwajungbyeo, Keunnun, Noreunjachal, Jungmo1005, Cheongcheongjinmi, Jungmo1006, Hojin, Yangjobyeo, Jungmo1013, Hwarang, Nongho, Seonong6, Sinmyeongheukchal, Seopyeong, Nampyeongbyeo, Seonong9, Heuknam, Pyeongan, Sindongjin, Saechucheong BIL-3, Hwasin1, Hwasinbyeo, Daeripjami, Saenuri, Cheongpungheukchal | ||
Late(5) | Heukhyang, Sintoheukmi, Seonong16, Jungmo1015, Yeonghojinmi | ||
VI | 18 | Early(2) | Jagwangchal, Hyangmibyeo2 |
Medium(15) | Namcheonbyeo, Dasan1, Areum, Dasan2, Seonong12, Yoonnongchamssal, Hyangmibyeo1, Seongjochal, Nongan, Hangangchal1, Dasan, Hanareum2, Segyejinmi, Keunseom, Anda | ||
Late(1) | Moku |
ZEarly = Early flowering rice varieties; Medium = Medium flowering rice varieties; Late = Late flowering rice varieties
제 I군은 ‘백옥찰’, ‘황금노들’, ‘동진찰’ 등 17개 품종이 속하였으며, 제 II군은 ‘조안’, ‘태봉’, ‘흑진주’와 같은 조생종 품종과 ‘밀양 95호’를 교배모본으로 육성된 ‘만미’, ‘남강벼’, ‘화봉’ 등 중생종 품종 72개, 만생종 품종 ‘슈퍼자미’ 및 ‘ 다청’ 총 82개 품종이 속하였다. 제 III군과 제 IV군은 다른 군에 비하여 조생종 품종이 큰 비율을 차지하고 있으며 제 V군은 조생종 10개 품종, 중생종 29개 품종 및 만생종 5개 품종이 속하였고 제 VI군은 벼 18개 품종이 속하였는데, 그 중 조생종 품종 2개, 중생종 품종 15개, 만생종 품종 1개로 나타났다.
또한, Multibase program을 이용하여 시각적으로 분류한 집단의 경향을 알아보기 위해 주성분분석을 수행하였다. 최종 선발한 20개 SSR 마커를 이용하여 품종들의 구조적 관계를 확인한 결과는 Figure 4와 같다. 제1주성분은 7.59%, 제2주성분은 5.56%를 설명할 수 있었다. 주성분분석 결과 얻어진 243개 품종의 분류적 관계는 품종간의 뚜렷한 집구현상은 관찰되지 않았지만, 자포니카 계통(Orange)과 인디카 계통(Blue)으로 크게 2개의 집단으로 구분되었다.
따라서 본 연구에서 SSR 마커의 genotype에 의해 작성된 dendrogram을 분석해 볼 때 벼 품종의 생태형이 비슷하거나 품종육성에 이용된 교배모본의 계보가 유사한 품종이 동일한 그룹 내에 위치하는 것으로 분석되었다.
Principal component analysis (PCA) on two main subspecies of Asian cultivated rice (
벼 243개 품종에 대한 품종판별을 위한 최소 SSR 마커를 설정하기 위하여, 품종간 유전적 유연관계 분석에서 다형성을 보인 20개의 마커 중에서 밴드가 선명하고 PIC 값이 높은 7개 마커를 선정하였다. 총 대립인자 수는 130개였으며, 대립인자 수의 범위는 10 ~ 32개이었고, 평균 대립인자 수는 18.57이었다(
Table 5 PowerMarker® Summary statistics output for the selected 7 SSR markers across 243 Korean rice varieties
Marker | Major Allele Frquency | No. of Alleles | Gene Diversity | PIC |
---|---|---|---|---|
RM21 | 0.333 | 10.0 | 0.811 | 0.790 |
RM257 | 0.259 | 17.0 | 0.870 | 0.859 |
HsSSR01-52 | 0.440 | 14.0 | 0.717 | 0.679 |
RM333 | 0.222 | 32.0 | 0.876 | 0.865 |
RM580 | 0.338 | 18.0 | 0.816 | 0.797 |
RM1306 | 0.510 | 23.0 | 0.704 | 0.684 |
RM157 | 0.292 | 16.0 | 0.781 | 0.748 |
Table 6 Varieties identified at each step using seven SSR markers in 243 Korean rice varieties
Step | Marker | Identified varieties | No. of identified varieties | Percentage of identified varieties |
---|---|---|---|---|
Step 1 | RM333 +RM257 | Honggwang, Dunnaebyeo, Heukjinjubyeo, Hwanggeumchal, Heukseonchal, Sangjuchalbyeo, Ansanbyeo, Manchu, Manan, Saesangju, Hwanggeumbora, Namil, Jeokjinjuchal, Honong, Namcheonbyeo, Seolhyangchal, Geumobyeo1, Seonong12, Yoonnongchamssal, Seongjochal, Hangangchal1, Suan, Sanggol, Seonong15, Hanmaeum, Gangchan, Hanareum2, Daeanbyeo, Boseokchal, Seoan1, Sura, Hwabong, Jinsang, Cheongho, Haepyeongchal, Dongwon, Jinpum, Hongjinju, Sampyeong, Keunnun, Geuman, Jungmo1005, Haeoreumi, Cheongcheongjinmi, Cheongnam, Goami3, Mipung, Wonhwang, Mihyeong, Seopyeong, Heuknam, SaechucheongBIL-3, Hwasin1, Seonong8, Hyangnambyeo, Hwasinbyeo, Daeripjami, Goami, Geonganghongmi, Jinbaek, Cheongpungheukchal, Jungmo1004, Danmi, Jinsumi, Baekjinju1, Sintoheukmi, Jungmo1015, Dacheong | 68 | 29% |
Step 2 | Step1 +RM157 | Unjangbyeo, Cheongbaekchal, Taebong, Odae1, Durujinmi, Jagwangchal, Pyeongwon, Wolbaek, Sandeuljinmi, Geumyeong, Jungmo1007, Heukgawichal, Hwadongbyeo, Hyangmibyeo2, Jungmo1012, Wonhae, Josaengheukchal, Geumseong, Taeseong, Pungmi, Wonpum, Dasan1, Juanbyeo, Gancheokbyeo, Wonchu, Cheongdam, Manpung, Hyangmibyeo1, Jungan, Nongan, Wonmi, Hwaseonchalbyeo, Nokyang, Sinbaek, Yeongan, Samgwang, Daepyeong, Gwangan, Neomgeongbyeo, Noreunjachal, Seonong14, Haiami, Daeyabyeo, Seogan, Boseokheukchal, Hojin, Yangjobyeo, Goami2, Jungmo1013, Jongnam, Deurimi2, Seonong6, Yeonghaebyeo, Woncheong, Sinmyeongheukchal, Baekjinju, Nampyeongbyeo, Hoan, Seoeun, Daesanbyeo, Dongjinchal, Pyeongan, Pungmi1, Geumtap, Mokyang, Syupeojami | 67 | 28% |
Step 3 | Step 2 +RM580 | Seolbaek, Goun, Joan, Boseok, Hoban, Inwol, Sangsanbyeo, Geurubyeo, Manna, Jungmo1011, Samcheonbyeo, Junghwabyeo, Jinbong, Jopyeong, Wonpyeong, Daechan, Jungmo1010, Handeul, Orae, Areum, Dasan2, Jungsan, Manwol, Milkikwin, Onojjinoijji, Seomyeong, Gopum, Dasan, Saegyehwa, Jinbo, Samdeok, Haepyeong, Geumnambyeo, Hwamyeongbyeo, Migwang, Dongbo, Segyejinmi, Seojin, Daeripbyeo1, Sangok, Keunnunjami, Manmi, Hwaan, Nunbora, Hwajungbyeo, Dongjin2, Onnuri, Boramchan, Hwaranag, Nongho, Keunseom, Dami, Anmi, Malgeumi, Sindongjin, Nokwonchal, Anda, Seonong10, Seokjeong, Garak, Heukhyang, Seonong16, Moku | 61 | 25% |
Step 4 | Step 3 +RM1306 | Joun, Sinunbong1, Undu, Unmi, Jungmo1008, Naepungbyeo, Daejin, Jeokjinju, Manho, Jungmo1001, Joami, Gangbaek, Cheonga, Suryeojinmi, Heukgwang, Manjong, Dongjin1, Jungmo1006, Chinnong, Junam, Seonong9, Seolgaeng, Cheonghaejinmi, Jungmo1014, Wongwang, Aranghyangchalbyeo, Sujin, Jungmo1009, Sobi, Saenuri, Hwanggeumnodeul, Baekokchal, Yeonghojinmi | 35 | 14% |
Step 5 | Step 4 +RM21 | Joryeongbyeo, Munjang, Donghaejinmi, Dongan, Hwanambyeo, Geumobyeo2 | 6 | 2% |
Step 6 | Step 5 +HsSSR01-52 | Sambaekbyeo, Sangmi, Juan1, Goami4, Hwasambyeo, Hopyeong | 6 | 2% |
벼 243개 품종을 대상으로 단계별(6단계)로 품종을 판별한 결과는 Figure 5 및 Table 4에 나타내었으며, 각 단계별로 다양성이 높은 마커를 하나씩 추가로 조합하여 품종판별을 진행하였다. 1단계로 대립인자수가 가장 많고, 다양성지수가 가장 높았던 RM333과 RM257을 사용하여 판별한 결과 전체 품종의 29%의 비율을 나타내는 둔내벼, 흑진주벼, 황금찰 등 68개의 품종이 판별되었다. 2단계에서 다음으로 다양성이 높았던 RM157을 조합하여 판별한 결과 판별되지 않았던 175개 품종 중에서 운장벼, 청백찰, 태봉 등 67개(28%)의 품종이 판별되었고, 3단계에서는 RM580을 조합하여 판별한 결과 설백, 조안, 보석 등 61개(25%)의 품종이 판별되었다. 4단계에서 RM1306을 조합하여 판별한 결과 판별되지 않은 47개의 품종 중에서 조운, 신운봉1호, 운두 등 35개(14%)의 품종이 판별되었고, 5단계 RM21을 포함한 조합에서는 조령벼, 문장 등 6개(2%)의 품종이 판별되었다. 마지막으로 6단계에서는 HsSSR01-52를 조합하여 삼백벼, 상미 등 6개(2%)의 품종이 판별되어 벼 243개의 모든 품종이 판별되었다.
Diagrammatic display of variety identification at each step by a UPGMA dendrogram using seven SSR markers in 243 Korean rice varieties (See Table 6 for variety information)
이상의 결과와 같이 SSR 마커 7개로 국내에서 육성된 벼 품종 243개 중 243개(100%) 모든 품종의 판별이 가능함을 확인하였다. 따라서 본 연구에서 이용된 SSR 7개 마커는 한국 벼 품종에 대한 유전적 거리의 사전 예측, 품종보호 출원품종의 대조품종 선정과 구별성, 균일성, 안전성의 확인, 품종보호등록 품종의 특성 유지 확인에 매우 효율적으로 이용할 수 있을 것으로 여겨진다.
품종 육종가의 권리보호와 품질 안정화의 필요성에 따라 품종 판별 기술의 확립이 시급히 요구되는 실정이다. 최근 주요 작물에 대한 유전체 연구가 활발히 진행되고 있는데, 염색체 내의 단일염기서열 변이(SNP)를 탐색하고 이를 품종판별용 마커로 개발하여 품종별로 바코드화한 연구가 보고되고있다(Tian et al. 2015; Gao et al. 2016). 향후 SNP 기반의 벼 품종판별 체계와 본 연구에서 SSR 마커에 의해 구축된 품종별 DNA database와의 효율성이 비교, 분석된다면 벼 품종의 식별 정확도는 한층 더 높아질 것으로 사료된다.
벼 품종의 DNA profiling을 위하여 SSR 마커를 활용하여 한국 벼의 품종판별 기술 확립을 위하여 국내에서 육성된 벼 243개 품종에 대하여 최종 선발된 7개의 SSR 마커(RM21, RM257, HsSSR01-52, RM333, RM580, RM1306, RM157)를 이용하여 판별하였다. 판별용으로 이용된 SSR 마커 7개의 총 대립인자 수는 130개였으며, 대립인자 수의 범위는 10 ~ 32개이었고, 평균 대립인자 수는 18.57이었다. PIC 값은 0.679 (HsSSR01-52) ~ 0.895 (RM333)의 범위이었으며, 평균 PIC 값은 0.774이었다. SSR 마커 7개의 조합으로 6단계의 판별을 통해 총 243개 품종 중 243개 모든 품종의 구별이 가능하였다. 이와 같은 결과, 본 연구에 이용된 SSR 7개 마커는 한국 벼 품종의 판별과 순도유지에 매우 효율적으로 이용할 수 있을 것으로 여겨진다.
본 연구결과는 농촌진흥청 연구사업 (세부과제명: 유용유전자 도입 GM 이벤트의 조기육성 지원, 세부과제번호: PJ01131901)의 지원과 농림축산식품부의 재원으로 농림수산식품기술기획평가원의 농생명산업기술개발사업의 지원 (313043-03-1- CG000)을 받아 연구되었으며 이에 대한 감사를 표합니다.
J Plant Biotechnol 2017; 44(3): 243-263
Published online September 30, 2017 https://doi.org/10.5010/JPB.2017.44.3.243
Copyright © The Korean Society of Plant Biotechnology.
김미선, 송재영, 강권규, 조용구
충북대학교 식물자원학과,
한경대학교 원예생명과학과
Me-Sun Kim, Jae-Young Song, Kwon-Kyoo Kang, and Yong-Gu Cho
Department of Crop Science, Chungbuk National University, Cheongju 28644, Korea,
Department of Horticultural Life Science, Hankyong National University, Ansung 17579, Korea
Correspondence to: e-mail: ygcho@cbnu.ac.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 is to establish the varietal discrimination based on DNA profiling of different varieties of rice. We examined the genetic distance among Korean rice varieties using allele frequencies and a genetic diversity analysis with Simple Sequence Repeats (SSRs) markers. The analysis of the genetic diversity and genetic relationships of 243 Korean rice varieties was varied out using 20 SSRs markers. A total of 268 alleles were detected, ranging from 6 to 32, with an average of 13.45 alleles per locus, and and average of gene diversity (GD) of 0.556. Seven SSR markers were selected as key markers for discrimination among the Korean rice varieties. Concerning the results, 243 varieties (100%) were discriminated among by using acrylamide gel and fragment analyzer-based markers. In conclusion, this study provides useful basic data that can be utilized concerning Korean rice varieties breeding and development. In addition, we will have to manage and conserve as a valuable genetic resource, without losing the diversity of Korean rice varieties.
Keywords: Discrimination, Korean rice variety, Genetic diversity, Simple sequence repeats (SSRs)
벼(
최근, 종자산업법에서는 육종가, 발명자의 권리를 보호하고자 신품종 개발 시 기존 품종과의 차별성을 제시하도록 하고 있으며, 국제신품종보호동맹(International Union for the Protection of New Varieties of Plants, UPOV)에서도 신품종의 구별성 검정에 DNA 마커의 활용을 적극 검토하고 있다(Kim et al. 2011).
1970년대 초반부터 여러 종류의 분자 마커가 개발되어 왔으며, 지금까지 개발된 DNA 마커로는 RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA), AFLP (Amplified Frangment Length Polymorphic DNA), SSRs (Simple Sequence Repeats), STS (Sequence Tagged Sites), SNP (Single Nucleotide Polymorphism) 등이 널리 사용되고 있다. 이러한 마커는 비용이 적게 들며, 간편하고, 시발체에 대한 정보가 불필요하며, 많은 정보를 제공하여 다형성 탐지, 종간 구분, 진화계통도 정립 등에 크게 기여하였다(Kim et al. 2006; Hwang et al. 2008; Jang et al. 2009; Hwang et al. 2012).
Simple sequence repeats (SSRs)는 대부분 2 ~ 9 bp의 단일염기의 반복으로 이루어진 DNA 염기서열로 DNA 복제 과정 중에 DNA polymerase의 미끄러짐 현상이나 불공평한 교차로 인하여 품종 또는 개체 간의 다형성이 생긴다. SSR 마커는 PCR을 기반으로 다형성과 재현성이 높아 품종판별 및 유전적 다양성 분석에 특히 많이 이용되고 있다(He et al. 2003; Hwang et al. 2012). 그러나 국내에서는 여러 작물에 대한 DNA Profile의 데이터베이스를 구축하여 다방면에 활용하고 있으나(Hong et al. 2013a; Hong et al. 2013b; Kwon and Choi 2013), 국제신품종보호동맹(UPOV)의 사례와 같이 국가적이고 표준화된 데이터베이스의 구축은 미흡한 실정으로 차후에 분석결과의 신뢰도 및 공정성에 대한 문제점이 발생할 수 있을 것으로 예상된다.
따라서, 본 연구는 벼 품종의 DNA profiling을 위하여 SSR 마커 20종을 국내 육성 벼 243개 품종에 적용하여 이들의 유전자좌의 다양성을 이용하여 품종 판별 여부를 확인하였다. 또한, 향후 국내 육성 품종, 육성계통 및 다양한 유전자원을 대상으로 이들의 유전적 다형성 분석, 구별성 및 균일성 검정 등에 활용하고자 수행하였다.
시험재료는 국내에서 육성된 벼 품종 중 Japonica 벼 품종의 육성이 본격화 되었던 1982년부터 2013년까지 국립종자원을 통하여 보급된 243개 벼 품종이 사용되었다(Table 1). 벼 품종은 2015년과 2016년에 충북대학교 시험포장에 이앙하여 재배하였다. 품종 당 1주 1본씩, 16주/열, 3열로 이앙하였으며 물 관리와 비료의 시용 및 병, 해충의 방제는 농촌진흥청 벼 표준재배법에 준하여 수행하였다(RDA 2003).
Table 1 . List of 243 Korean rice varieties used in this study.
Code | Variety name | Type (J/T)z | Registration year | Cross Combination | Code | Variety name | Type (J/T) | Registration year | Cross Combination |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | Keumyeong | J | 2009 | Sanbaek/Iksan423//Sangju22 | 131 | Onnuri | J | 2005 | Milyang165/HR14732-B-67-2-3 |
2 | Durujinmi | J | 2010 | Suwon478/Odae | 132 | Wonkwang | J | 2000 | Seomjin Mutant |
3 | Manho | J | 2002 | Singeumo/Iksan423 | 133 | Wonmi | J | 2000 | Seomjin Mutant |
4 | Sandeuljinmi | J | 2006 | Sambaek/Yongseong12 | 134 | Wonhwang | J | 1998 | Milyang96//Iri390/Milyang5 |
5 | Samcheonbyeo | J | 1995 | Unbong/Fukei126 | 135 | Yunnongchamssal | J | 2008 | Dong poor rice/Glutinous rice |
6 | Unjangbyeo | J | 1994 | Unbong///Suwon244/Hwasetoramojji//Sangnam | 136 | Joryeongbyeo | J | 1992 | Gosihikari/Seonam//Milyang79 |
7 | Wonpyeong | J | 1999 | Hwaseong Mutant | 137 | Jongnam | J | 2001 | Milyang96/YR12734-B-B-22-2 |
8 | Jeokjinju | J | 2000 | Obong//Obong/Syare | 138 | Juan1 | J | 2005 | Ilpum/SR18392-HB683-104 |
9 | Josaengheukchal | J | 2004 | Dongbukna149/Sx864 | 139 | Jungmo1001 | J | 2004 | Cheolwon52/SR21049 |
10 | Joan | J | 2003 | Jinmi/jinbu10 | 140 | Jungmo1012 | J | 2007 | Sambaek/Ou329 |
11 | Jungmo1011 | J | 2010 | Suwon478/Unbong33 | 141 | Jungmo1014 | J | 2010 | Milyang207/Samgwang |
12 | Jinbong | J | 2000 | Jinmi/Unbong | 142 | Jungmo1009 | J | 2009 | YR22207//Iksan2443/Milyang165 |
13 | Taebong | J | 2000 | SR13330-13-3-5-2-1/Jinbu10 | 143 | Jungsan | J | 2000 | Sambaek/Milyang107 |
14 | Taeseong | J | 2002 | Cheolwon49/Jinbu10 | 144 | Cheongdam | J | 2006 | SR19200-HB826-34/Juan |
15 | Hwanggeumbora | J | 2006 | Jinbu/Odae//Fukei126 | 145 | Cheongho | J | 2004 | Iri407/Iri417 |
16 | Heukseonchal | J | 1999 | Sanghaehyanghyeolra Mutant | 146 | Pungmi | J | 2004 | Milyang165//YR16365Acp13/Iksan438 |
17 | Geurubyeo | J | 1997 | Suwon313/Cheolwon42 | 147 | Pungmi1 | J | 2005 | YR13616Acp1/Milyang122 |
18 | Geumseong | J | 2003 | Hajjeubosi/Hyangmi | 148 | Hangangchal1 | T | 2006 | Hangangchal/YR8208-20 |
19 | Dunnaebyeo | J | 1992 | SR11139-48-1/Suwon320 | 149 | Hanmaeum | J | 2004 | Milyang165//YR16365Acp13/Iksan438 |
20 | Manna | J | 2005 | Iksan438/Ilmi | 150 | Hanareum2 | T | 2010 | Milyang181/Milyang154 |
21 | Manchu | J | 2001 | Jinmi/Unbong12 | 151 | Haepyeong | J | 2000 | Milyang101/Akichikara |
22 | Sambaekbyeo | J | 1993 | Gosihikkari/TR2406-2-1-1//Hukkurikku115/Cheolwon29 | 152 | Haepyeongchal | J | 2004 | Haepeong Natural Mutant |
23 | Sangsanbyeo | J | 1993 | Sobaek/Daeseong | 153 | Hyangnambyeo | J | 1995 | Iri389/Dohoku144 |
24 | Sangjuchalbyeo | J | 1997 | YR4117-99-1-1-2-4/YR4200-2-3-2-2 | 154 | Hongjinju | J | 2006 | SR18164F2/Suwon383 |
25 | Seolbaek | J | 2010 | Suwon360/Geuru | 155 | Hwanambyeo | J | 1993 | Milyang95/Tamjin |
26 | Sinunbong1 | J | 2005 | Sangju/Unbong17 | 156 | Hwadongbyeo | J | 1997 | Daejin/SR13345-20-1 |
27 | Ansanbyeo | J | 1995 | Rax102-123/Seonam | 157 | Hwabong | J | 1998 | Milyang95/Iri390//Milyang101/Iri390 |
28 | Wonhae | J | 2007 | Dongjin Mutant | 158 | Hwasambyeo | J | 1996 | Milyang101/Iri389 |
29 | Wolbaek | J | 2010 | Milkikwin/Geuru | 159 | Hwaseonchalbyeo | J | 1992 | Inabawase/Dongjin |
30 | Inwol | J | 1998 | Fukei127/Unbong | 160 | Hwasinbyeo | J | 1995 | Iri390/Milyang110 |
31 | Joun | J | 2009 | SR14880-173-3-3-2-2-2/Unbong20 | 161 | Hwaan | J | 2000 | Suwon362/SR10778-2-2 |
32 | Jungmo1007 | J | 2009 | Sanbaek/Unbong19 | 162 | Hwajungbyeo | J | 1993 | SaSanisiki/Cheonma |
33 | Junghwabyeo | J | 1995 | Etznan126/Bokgang//Daeseong | 163 | Heukgawichal | J | 2008 | Iksan427/Gawichal |
34 | Cheongbaekchal | J | 2010 | SR20261-5-4-10/Jinbuchal | 164 | Geonganghongmi | J | 2010 | Sugary*2/Milyang152 |
35 | Hyangmibyeo | T | 1996 | IR841-76-1/Suwon334 | 165 | Goami | J | 2000 | Milyang95//Kimcheon poor rice/Ilpum |
36 | Goun | J | 2004 | Jinbu10/Jinbu17 | 166 | Geuman | J | 2002 | SR11878-14-4-1/Suwon345 |
37 | Namil | J | 2002 | Ilpum/Namyang7 | 167 | Geumobyeo2 | J | 1996 | Milyang96//YR6419Acp13/Palgong |
38 | Manan | J | 1998 | Milyang110/Milyang110/Yeongdeok7 | 168 | Namgangbyeo | J | 1997 | Milyang95/Milyang96 |
39 | Munjang | J | 1999 | Sangsan/Suwon397 | 169 | Nogyang | T | 2006 | Yongmun/IR67396-16-3-3-1 |
40 | Sangmi | J | 1998 | Sambaek/Ou316 | 170 | Daeripbyeo1 | J | 1993 | Niheunmasari ms/BG29 |
41 | Saesangju | J | 2001 | Junghwa/Sambaek | 171 | Daepyeong | J | 2002 | HR14028-AC-5/Milyang122 |
42 | Odae1 | J | 2005 | Ilpum/Jinbu10 | 172 | Dongwon | J | 2011 | - |
43 | Undu | J | 1998 | Odae/Jinbu13 | 173 | Manmi | J | 2002 | Milyang95//Bukryukbanna/Milyang95 |
44 | Wonpum | J | 2004 | Ilpum Mutant | 174 | Mogyang | J | 2010 | SR24592-HB2319/IR3165-B-6-1-1 |
45 | Jeokjinjuchal | J | 2010 | Sangnambat/Jeokjinju | 175 | Milkikwin | J | 2007 | Gosihikari Mutant |
46 | Jopyeong | J | 2010 | HR16683-46-3/HR18129-B-16 | 176 | Sampyeong | J | 2000 | Suwon345/SR11340-46-5-4-1 |
47 | Daechan | J | 2009 | Nongan/2*Suwon403 | 177 | Saechucheong | J | 1999 | Daeseong/5*Chucheong//Bonggwang/5*Chucheong |
48 | Jungmo1010 | J | 2009 | SR18390-9-7-2-5/IR66160-5-2-3-2 | 178 | Seonong15 | J | 2010 | Heukjinju/Floury rice |
49 | Heukjinjubyeo | J | 1997 | Yongjeong4/Segeum | 179 | Seolhyangchal | J | 1999 | Miyagaori/2*Suwon357 |
50 | Jakwangchal | J | 2007 | Jinbuchal/Jagwangdo | 180 | Seongjochal | J | 2008 | Wangchal Mutant |
51 | Hwanggeumchal | J | 2007 | Sakita/Jinbuchal | 181 | Suan | J | 2010 | HR20017-B-19-3-1/Iksan467 |
52 | Daeanbyeo | J | 1994 | Oseto/Seomjin | 182 | Sindongjin | J | 1999 | Hwayeong/YR13604ACP22 |
53 | Seomyeong | J | 2009 | Kyehwa21/Milyang165 | 183 | Aranghyangchalbyeo | J | 1997 | Sinseonchal/Tohoku144 |
54 | Seojin | J | 1996 | Aijji37/Sangpung | 184 | Onojjinoijji | J | - | |
55 | Juanbyeo | J | 1994 | Seolak/Gosihikkari//Samnam | 185 | Wonchu | J | 2001 | Chucheong Mutant |
56 | Hojin | J | 2000 | Hwayeong//Dongjin/Milyang95 | 186 | Jungan | J | 1999 | Namyang7/2*Hapcheon1 |
57 | Hwarang | J | 2003 | Iksan420/YR13616Acp1 | 187 | Jinbo | J | 2009 | Yeongdeok26/Gosihikari |
58 | Hwamyeongbyeo | J | 1997 | Hwayeong/SR14779-HB234-32 | 188 | Jinsang | J | 2008 | Yumetsukushi/Milkykwin |
59 | Nampyeongbyeo | J | 1997 | HR11735-82-1-5-5/Milyang95 | 189 | Garak | J | 2009 | Chucheong/Sinseonchal |
60 | Naepungbyeo | J | 1995 | Milyang97//OU316/Iri373 | 190 | Kwangan | J | 1998 | Namyang7/SR14779-HB234-31 |
61 | Dasan | T | 1995 | Suwon332/Suwon333 | 191 | Geumtap | J | 2008 | Sinseonchal//Juan/쌀사레 |
62 | Dasan1 | T | 2006 | Bangal//Yongju/Dasan | 192 | Noreunjachal | J | 2008 | Sinseonchal//Juan/쌀사레 |
63 | Daesanbyeo | J | 1996 | Milyang95/Suwon366 | 193 | Nunbora | J | 2006 | Iksan433/Miyadanamojji |
64 | Dongbo | J | 2010 | Yeongdeok19/Gosihikkari | 194 | Daeripjami | J | 2009 | C3GHi/Daerip1 |
65 | Dongan | J | 1996 | Milyang95/HR5119-12-1-5 | 195 | Dongjin1 | J | 2001 | Hwayeong/HR12800-AC21 |
66 | Dongjin2 | J | 2005 | Milyang165/Iksan438//HR14018-B-1-1/Iksan435 | 196 | Manwol | J | 2001 | Milyang120/Hwayeong |
67 | Dongjinchal | J | 1998 | SR11155-4-2/Doyonisiki//Milyang95 | 197 | Manjong | J | 2009 | Yeongdeok34/Nampeong |
68 | Donghaejinmi | J | 2006 | Milyang64/4*Milyang165 | 198 | Seonong14 | J | 2008 | Heukjinju/Geodae |
69 | Malgeumi | J | 2006 | Hwayeong/Aichi 76 | 199 | Sobi | J | 1999 | Hwayeong/YR13604ACP22 |
70 | Mikwang | J | 2009 | SR15926-10-2-3-3-3/Iksan431 | 200 | Yeongan | J | 2001 | Milyang122/YR13616 Acp1 |
71 | Mihyang | J | 1999 | Seomjin/Dongbuk144//IR392 | 201 | Jinpum | J | 1999 | SR14703-60-5-GH1/Suwon353 |
72 | Baekjinju | J | 2001 | Ilpum Mutant | 202 | Keunnun | J | 2005 | Ilpum Mutant |
73 | Boramchan | J | 2009 | HR21124-B-59/Kyehwa24 | 203 | Keunnunjami | J | 2007 | Heukjinju/Suwon425 |
74 | Saekyehwa | J | 2001 | Ilpum//Mangeum/Jyukeoi830 | 204 | Hopyeong | J | 2003 | Hitobebore/Hwajin |
75 | Seonong10 | J | 2005 | Hwacheong Mutant | 205 | Heukkwang | J | 2003 | Hwajin//Gilrimheukmi/Ilpum |
76 | Seonong16 | J | 2010 | Seonong8/Saengdongchal | 206 | Nongho | J | 1998 | Chukei1016/Milyang79 |
77 | Segyejinmi | T | 2009 | Milyang160/Yongju | 207 | Mipum | J | 2010 | Gosihikari//Kyehwa21/Junam |
78 | Sujin | J | 1999 | Milyang95//Milyang96/Milyang106 | 208 | Syupeojami | J | 2009 | C3GHi/EM76 |
79 | Woncheong | J | 2003 | Chucheong Mutant | 209 | Suryeojinmi | J | 2010 | Milyang182/SR21144-17-3-2 |
80 | Junam | J | 2000 | Hwayeong//Sangju/Ilpum | 210 | Heukhyang | J | 2000 | Mangeum/SX864 |
81 | Jungmo1013 | J | 2010 | Iksan469//Dongjin1/Iksan474 | 211 | Baekjinju1 | J | 2005 | Ilpum(MNU)-10-2-GH1-3/Seoan |
82 | Cheonga | J | 2006 | Ginuhikari/Yangju | 212 | Jungmo1015 | J | 2010 | Sindongjin/Milkikwin |
83 | Cheonghaejinmi | J | 2009 | Samjiyeon/SR14694-57-4-2-1-3-2-2//Iri402 | 213 | Saenuri | J | 2007 | Kyehwa/HR14026-B-68- 6-1-5 |
84 | Chinnong | J | 2010 | Iksan450/YR21258-GH3 | 214 | Yeonghojinmi | J | 2009 | Hiddeumeaborea/Junam |
85 | Keunseom | T | 2006 | Milyang165*3/Gosihikari | 215 | Hiami | J | 2009 | Jinmi Mutant |
86 | Pyeongan | J | 2003 | Iksan438/HR15003-69-B-3 | 216 | Dacheong | J | 2008 | Iksan450/YR21258-GH3 |
87 | Hyangmibyeo1 | T | 1993 | IR841-76-1/Suwon334 | 217 | Daeyabyeo | J | 1992 | Gwandong PL5/Gwandong PL3// Daecheong |
88 | Hoan | J | 1998 | Kanto149/Milyang95 | 218 | Deuraechan | J | 2008 | Milyang165//Sindongjin/YR19105Acp222 |
89 | Hwasin1 | J | 2005 | HR13185-B-B-100//Iri407/HR14732-B | 219 | Boseok | J | 2008 | Ginuhikari//HR19621AC6/Sobi |
90 | Heuknam | J | 1997 | Tamjin/Sanghaehyanghyeolna | 220 | Seogan | J | 2002 | Hr11752-11-14-4/HR10213 -11-3-5 |
91 | Gancheokbyeo | J | 1992 | Aichi37/Seomjin | 221 | Unmi | J | 2007 | Samcheon/HR17870 |
92 | Gangbaek | J | 2006 | Suwon345/DV85 | 222 | Jungmo1008 | J | 2010 | Iksan451/Sangju21 |
93 | Gangchan | J | 2010 | Iksan421/Suwon438 | 223 | Jinbaek | J | 2008 | HR15204-38-3//Milyang165/Iksan438 |
94 | Goami2 | J | 2002 | Ilpum Mutant | 224 | Honong | J | 2009 | Unbong31 Mutant |
95 | Goami4 | J | 2009 | Suwon464/Daean | 225 | Hwanggeumnodeul | J | 2007 | Milyang165/HR15151-B-21-3 |
96 | Gopumbyeo | J | 2004 | SR15225-B-22-1-2//54BC-68/Iri369 | 226 | Honggwang | J | 2009 | Chucheong/Sinseonchal |
97 | Geumnambyeo | J | 1994 | Jinju/Suwon346 | 227 | Goami3 | J | 2008 | Suwon464/Daean |
98 | Geumobyeo1 | J | 1995 | Chukri830///KantoPL5//Milyang79/Aichi65 | 228 | Danmi | J | 2009 | Sugary/Seomjin |
99 | Namcheonbyeo | T | 1995 | YR3299-34-2-2/Suwon318 | 229 | Mogwoo | J | 2009 | Dasan//Suwon431/IR71190-45-2-1 |
100 | Nokwonchalbyeo | J | 2007 | Nokmi Mutant | 230 | Baekokchal | J | 2009 | Dongjinchal/YR19700 |
101 | Nongan | J | 1993 | SR5204-30-2/Pungsan | 231 | Boseokheukchal | J | 2008 | SR18638-B=B-B-18-2/H31 |
102 | Dami | J | 2006 | Iksan438/Iksan426 | 232 | Joami | J | 2008 | Yukara/Tonggae112//Sambaek |
103 | Dasan2 | T | 2009 | Suwon450/SR21356 | 233 | Jungmo1004 | J | 2007 | Sugary/HwayeongAcp33 |
104 | Daejin | J | 1996 | Daeseong/Seomjin | 234 | Jungmo1005 | J | 2009 | Milyang165///Seomjin//Iksan438/Sangju13 |
105 | Deurimi2 | J | 2009 | SNDH-39/Junam | 235 | Jungmo1006 | J | 2009 | Samgwang/Nakdong |
106 | Manpung | J | 2000 | Nakdong//Iri390/Milyang111 | 236 | Jinsumi | J | 2008 | Milyang165//YR16195-B-B-B-21-1/Milyang169 |
107 | Boseokchal | J | 2004 | Hwayeong//Tamjin/2*Sinseonchal | 237 | Cheongcheongjinmi | T | 2009 | IR401/Ilpum |
108 | Samkwang | J | 2003 | Suwon361/Milyang101 | 238 | Cheongpungheukchal | J | 2009 | Sindongjin/Heukseonchal |
109 | Samdeok | J | 2002 | YR/12733-B-B-5-1/Milyang101 | 239 | Pyeongwon | J | 2007 | Jinbu19/Sanjiyeon4 |
110 | Sanggol | J | 2007 | Ilpum Mutant | 240 | Handeul | J | 2007 | Sangju/Tomoemasari//Geuru |
111 | Sangok | J | 2003 | Milyang101/YR8697 Acp 19 | 241 | Haeoreumi | J | 2008 | Milyang165/Haepyeong |
112 | Seonong12 | J | 2006 | Nampung//EM40/Nampung*2 | 242 | Hoban | J | 2007 | Hidomebore/Jinbu |
113 | Seonong6 | J | 2002 | Hwacheong Mutant | 243 | Cheongnam | J | 2009 | Ginuhikari/Milyang189 |
114 | Seonong8 | J | 2005 | Hwacheong Mutant | |||||
115 | Seonong9 | J | 2006 | Hwacheong Mutant | |||||
116 | Seoan1 | J | 2005 | Namyang9/Kyehwa7 | |||||
117 | Seoeun | J | 2008 | Hwacheong Mutant | |||||
118 | Seopyeong | J | 2003 | Hwayeong/HR11752 | |||||
119 | Seokjeong | J | 2001 | Namyang7/SR11340-30-4-1-3-2 | |||||
120 | Seolgaeng | J | 2001 | Ilpum Mutant | |||||
121 | Sura | J | 1998 | Suwon345/KantoPL 4//Suwon345 | |||||
122 | Sinmyeongheukchal | J | 2006 | Heuknam/Milyang153 | |||||
123 | Sinbaek | J | 2010 | Iksan469/HR23966-22-1-2 | |||||
124 | Sintoheukmi | J | 2008 | Heuknam/Milyang153 | |||||
125 | Areum | T | 1999 | YR3299-34-2-2/Suwon318 | |||||
126 | Anda | T | 1998 | SR11532-4/SR14502F2 | |||||
127 | Anmi | J | 2010 | Junam/IR65482-7-216-1-2//3*Junam | |||||
128 | Yangjobyeo | J | 1994 | HR7874-AC77/HR8140/AC59 | |||||
129 | Yeonghaebyeo | J | 1997 | Milyang101/Chucheong | |||||
130 | Orae | J | 2007 | Ilpum Mutant |
ZJ: Japonica type, T: Tongil type
벼 품종의 DNA 추출은 CTAB (Cetyltrimethyl ammonium bromide)법을 이용하였다. 품종 별로 이앙 후 15일된 어린잎으로부터 0.5 g의 조직을 채취하여 액체 질소를 이용하여 미세하게 분쇄하였고, DNA 추출 완충액 400 ul가 담긴 1.5 ml 원심분리용 튜브에 분쇄한 조직을 넣고 상하로 20회 흔들어 혼합하였다. 그 후 2X CTAB 완충액 200 ul를 첨가하여 같은 방법으로 혼합하고 10% SDS를 넣고 10회 정도 상하로 흔들어 혼합한 후, 65°C 항온수조에서 20분간 반응시켰다. 5M potassium acetate (pH 7.5) 200 ul를 첨가하고 50회 정도로 상하로 흔들어 섞어준 후, Phenol/Chloroform/Isoamylalchol (25:24:1)를 700 ul 넣고 30회 정도 상하로 섞어 실온에서 12,000 rpm, 10 분간 원심분리하여 단백질을 분리해냈다. 상층액 400 ul 정도를 새로운 1.5 ml 튜브로 옮긴 후 동량의 isopropanol을 첨가하여 -20°C 냉동고에 20분간 보관하였다가 4°C의 12,000 rpm에서 15분간 원심분리하여 DNA를 침전시켰다. 침전된 DNA를 70% ethanol 1 ml를 넣고 세척한 다음 실온에서 완전히 건조시키고 RNase (1 mg/ml) 2 ul가 첨가된 TE 완충액 50 ul에 충분히 녹인 후 37°C에서 1시간 방치한 후 사용하였다. 추출한 DNA는 λDNA (100 ng/ul)와 함께 1% agarose gel에서 확인하였고 20 ng/ul로 정량하여 실험에 사용하였다.
DNA profiling을 위하여 SSR 마커의 PCR 분석은 반응액으로 20 ng의 genomic DNA, 10X PCR buffer, 0.25 μmol의 primer, 250 μmol의 dNTP, 50 mM의 KCl, 10 mM Tris-HCl pH8.3 0.01% gelatin, 1.5 mM MgCl2와 2.5 unit의 Taq DNA polymerase를 혼합하였다. DNA 증폭은 Thermal Cycler (Bio-Rad, T100)를 사용하여, Hot step을 94°C에서 5 분간 실시하고, 94°C에서 40 초간 denaturation, SSR 마커에 따라 52 ~ 60°C로 30 초간 annealing, 72°C에서 30초간 extension의 과정을 35회 반복하고, 10분 동안 최종 extension을 수행하였다(Table 2).
Table 2 . Information of SSR markers used for discrimination of Korean rice varieties.
No. | SSR marker | Linkage group | Repeat motif | Allele No. | PIC | Size range(bp) | Forward primer(5’-3’) | Reverse primer(5’-3’) | Annealing Temperature (°C) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | RM493 | 1 | (CTT)9 | 12 | 0.87 | 210-248 | TAGCTCCAACAGGATCGACC | GTACGTAAACGCGGAAGGTG | 57 |
2 | HsSSR01-52 | 1 | (TTA) | 14 | 0.68 | 279-306 | ACACCATACCAATACGAAGG | ACACCGTACTGTTTATTGGG | 55 |
3 | RM580 | 1 | (CTT)19 | 11 | 0.82 | 206-234 | GATGAACTCGAATTTGCATCC | CACTCCCATGTTTGGCTCC | 52 |
4 | RM48 | 2 | (GA)17 | 25 | 0.82 | 202-216 | TGTCCCACTGCTTTCAAGC | CGAGAATGAGGGACAAATAACC | 55 |
5 | RM157 | 3 | (CT)11(TC)10 | 6 | 0.72 | 112-134 | CCTCCTCCTCACGAATCCCGCC | GGGCTTCTTCTCCGCCGGCTTC | 55 |
6 | RM307 | 4 | (AT)14(GT)21 | 7 | 0.83 | 124-176 | GTACTACCGACCTACCGTTCAC | CTGCTATGCATGAACTGCTC | 55 |
7 | RM241 | 4 | (CT)31 | 12 | 0.68 | 126-196 | GAGCCAAATAAGATCGCTGA | TGCAAGCAGCAGATTTAGTG | 52 |
8 | RM334 | 5 | (CTT)20 | 7 | 0.83 | 146-197 | GTTCAGTGTTCAGTGCCACC | GACTTTGATCTTTGGTGGACG | 52 |
9 | RM249 | 5 | (AG)5NN(AG)14 | 13 | 0.78 | 125-144 | GGCGTAAAGGTTTTGCATGT | GCTGACCTTCATGGCATCAT | 55 |
10 | RM204 | 6 | (CT)44 | 14 | 0.87 | 150-185 | GTGACTGACTTGGTCATAGGG | GGTACGAGAGCATGGCTAGC | 55 |
11 | RM253 | 6 | (GA)25 | 4 | 0.48 | 121-125 | TCCTTCAAGAGTGCAAAACC | GCATTGTCATGTCGAAGCC | 55 |
12 | RM276 | 6 | (AT)8A3(GA)33 | 7 | 0.84 | 85-153 | CTCAACGTTGACACCTCGTG | TCCTCCATCGAGCAGTATCA | 55 |
13 | RM1306 | 7 | (AG)18 | 21 | 0.84 | 97-140 | TGCCAATTACCTTCCCGTAC | TGCTCCGTATTGCTGCTATG | 55 |
14 | RM264 | 8 | (GA)27 | 5 | 0.48 | 155-165 | GTTGCGTCCTACTGCTACTTCT | GCTAATCATCGACACGGATC | 55 |
15 | RM257 | 9 | (CT)24 | 11 | 0.80 | 147-196 | CAGTTCCGAGCAAGAGTACTC | CATATGCCACGTCCGATCC | 55 |
16 | RM333 | 10 | (TAT)19(CTT)19 | 8 | 0.83 | 164-215 | GTACGACTACGAGTGTCACCAA | GTCTTCGCGATCACTCGC | 55 |
17 | RM21 | 11 | (GA)18 | 9 | 0.83 | 124-135 | ACAGTATTCCGTAGGCACGG | GCTCCATGAGGGTGGTAGAG | 55 |
18 | RM224 | 11 | (AAG)8(AG)13 | 11 | 0.79 | 117-155 | ATCGATCGATCTTCACGAGG | CCCGAATGCCTTTTATAGCA | 55 |
19 | RM286 | 11 | (GA)16 | 6 | 0.72 | 99-128 | GGCTTCATCTTTGGCGAC | CCGGATTCACGAGATAAACTC | 50 |
20 | RM117 | 12 | (AG)7 | 3 | 0.70 | 203-307 | CGATCCATTCCTGCTGCTCGCG | CGCCCCCATGCATGAGAAGACG | 52 |
PCR 증폭산물은 4% polyacrylamide gel을 이용하여 전기영동 한 다음 silver sequence™ staining reagents (Promega, USA)으로 염색하였고 각 품종별 대립유전자의 차이를 분석하여 다형성을 보이는 마커를 선발하였다. 또한, 일부 마커에 대한 PCR 증폭산물은 Fragment capillary gel electrophoresis system (Fragment analyzer, USA)을 이용하여 전기영동하였으며, 각 마커에 대한 fragment의 사이즈 및 scoring은 PROSize 2.0 software (Fragment analyzer, USA)를 이용하여 실시하였다.
통계프로그램 SAS version 9.2 (SAS Institute Inc. 2004)과 Multibase program (
벼의 품종판별을 위해 20개의 SSR 마커 중 다양성이 높은 4개의 마커를 먼저 선발하였고, 판별되지 않은 품종들을 확인하여 효율적으로 판별할 수 있는 마커 3개를 추가로 선발하였다. 1단계에서 가장 다양성이 높은 마커를 이용하여 품종판별을 하였고, 2단계에서 그 다음으로 다양성이 높은 마커를 이용하여 품종을 판별하는 방법으로 6단계까지 7개의 SSR 마커를 이용하여 품종을 판별하였다.
본 연구는 국내 육성 벼 243개 품종에 대한 SSR 마커를 이용하여 품종간 다형성 정도를 분석하고자 수행하였다. Polyacrylamide gel 및 fragment analyzer에서 다형성을 보이는 SSR 마커 중 PCR 증폭이 약한 밴드는 제외하고, 밴드 패턴이 선명하고, 반복 실험간 뚜렷한 재현성을 보이는 20개의 마커를 최종 선발하였다(Fig. 1, Fig. 2).
Segregation of alleles of an SSR marker observed on 4% polyacrylamide gel in 243 Korean rice varieties. Numbers 1 ⟶ 243 refer to the list of varieties in Table 1. The numbers indicate the size of the molecular weight ladder (bp)
PCR amplification patterns of the HsSSR01-52 marker in 243 Korean rice varieties. Band patterns indicate the size differentiation by fragment analyzer gel electrophoresis
총 20개 SSR 마커에 의해 분석된 대립유전자의 수는 6 ~ 32개였고, 총 269개의 대립유전자가 분석되었으며 마커 당 평균 대립유전자의 수는 13.45개로 나타났다(Table 3). SSR 마커를 이용한 다른 연구자의 분석결과를 살펴보면 자포니카 벼 21개 품종을 50개의 SSR 마커로 분석하였을 때 발생된 대립유전자의 수는 2 ~ 9개였고, 총 68개의 대립유전자가 분석되었으며, 마커당 평균 대립유전자의 수는 3.00개로 보고되었다(Kwon et al. 2006). 본 연구의 결과와 대립유전자의 수가 다소 다르게 나타났는데 이는 본 연구에서 활용된 분자마커가 다르고 공시품종들의 유전적인 다양성 정도가 다르기 때문인 것으로 사료된다.
Table 3 . PowerMarker® Summary statistics output for the selected 20 SSR markers across 243 Korean rice varieties.
Marker | Major Allele Frquency | No. of Allele | Gene Diversity | PIC |
---|---|---|---|---|
RM21 | 0.333 | 10.0 | 0.811 | 0.789 |
RM249 | 0.473 | 9.0 | 0.727 | 0.703 |
RM257 | 0.259 | 17.0 | 0.870 | 0.858 |
RM253 | 0.576 | 8.0 | 0.596 | 0.546 |
RM224 | 0.683 | 7.0 | 0.496 | 0.460 |
RM264 | 0.288 | 11.0 | 0.779 | 0.746 |
RM204 | 0.893 | 20.0 | 0.202 | 0.200 |
RM493 | 0.922 | 9.0 | 0.149 | 0.147 |
HsSSR01-52 | 0.441 | 14.0 | 0.717 | 0.679 |
RM307 | 0.885 | 12.0 | 0.215 | 0.212 |
RM276 | 0.901 | 6.0 | 0.182 | 0.172 |
RM333 | 0.222 | 32.0 | 0.876 | 0.865 |
RM117 | 0.486 | 7.0 | 0.577 | 0.486 |
RM580 | 0.338 | 18.0 | 0.816 | 0.797 |
RM241 | 0.659 | 11.0 | 0.528 | 0.493 |
RM334 | 0.877 | 13.0 | 0.230 | 0.228 |
RM48 | 0.724 | 11.0 | 0.450 | 0.423 |
RM1306 | 0.510 | 23.0 | 0.704 | 0.684 |
RM157 | 0.292 | 16. | 0.781 | 0.748 |
RM286 | 0.766 | 15.0 | 0.407 | 0.399 |
Mean | 0.576 | 13.5 | 0.556 | 0.532 |
총 20개 마커별 품종식별력 정도를 나타내주는 PIC 값은 0.147 ~ 0.865의 분포를 나타내었고, 평균값은 0.532로 조사되었다. 본 연구에서 최종 선발된 20개 SSR 마커 중에서 RM21, RM580, RM2570 및 RM333은 PIC 값이 0.75 이상으로 공시품종 내에서 높은 다형성을 나타내었다. PIC 값은 유전적 연관관계에 근거하여 유전자형간 차이를 알아내는데 있어서 마커의 이용 가능성과 SSR loci의 정보를 보여준다. RM333의 경우 많은 대립유전자의 수와 높은 PIC 값을 나타내었는데, 이 SSR loci는 국내 육성 벼 품종의 유전연구에 매우 유용하게 이용될 것으로 사료된다.
벼 품종판별을 위해 선발된 20개의 마커를 이용하여 243개 품종에 대한 유전적 유연관계를 분석하였다(Fig. 3). 공시품종의 전체 유사도 지수는 0.1 ~ 0.4의 범위로 나타났으며, 유사도 지수 약 0.15를 기준으로 할 때 6개의 그룹으로 구분되었다(Table 4).
UPGMA dendrogram showing the relationship amomg 243 Korean rice varieties based on 20 SSR markers (See Table 5 for variety information)
Table 4 . Varietal composition of each group classified by the cluster analysis using the principal component scores.
Group | No. | Maturity | Variety name |
---|---|---|---|
I | 17 | MediumZ(17) | Baekokchal, Hwanggeumnodeul, Dongjinchal, Jinbaek, Garak, Goami, Cheonghaejinmi, Wonchal, Seonong8, Geonganghongmi, Hoan, Dongjin1, Seoeun, Daesanbyeo, Malgeumi, Dami, Geumtap |
II | 82 | Early(8) | Joan, Taebong, Jungmo1007, Taeseong, Heukjinjubyeo, Cheongbaekchal, Namil, Manan |
Medium(72) | Suan, Haepyeong, Heukgwang, Samdeok, Jongnam, Hwabong, Mihyeong, Seogan, Dongbo, Haeoreumi, Dongan, Donghaejinmi, Seojin, Samgwang, Keunnunjami, Seonong15, Manmi, Jinsumi, Dongjin2, Suryeojinmi, Boseokchal, Goami3, Boramchan, Chinnong, Daepyeong, Jungsan, Cheongnam, Deurimi2, Onnuri, Jinpum, Mokyang, Daeyabyeo, Manwol, Geuman, Seonong10, Hwanambyeo, Sujin, Geumobyeo2, Sobi, Aranghyangchalbyeo, Wongwang, Pungmi1, Hopyeong, Hwasambyeo, Junam, Seoan1, Anmi, Jungmo1009, Jungmo1014, Yeonghaebyeo, Seonong14, Sura, Mipung, Jinsang, Haepyeongchal, Hwamyeongbyeo, Boseokheukchal, Wonhwang, Geumobyeo1, Gancheokbyeo, Sangok, Sampyeong, Gangchan, Hwaan, Namgangbyeo, Geumnambyeo, Gopum, Daeanbyeo, Seolhyangchal, Hwaseonchalbyeo, Seokjeong, Nokyang | ||
Late(2) | Syupeojami, Dacheong | ||
III | 33 | Early(24) | Goun, Undu, Odae1, Pyeongwon, Hoban, Unmi, Wolbaek, Sambaekbyeo, Joryeongbyeo, Sangsanbyeo, Munjang, Geumyeong, Sangjuchalbyeo, Manchu, Samcheonbyeo, Jinbong, Jopyeong, Jungmo1012, Saesangju, Geumseong, Sangmi, jungmo1010, Handeul, Joami |
Medium(9) | Cheongdam, Cheonga, Jungan, Milkikwin, Onojjinoijji, Wonchu, Hyangnambyeo, Jungmo1004, Danmi | ||
IV | 49 | Early(24) | Honggwang, Joun, Seolbaek, Sinunbong1, Dunnaebyeo, Unjangbyeo, Hwanggeumchal, Boseok, Inwol, Naepungbyeo, Sandeuljinmi, Geurubyeo, Manna, Daejin, Jungmo1011, Wonpyeong, Hwadongbyeo, Wonhae, Jeokjinju, Daechan, Jungmo1001, Hwanggeumbora, Wonpung, Jeokjinjuchal |
Medium(24) | Orae, Juanbyeo, Gangbaek, Wonmi, Sanggol, Sinbaek, Jinbo, Hanmaeum, Migwang, Yeongan, Daeripbyeo1, Dongwon, Hongjinju, Gwangan, Manjong, Nunbora, Haiami, Goami2, Juan1, Goami4, Woncheong, Baekjinju, Seolgaeng, Deuraechan | ||
Late(1) | Baekjinju1 | ||
V | 44 | Early(10) | Jungmo1008, Wolbaek, Heukseonchal, Ansanbyeo, Heukgawichal, Junghwabyeo, Josaengheukchal, Manho, Pungmi, Honong |
Medium(29) | Manpung, Seomyeong, Saegyehwa, Cheongho, Hwajungbyeo, Keunnun, Noreunjachal, Jungmo1005, Cheongcheongjinmi, Jungmo1006, Hojin, Yangjobyeo, Jungmo1013, Hwarang, Nongho, Seonong6, Sinmyeongheukchal, Seopyeong, Nampyeongbyeo, Seonong9, Heuknam, Pyeongan, Sindongjin, Saechucheong BIL-3, Hwasin1, Hwasinbyeo, Daeripjami, Saenuri, Cheongpungheukchal | ||
Late(5) | Heukhyang, Sintoheukmi, Seonong16, Jungmo1015, Yeonghojinmi | ||
VI | 18 | Early(2) | Jagwangchal, Hyangmibyeo2 |
Medium(15) | Namcheonbyeo, Dasan1, Areum, Dasan2, Seonong12, Yoonnongchamssal, Hyangmibyeo1, Seongjochal, Nongan, Hangangchal1, Dasan, Hanareum2, Segyejinmi, Keunseom, Anda | ||
Late(1) | Moku |
ZEarly = Early flowering rice varieties; Medium = Medium flowering rice varieties; Late = Late flowering rice varieties
제 I군은 ‘백옥찰’, ‘황금노들’, ‘동진찰’ 등 17개 품종이 속하였으며, 제 II군은 ‘조안’, ‘태봉’, ‘흑진주’와 같은 조생종 품종과 ‘밀양 95호’를 교배모본으로 육성된 ‘만미’, ‘남강벼’, ‘화봉’ 등 중생종 품종 72개, 만생종 품종 ‘슈퍼자미’ 및 ‘ 다청’ 총 82개 품종이 속하였다. 제 III군과 제 IV군은 다른 군에 비하여 조생종 품종이 큰 비율을 차지하고 있으며 제 V군은 조생종 10개 품종, 중생종 29개 품종 및 만생종 5개 품종이 속하였고 제 VI군은 벼 18개 품종이 속하였는데, 그 중 조생종 품종 2개, 중생종 품종 15개, 만생종 품종 1개로 나타났다.
또한, Multibase program을 이용하여 시각적으로 분류한 집단의 경향을 알아보기 위해 주성분분석을 수행하였다. 최종 선발한 20개 SSR 마커를 이용하여 품종들의 구조적 관계를 확인한 결과는 Figure 4와 같다. 제1주성분은 7.59%, 제2주성분은 5.56%를 설명할 수 있었다. 주성분분석 결과 얻어진 243개 품종의 분류적 관계는 품종간의 뚜렷한 집구현상은 관찰되지 않았지만, 자포니카 계통(Orange)과 인디카 계통(Blue)으로 크게 2개의 집단으로 구분되었다.
따라서 본 연구에서 SSR 마커의 genotype에 의해 작성된 dendrogram을 분석해 볼 때 벼 품종의 생태형이 비슷하거나 품종육성에 이용된 교배모본의 계보가 유사한 품종이 동일한 그룹 내에 위치하는 것으로 분석되었다.
Principal component analysis (PCA) on two main subspecies of Asian cultivated rice (
벼 243개 품종에 대한 품종판별을 위한 최소 SSR 마커를 설정하기 위하여, 품종간 유전적 유연관계 분석에서 다형성을 보인 20개의 마커 중에서 밴드가 선명하고 PIC 값이 높은 7개 마커를 선정하였다. 총 대립인자 수는 130개였으며, 대립인자 수의 범위는 10 ~ 32개이었고, 평균 대립인자 수는 18.57이었다(
Table 5 . PowerMarker® Summary statistics output for the selected 7 SSR markers across 243 Korean rice varieties.
Marker | Major Allele Frquency | No. of Alleles | Gene Diversity | PIC |
---|---|---|---|---|
RM21 | 0.333 | 10.0 | 0.811 | 0.790 |
RM257 | 0.259 | 17.0 | 0.870 | 0.859 |
HsSSR01-52 | 0.440 | 14.0 | 0.717 | 0.679 |
RM333 | 0.222 | 32.0 | 0.876 | 0.865 |
RM580 | 0.338 | 18.0 | 0.816 | 0.797 |
RM1306 | 0.510 | 23.0 | 0.704 | 0.684 |
RM157 | 0.292 | 16.0 | 0.781 | 0.748 |
Table 6 . Varieties identified at each step using seven SSR markers in 243 Korean rice varieties.
Step | Marker | Identified varieties | No. of identified varieties | Percentage of identified varieties |
---|---|---|---|---|
Step 1 | RM333 +RM257 | Honggwang, Dunnaebyeo, Heukjinjubyeo, Hwanggeumchal, Heukseonchal, Sangjuchalbyeo, Ansanbyeo, Manchu, Manan, Saesangju, Hwanggeumbora, Namil, Jeokjinjuchal, Honong, Namcheonbyeo, Seolhyangchal, Geumobyeo1, Seonong12, Yoonnongchamssal, Seongjochal, Hangangchal1, Suan, Sanggol, Seonong15, Hanmaeum, Gangchan, Hanareum2, Daeanbyeo, Boseokchal, Seoan1, Sura, Hwabong, Jinsang, Cheongho, Haepyeongchal, Dongwon, Jinpum, Hongjinju, Sampyeong, Keunnun, Geuman, Jungmo1005, Haeoreumi, Cheongcheongjinmi, Cheongnam, Goami3, Mipung, Wonhwang, Mihyeong, Seopyeong, Heuknam, SaechucheongBIL-3, Hwasin1, Seonong8, Hyangnambyeo, Hwasinbyeo, Daeripjami, Goami, Geonganghongmi, Jinbaek, Cheongpungheukchal, Jungmo1004, Danmi, Jinsumi, Baekjinju1, Sintoheukmi, Jungmo1015, Dacheong | 68 | 29% |
Step 2 | Step1 +RM157 | Unjangbyeo, Cheongbaekchal, Taebong, Odae1, Durujinmi, Jagwangchal, Pyeongwon, Wolbaek, Sandeuljinmi, Geumyeong, Jungmo1007, Heukgawichal, Hwadongbyeo, Hyangmibyeo2, Jungmo1012, Wonhae, Josaengheukchal, Geumseong, Taeseong, Pungmi, Wonpum, Dasan1, Juanbyeo, Gancheokbyeo, Wonchu, Cheongdam, Manpung, Hyangmibyeo1, Jungan, Nongan, Wonmi, Hwaseonchalbyeo, Nokyang, Sinbaek, Yeongan, Samgwang, Daepyeong, Gwangan, Neomgeongbyeo, Noreunjachal, Seonong14, Haiami, Daeyabyeo, Seogan, Boseokheukchal, Hojin, Yangjobyeo, Goami2, Jungmo1013, Jongnam, Deurimi2, Seonong6, Yeonghaebyeo, Woncheong, Sinmyeongheukchal, Baekjinju, Nampyeongbyeo, Hoan, Seoeun, Daesanbyeo, Dongjinchal, Pyeongan, Pungmi1, Geumtap, Mokyang, Syupeojami | 67 | 28% |
Step 3 | Step 2 +RM580 | Seolbaek, Goun, Joan, Boseok, Hoban, Inwol, Sangsanbyeo, Geurubyeo, Manna, Jungmo1011, Samcheonbyeo, Junghwabyeo, Jinbong, Jopyeong, Wonpyeong, Daechan, Jungmo1010, Handeul, Orae, Areum, Dasan2, Jungsan, Manwol, Milkikwin, Onojjinoijji, Seomyeong, Gopum, Dasan, Saegyehwa, Jinbo, Samdeok, Haepyeong, Geumnambyeo, Hwamyeongbyeo, Migwang, Dongbo, Segyejinmi, Seojin, Daeripbyeo1, Sangok, Keunnunjami, Manmi, Hwaan, Nunbora, Hwajungbyeo, Dongjin2, Onnuri, Boramchan, Hwaranag, Nongho, Keunseom, Dami, Anmi, Malgeumi, Sindongjin, Nokwonchal, Anda, Seonong10, Seokjeong, Garak, Heukhyang, Seonong16, Moku | 61 | 25% |
Step 4 | Step 3 +RM1306 | Joun, Sinunbong1, Undu, Unmi, Jungmo1008, Naepungbyeo, Daejin, Jeokjinju, Manho, Jungmo1001, Joami, Gangbaek, Cheonga, Suryeojinmi, Heukgwang, Manjong, Dongjin1, Jungmo1006, Chinnong, Junam, Seonong9, Seolgaeng, Cheonghaejinmi, Jungmo1014, Wongwang, Aranghyangchalbyeo, Sujin, Jungmo1009, Sobi, Saenuri, Hwanggeumnodeul, Baekokchal, Yeonghojinmi | 35 | 14% |
Step 5 | Step 4 +RM21 | Joryeongbyeo, Munjang, Donghaejinmi, Dongan, Hwanambyeo, Geumobyeo2 | 6 | 2% |
Step 6 | Step 5 +HsSSR01-52 | Sambaekbyeo, Sangmi, Juan1, Goami4, Hwasambyeo, Hopyeong | 6 | 2% |
벼 243개 품종을 대상으로 단계별(6단계)로 품종을 판별한 결과는 Figure 5 및 Table 4에 나타내었으며, 각 단계별로 다양성이 높은 마커를 하나씩 추가로 조합하여 품종판별을 진행하였다. 1단계로 대립인자수가 가장 많고, 다양성지수가 가장 높았던 RM333과 RM257을 사용하여 판별한 결과 전체 품종의 29%의 비율을 나타내는 둔내벼, 흑진주벼, 황금찰 등 68개의 품종이 판별되었다. 2단계에서 다음으로 다양성이 높았던 RM157을 조합하여 판별한 결과 판별되지 않았던 175개 품종 중에서 운장벼, 청백찰, 태봉 등 67개(28%)의 품종이 판별되었고, 3단계에서는 RM580을 조합하여 판별한 결과 설백, 조안, 보석 등 61개(25%)의 품종이 판별되었다. 4단계에서 RM1306을 조합하여 판별한 결과 판별되지 않은 47개의 품종 중에서 조운, 신운봉1호, 운두 등 35개(14%)의 품종이 판별되었고, 5단계 RM21을 포함한 조합에서는 조령벼, 문장 등 6개(2%)의 품종이 판별되었다. 마지막으로 6단계에서는 HsSSR01-52를 조합하여 삼백벼, 상미 등 6개(2%)의 품종이 판별되어 벼 243개의 모든 품종이 판별되었다.
Diagrammatic display of variety identification at each step by a UPGMA dendrogram using seven SSR markers in 243 Korean rice varieties (See Table 6 for variety information)
이상의 결과와 같이 SSR 마커 7개로 국내에서 육성된 벼 품종 243개 중 243개(100%) 모든 품종의 판별이 가능함을 확인하였다. 따라서 본 연구에서 이용된 SSR 7개 마커는 한국 벼 품종에 대한 유전적 거리의 사전 예측, 품종보호 출원품종의 대조품종 선정과 구별성, 균일성, 안전성의 확인, 품종보호등록 품종의 특성 유지 확인에 매우 효율적으로 이용할 수 있을 것으로 여겨진다.
품종 육종가의 권리보호와 품질 안정화의 필요성에 따라 품종 판별 기술의 확립이 시급히 요구되는 실정이다. 최근 주요 작물에 대한 유전체 연구가 활발히 진행되고 있는데, 염색체 내의 단일염기서열 변이(SNP)를 탐색하고 이를 품종판별용 마커로 개발하여 품종별로 바코드화한 연구가 보고되고있다(Tian et al. 2015; Gao et al. 2016). 향후 SNP 기반의 벼 품종판별 체계와 본 연구에서 SSR 마커에 의해 구축된 품종별 DNA database와의 효율성이 비교, 분석된다면 벼 품종의 식별 정확도는 한층 더 높아질 것으로 사료된다.
벼 품종의 DNA profiling을 위하여 SSR 마커를 활용하여 한국 벼의 품종판별 기술 확립을 위하여 국내에서 육성된 벼 243개 품종에 대하여 최종 선발된 7개의 SSR 마커(RM21, RM257, HsSSR01-52, RM333, RM580, RM1306, RM157)를 이용하여 판별하였다. 판별용으로 이용된 SSR 마커 7개의 총 대립인자 수는 130개였으며, 대립인자 수의 범위는 10 ~ 32개이었고, 평균 대립인자 수는 18.57이었다. PIC 값은 0.679 (HsSSR01-52) ~ 0.895 (RM333)의 범위이었으며, 평균 PIC 값은 0.774이었다. SSR 마커 7개의 조합으로 6단계의 판별을 통해 총 243개 품종 중 243개 모든 품종의 구별이 가능하였다. 이와 같은 결과, 본 연구에 이용된 SSR 7개 마커는 한국 벼 품종의 판별과 순도유지에 매우 효율적으로 이용할 수 있을 것으로 여겨진다.
본 연구결과는 농촌진흥청 연구사업 (세부과제명: 유용유전자 도입 GM 이벤트의 조기육성 지원, 세부과제번호: PJ01131901)의 지원과 농림축산식품부의 재원으로 농림수산식품기술기획평가원의 농생명산업기술개발사업의 지원 (313043-03-1- CG000)을 받아 연구되었으며 이에 대한 감사를 표합니다.
Segregation of alleles of an SSR marker observed on 4% polyacrylamide gel in 243 Korean rice varieties. Numbers 1 ⟶ 243 refer to the list of varieties in Table 1. The numbers indicate the size of the molecular weight ladder (bp)
PCR amplification patterns of the HsSSR01-52 marker in 243 Korean rice varieties. Band patterns indicate the size differentiation by fragment analyzer gel electrophoresis
UPGMA dendrogram showing the relationship amomg 243 Korean rice varieties based on 20 SSR markers (See Table 5 for variety information)
Principal component analysis (PCA) on two main subspecies of Asian cultivated rice (
Diagrammatic display of variety identification at each step by a UPGMA dendrogram using seven SSR markers in 243 Korean rice varieties (See Table 6 for variety information)
Table 1 . List of 243 Korean rice varieties used in this study.
Code | Variety name | Type (J/T)z | Registration year | Cross Combination | Code | Variety name | Type (J/T) | Registration year | Cross Combination |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | Keumyeong | J | 2009 | Sanbaek/Iksan423//Sangju22 | 131 | Onnuri | J | 2005 | Milyang165/HR14732-B-67-2-3 |
2 | Durujinmi | J | 2010 | Suwon478/Odae | 132 | Wonkwang | J | 2000 | Seomjin Mutant |
3 | Manho | J | 2002 | Singeumo/Iksan423 | 133 | Wonmi | J | 2000 | Seomjin Mutant |
4 | Sandeuljinmi | J | 2006 | Sambaek/Yongseong12 | 134 | Wonhwang | J | 1998 | Milyang96//Iri390/Milyang5 |
5 | Samcheonbyeo | J | 1995 | Unbong/Fukei126 | 135 | Yunnongchamssal | J | 2008 | Dong poor rice/Glutinous rice |
6 | Unjangbyeo | J | 1994 | Unbong///Suwon244/Hwasetoramojji//Sangnam | 136 | Joryeongbyeo | J | 1992 | Gosihikari/Seonam//Milyang79 |
7 | Wonpyeong | J | 1999 | Hwaseong Mutant | 137 | Jongnam | J | 2001 | Milyang96/YR12734-B-B-22-2 |
8 | Jeokjinju | J | 2000 | Obong//Obong/Syare | 138 | Juan1 | J | 2005 | Ilpum/SR18392-HB683-104 |
9 | Josaengheukchal | J | 2004 | Dongbukna149/Sx864 | 139 | Jungmo1001 | J | 2004 | Cheolwon52/SR21049 |
10 | Joan | J | 2003 | Jinmi/jinbu10 | 140 | Jungmo1012 | J | 2007 | Sambaek/Ou329 |
11 | Jungmo1011 | J | 2010 | Suwon478/Unbong33 | 141 | Jungmo1014 | J | 2010 | Milyang207/Samgwang |
12 | Jinbong | J | 2000 | Jinmi/Unbong | 142 | Jungmo1009 | J | 2009 | YR22207//Iksan2443/Milyang165 |
13 | Taebong | J | 2000 | SR13330-13-3-5-2-1/Jinbu10 | 143 | Jungsan | J | 2000 | Sambaek/Milyang107 |
14 | Taeseong | J | 2002 | Cheolwon49/Jinbu10 | 144 | Cheongdam | J | 2006 | SR19200-HB826-34/Juan |
15 | Hwanggeumbora | J | 2006 | Jinbu/Odae//Fukei126 | 145 | Cheongho | J | 2004 | Iri407/Iri417 |
16 | Heukseonchal | J | 1999 | Sanghaehyanghyeolra Mutant | 146 | Pungmi | J | 2004 | Milyang165//YR16365Acp13/Iksan438 |
17 | Geurubyeo | J | 1997 | Suwon313/Cheolwon42 | 147 | Pungmi1 | J | 2005 | YR13616Acp1/Milyang122 |
18 | Geumseong | J | 2003 | Hajjeubosi/Hyangmi | 148 | Hangangchal1 | T | 2006 | Hangangchal/YR8208-20 |
19 | Dunnaebyeo | J | 1992 | SR11139-48-1/Suwon320 | 149 | Hanmaeum | J | 2004 | Milyang165//YR16365Acp13/Iksan438 |
20 | Manna | J | 2005 | Iksan438/Ilmi | 150 | Hanareum2 | T | 2010 | Milyang181/Milyang154 |
21 | Manchu | J | 2001 | Jinmi/Unbong12 | 151 | Haepyeong | J | 2000 | Milyang101/Akichikara |
22 | Sambaekbyeo | J | 1993 | Gosihikkari/TR2406-2-1-1//Hukkurikku115/Cheolwon29 | 152 | Haepyeongchal | J | 2004 | Haepeong Natural Mutant |
23 | Sangsanbyeo | J | 1993 | Sobaek/Daeseong | 153 | Hyangnambyeo | J | 1995 | Iri389/Dohoku144 |
24 | Sangjuchalbyeo | J | 1997 | YR4117-99-1-1-2-4/YR4200-2-3-2-2 | 154 | Hongjinju | J | 2006 | SR18164F2/Suwon383 |
25 | Seolbaek | J | 2010 | Suwon360/Geuru | 155 | Hwanambyeo | J | 1993 | Milyang95/Tamjin |
26 | Sinunbong1 | J | 2005 | Sangju/Unbong17 | 156 | Hwadongbyeo | J | 1997 | Daejin/SR13345-20-1 |
27 | Ansanbyeo | J | 1995 | Rax102-123/Seonam | 157 | Hwabong | J | 1998 | Milyang95/Iri390//Milyang101/Iri390 |
28 | Wonhae | J | 2007 | Dongjin Mutant | 158 | Hwasambyeo | J | 1996 | Milyang101/Iri389 |
29 | Wolbaek | J | 2010 | Milkikwin/Geuru | 159 | Hwaseonchalbyeo | J | 1992 | Inabawase/Dongjin |
30 | Inwol | J | 1998 | Fukei127/Unbong | 160 | Hwasinbyeo | J | 1995 | Iri390/Milyang110 |
31 | Joun | J | 2009 | SR14880-173-3-3-2-2-2/Unbong20 | 161 | Hwaan | J | 2000 | Suwon362/SR10778-2-2 |
32 | Jungmo1007 | J | 2009 | Sanbaek/Unbong19 | 162 | Hwajungbyeo | J | 1993 | SaSanisiki/Cheonma |
33 | Junghwabyeo | J | 1995 | Etznan126/Bokgang//Daeseong | 163 | Heukgawichal | J | 2008 | Iksan427/Gawichal |
34 | Cheongbaekchal | J | 2010 | SR20261-5-4-10/Jinbuchal | 164 | Geonganghongmi | J | 2010 | Sugary*2/Milyang152 |
35 | Hyangmibyeo | T | 1996 | IR841-76-1/Suwon334 | 165 | Goami | J | 2000 | Milyang95//Kimcheon poor rice/Ilpum |
36 | Goun | J | 2004 | Jinbu10/Jinbu17 | 166 | Geuman | J | 2002 | SR11878-14-4-1/Suwon345 |
37 | Namil | J | 2002 | Ilpum/Namyang7 | 167 | Geumobyeo2 | J | 1996 | Milyang96//YR6419Acp13/Palgong |
38 | Manan | J | 1998 | Milyang110/Milyang110/Yeongdeok7 | 168 | Namgangbyeo | J | 1997 | Milyang95/Milyang96 |
39 | Munjang | J | 1999 | Sangsan/Suwon397 | 169 | Nogyang | T | 2006 | Yongmun/IR67396-16-3-3-1 |
40 | Sangmi | J | 1998 | Sambaek/Ou316 | 170 | Daeripbyeo1 | J | 1993 | Niheunmasari ms/BG29 |
41 | Saesangju | J | 2001 | Junghwa/Sambaek | 171 | Daepyeong | J | 2002 | HR14028-AC-5/Milyang122 |
42 | Odae1 | J | 2005 | Ilpum/Jinbu10 | 172 | Dongwon | J | 2011 | - |
43 | Undu | J | 1998 | Odae/Jinbu13 | 173 | Manmi | J | 2002 | Milyang95//Bukryukbanna/Milyang95 |
44 | Wonpum | J | 2004 | Ilpum Mutant | 174 | Mogyang | J | 2010 | SR24592-HB2319/IR3165-B-6-1-1 |
45 | Jeokjinjuchal | J | 2010 | Sangnambat/Jeokjinju | 175 | Milkikwin | J | 2007 | Gosihikari Mutant |
46 | Jopyeong | J | 2010 | HR16683-46-3/HR18129-B-16 | 176 | Sampyeong | J | 2000 | Suwon345/SR11340-46-5-4-1 |
47 | Daechan | J | 2009 | Nongan/2*Suwon403 | 177 | Saechucheong | J | 1999 | Daeseong/5*Chucheong//Bonggwang/5*Chucheong |
48 | Jungmo1010 | J | 2009 | SR18390-9-7-2-5/IR66160-5-2-3-2 | 178 | Seonong15 | J | 2010 | Heukjinju/Floury rice |
49 | Heukjinjubyeo | J | 1997 | Yongjeong4/Segeum | 179 | Seolhyangchal | J | 1999 | Miyagaori/2*Suwon357 |
50 | Jakwangchal | J | 2007 | Jinbuchal/Jagwangdo | 180 | Seongjochal | J | 2008 | Wangchal Mutant |
51 | Hwanggeumchal | J | 2007 | Sakita/Jinbuchal | 181 | Suan | J | 2010 | HR20017-B-19-3-1/Iksan467 |
52 | Daeanbyeo | J | 1994 | Oseto/Seomjin | 182 | Sindongjin | J | 1999 | Hwayeong/YR13604ACP22 |
53 | Seomyeong | J | 2009 | Kyehwa21/Milyang165 | 183 | Aranghyangchalbyeo | J | 1997 | Sinseonchal/Tohoku144 |
54 | Seojin | J | 1996 | Aijji37/Sangpung | 184 | Onojjinoijji | J | - | |
55 | Juanbyeo | J | 1994 | Seolak/Gosihikkari//Samnam | 185 | Wonchu | J | 2001 | Chucheong Mutant |
56 | Hojin | J | 2000 | Hwayeong//Dongjin/Milyang95 | 186 | Jungan | J | 1999 | Namyang7/2*Hapcheon1 |
57 | Hwarang | J | 2003 | Iksan420/YR13616Acp1 | 187 | Jinbo | J | 2009 | Yeongdeok26/Gosihikari |
58 | Hwamyeongbyeo | J | 1997 | Hwayeong/SR14779-HB234-32 | 188 | Jinsang | J | 2008 | Yumetsukushi/Milkykwin |
59 | Nampyeongbyeo | J | 1997 | HR11735-82-1-5-5/Milyang95 | 189 | Garak | J | 2009 | Chucheong/Sinseonchal |
60 | Naepungbyeo | J | 1995 | Milyang97//OU316/Iri373 | 190 | Kwangan | J | 1998 | Namyang7/SR14779-HB234-31 |
61 | Dasan | T | 1995 | Suwon332/Suwon333 | 191 | Geumtap | J | 2008 | Sinseonchal//Juan/쌀사레 |
62 | Dasan1 | T | 2006 | Bangal//Yongju/Dasan | 192 | Noreunjachal | J | 2008 | Sinseonchal//Juan/쌀사레 |
63 | Daesanbyeo | J | 1996 | Milyang95/Suwon366 | 193 | Nunbora | J | 2006 | Iksan433/Miyadanamojji |
64 | Dongbo | J | 2010 | Yeongdeok19/Gosihikkari | 194 | Daeripjami | J | 2009 | C3GHi/Daerip1 |
65 | Dongan | J | 1996 | Milyang95/HR5119-12-1-5 | 195 | Dongjin1 | J | 2001 | Hwayeong/HR12800-AC21 |
66 | Dongjin2 | J | 2005 | Milyang165/Iksan438//HR14018-B-1-1/Iksan435 | 196 | Manwol | J | 2001 | Milyang120/Hwayeong |
67 | Dongjinchal | J | 1998 | SR11155-4-2/Doyonisiki//Milyang95 | 197 | Manjong | J | 2009 | Yeongdeok34/Nampeong |
68 | Donghaejinmi | J | 2006 | Milyang64/4*Milyang165 | 198 | Seonong14 | J | 2008 | Heukjinju/Geodae |
69 | Malgeumi | J | 2006 | Hwayeong/Aichi 76 | 199 | Sobi | J | 1999 | Hwayeong/YR13604ACP22 |
70 | Mikwang | J | 2009 | SR15926-10-2-3-3-3/Iksan431 | 200 | Yeongan | J | 2001 | Milyang122/YR13616 Acp1 |
71 | Mihyang | J | 1999 | Seomjin/Dongbuk144//IR392 | 201 | Jinpum | J | 1999 | SR14703-60-5-GH1/Suwon353 |
72 | Baekjinju | J | 2001 | Ilpum Mutant | 202 | Keunnun | J | 2005 | Ilpum Mutant |
73 | Boramchan | J | 2009 | HR21124-B-59/Kyehwa24 | 203 | Keunnunjami | J | 2007 | Heukjinju/Suwon425 |
74 | Saekyehwa | J | 2001 | Ilpum//Mangeum/Jyukeoi830 | 204 | Hopyeong | J | 2003 | Hitobebore/Hwajin |
75 | Seonong10 | J | 2005 | Hwacheong Mutant | 205 | Heukkwang | J | 2003 | Hwajin//Gilrimheukmi/Ilpum |
76 | Seonong16 | J | 2010 | Seonong8/Saengdongchal | 206 | Nongho | J | 1998 | Chukei1016/Milyang79 |
77 | Segyejinmi | T | 2009 | Milyang160/Yongju | 207 | Mipum | J | 2010 | Gosihikari//Kyehwa21/Junam |
78 | Sujin | J | 1999 | Milyang95//Milyang96/Milyang106 | 208 | Syupeojami | J | 2009 | C3GHi/EM76 |
79 | Woncheong | J | 2003 | Chucheong Mutant | 209 | Suryeojinmi | J | 2010 | Milyang182/SR21144-17-3-2 |
80 | Junam | J | 2000 | Hwayeong//Sangju/Ilpum | 210 | Heukhyang | J | 2000 | Mangeum/SX864 |
81 | Jungmo1013 | J | 2010 | Iksan469//Dongjin1/Iksan474 | 211 | Baekjinju1 | J | 2005 | Ilpum(MNU)-10-2-GH1-3/Seoan |
82 | Cheonga | J | 2006 | Ginuhikari/Yangju | 212 | Jungmo1015 | J | 2010 | Sindongjin/Milkikwin |
83 | Cheonghaejinmi | J | 2009 | Samjiyeon/SR14694-57-4-2-1-3-2-2//Iri402 | 213 | Saenuri | J | 2007 | Kyehwa/HR14026-B-68- 6-1-5 |
84 | Chinnong | J | 2010 | Iksan450/YR21258-GH3 | 214 | Yeonghojinmi | J | 2009 | Hiddeumeaborea/Junam |
85 | Keunseom | T | 2006 | Milyang165*3/Gosihikari | 215 | Hiami | J | 2009 | Jinmi Mutant |
86 | Pyeongan | J | 2003 | Iksan438/HR15003-69-B-3 | 216 | Dacheong | J | 2008 | Iksan450/YR21258-GH3 |
87 | Hyangmibyeo1 | T | 1993 | IR841-76-1/Suwon334 | 217 | Daeyabyeo | J | 1992 | Gwandong PL5/Gwandong PL3// Daecheong |
88 | Hoan | J | 1998 | Kanto149/Milyang95 | 218 | Deuraechan | J | 2008 | Milyang165//Sindongjin/YR19105Acp222 |
89 | Hwasin1 | J | 2005 | HR13185-B-B-100//Iri407/HR14732-B | 219 | Boseok | J | 2008 | Ginuhikari//HR19621AC6/Sobi |
90 | Heuknam | J | 1997 | Tamjin/Sanghaehyanghyeolna | 220 | Seogan | J | 2002 | Hr11752-11-14-4/HR10213 -11-3-5 |
91 | Gancheokbyeo | J | 1992 | Aichi37/Seomjin | 221 | Unmi | J | 2007 | Samcheon/HR17870 |
92 | Gangbaek | J | 2006 | Suwon345/DV85 | 222 | Jungmo1008 | J | 2010 | Iksan451/Sangju21 |
93 | Gangchan | J | 2010 | Iksan421/Suwon438 | 223 | Jinbaek | J | 2008 | HR15204-38-3//Milyang165/Iksan438 |
94 | Goami2 | J | 2002 | Ilpum Mutant | 224 | Honong | J | 2009 | Unbong31 Mutant |
95 | Goami4 | J | 2009 | Suwon464/Daean | 225 | Hwanggeumnodeul | J | 2007 | Milyang165/HR15151-B-21-3 |
96 | Gopumbyeo | J | 2004 | SR15225-B-22-1-2//54BC-68/Iri369 | 226 | Honggwang | J | 2009 | Chucheong/Sinseonchal |
97 | Geumnambyeo | J | 1994 | Jinju/Suwon346 | 227 | Goami3 | J | 2008 | Suwon464/Daean |
98 | Geumobyeo1 | J | 1995 | Chukri830///KantoPL5//Milyang79/Aichi65 | 228 | Danmi | J | 2009 | Sugary/Seomjin |
99 | Namcheonbyeo | T | 1995 | YR3299-34-2-2/Suwon318 | 229 | Mogwoo | J | 2009 | Dasan//Suwon431/IR71190-45-2-1 |
100 | Nokwonchalbyeo | J | 2007 | Nokmi Mutant | 230 | Baekokchal | J | 2009 | Dongjinchal/YR19700 |
101 | Nongan | J | 1993 | SR5204-30-2/Pungsan | 231 | Boseokheukchal | J | 2008 | SR18638-B=B-B-18-2/H31 |
102 | Dami | J | 2006 | Iksan438/Iksan426 | 232 | Joami | J | 2008 | Yukara/Tonggae112//Sambaek |
103 | Dasan2 | T | 2009 | Suwon450/SR21356 | 233 | Jungmo1004 | J | 2007 | Sugary/HwayeongAcp33 |
104 | Daejin | J | 1996 | Daeseong/Seomjin | 234 | Jungmo1005 | J | 2009 | Milyang165///Seomjin//Iksan438/Sangju13 |
105 | Deurimi2 | J | 2009 | SNDH-39/Junam | 235 | Jungmo1006 | J | 2009 | Samgwang/Nakdong |
106 | Manpung | J | 2000 | Nakdong//Iri390/Milyang111 | 236 | Jinsumi | J | 2008 | Milyang165//YR16195-B-B-B-21-1/Milyang169 |
107 | Boseokchal | J | 2004 | Hwayeong//Tamjin/2*Sinseonchal | 237 | Cheongcheongjinmi | T | 2009 | IR401/Ilpum |
108 | Samkwang | J | 2003 | Suwon361/Milyang101 | 238 | Cheongpungheukchal | J | 2009 | Sindongjin/Heukseonchal |
109 | Samdeok | J | 2002 | YR/12733-B-B-5-1/Milyang101 | 239 | Pyeongwon | J | 2007 | Jinbu19/Sanjiyeon4 |
110 | Sanggol | J | 2007 | Ilpum Mutant | 240 | Handeul | J | 2007 | Sangju/Tomoemasari//Geuru |
111 | Sangok | J | 2003 | Milyang101/YR8697 Acp 19 | 241 | Haeoreumi | J | 2008 | Milyang165/Haepyeong |
112 | Seonong12 | J | 2006 | Nampung//EM40/Nampung*2 | 242 | Hoban | J | 2007 | Hidomebore/Jinbu |
113 | Seonong6 | J | 2002 | Hwacheong Mutant | 243 | Cheongnam | J | 2009 | Ginuhikari/Milyang189 |
114 | Seonong8 | J | 2005 | Hwacheong Mutant | |||||
115 | Seonong9 | J | 2006 | Hwacheong Mutant | |||||
116 | Seoan1 | J | 2005 | Namyang9/Kyehwa7 | |||||
117 | Seoeun | J | 2008 | Hwacheong Mutant | |||||
118 | Seopyeong | J | 2003 | Hwayeong/HR11752 | |||||
119 | Seokjeong | J | 2001 | Namyang7/SR11340-30-4-1-3-2 | |||||
120 | Seolgaeng | J | 2001 | Ilpum Mutant | |||||
121 | Sura | J | 1998 | Suwon345/KantoPL 4//Suwon345 | |||||
122 | Sinmyeongheukchal | J | 2006 | Heuknam/Milyang153 | |||||
123 | Sinbaek | J | 2010 | Iksan469/HR23966-22-1-2 | |||||
124 | Sintoheukmi | J | 2008 | Heuknam/Milyang153 | |||||
125 | Areum | T | 1999 | YR3299-34-2-2/Suwon318 | |||||
126 | Anda | T | 1998 | SR11532-4/SR14502F2 | |||||
127 | Anmi | J | 2010 | Junam/IR65482-7-216-1-2//3*Junam | |||||
128 | Yangjobyeo | J | 1994 | HR7874-AC77/HR8140/AC59 | |||||
129 | Yeonghaebyeo | J | 1997 | Milyang101/Chucheong | |||||
130 | Orae | J | 2007 | Ilpum Mutant |
ZJ: Japonica type, T: Tongil type
Table 2 . Information of SSR markers used for discrimination of Korean rice varieties.
No. | SSR marker | Linkage group | Repeat motif | Allele No. | PIC | Size range(bp) | Forward primer(5’-3’) | Reverse primer(5’-3’) | Annealing Temperature (°C) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | RM493 | 1 | (CTT)9 | 12 | 0.87 | 210-248 | TAGCTCCAACAGGATCGACC | GTACGTAAACGCGGAAGGTG | 57 |
2 | HsSSR01-52 | 1 | (TTA) | 14 | 0.68 | 279-306 | ACACCATACCAATACGAAGG | ACACCGTACTGTTTATTGGG | 55 |
3 | RM580 | 1 | (CTT)19 | 11 | 0.82 | 206-234 | GATGAACTCGAATTTGCATCC | CACTCCCATGTTTGGCTCC | 52 |
4 | RM48 | 2 | (GA)17 | 25 | 0.82 | 202-216 | TGTCCCACTGCTTTCAAGC | CGAGAATGAGGGACAAATAACC | 55 |
5 | RM157 | 3 | (CT)11(TC)10 | 6 | 0.72 | 112-134 | CCTCCTCCTCACGAATCCCGCC | GGGCTTCTTCTCCGCCGGCTTC | 55 |
6 | RM307 | 4 | (AT)14(GT)21 | 7 | 0.83 | 124-176 | GTACTACCGACCTACCGTTCAC | CTGCTATGCATGAACTGCTC | 55 |
7 | RM241 | 4 | (CT)31 | 12 | 0.68 | 126-196 | GAGCCAAATAAGATCGCTGA | TGCAAGCAGCAGATTTAGTG | 52 |
8 | RM334 | 5 | (CTT)20 | 7 | 0.83 | 146-197 | GTTCAGTGTTCAGTGCCACC | GACTTTGATCTTTGGTGGACG | 52 |
9 | RM249 | 5 | (AG)5NN(AG)14 | 13 | 0.78 | 125-144 | GGCGTAAAGGTTTTGCATGT | GCTGACCTTCATGGCATCAT | 55 |
10 | RM204 | 6 | (CT)44 | 14 | 0.87 | 150-185 | GTGACTGACTTGGTCATAGGG | GGTACGAGAGCATGGCTAGC | 55 |
11 | RM253 | 6 | (GA)25 | 4 | 0.48 | 121-125 | TCCTTCAAGAGTGCAAAACC | GCATTGTCATGTCGAAGCC | 55 |
12 | RM276 | 6 | (AT)8A3(GA)33 | 7 | 0.84 | 85-153 | CTCAACGTTGACACCTCGTG | TCCTCCATCGAGCAGTATCA | 55 |
13 | RM1306 | 7 | (AG)18 | 21 | 0.84 | 97-140 | TGCCAATTACCTTCCCGTAC | TGCTCCGTATTGCTGCTATG | 55 |
14 | RM264 | 8 | (GA)27 | 5 | 0.48 | 155-165 | GTTGCGTCCTACTGCTACTTCT | GCTAATCATCGACACGGATC | 55 |
15 | RM257 | 9 | (CT)24 | 11 | 0.80 | 147-196 | CAGTTCCGAGCAAGAGTACTC | CATATGCCACGTCCGATCC | 55 |
16 | RM333 | 10 | (TAT)19(CTT)19 | 8 | 0.83 | 164-215 | GTACGACTACGAGTGTCACCAA | GTCTTCGCGATCACTCGC | 55 |
17 | RM21 | 11 | (GA)18 | 9 | 0.83 | 124-135 | ACAGTATTCCGTAGGCACGG | GCTCCATGAGGGTGGTAGAG | 55 |
18 | RM224 | 11 | (AAG)8(AG)13 | 11 | 0.79 | 117-155 | ATCGATCGATCTTCACGAGG | CCCGAATGCCTTTTATAGCA | 55 |
19 | RM286 | 11 | (GA)16 | 6 | 0.72 | 99-128 | GGCTTCATCTTTGGCGAC | CCGGATTCACGAGATAAACTC | 50 |
20 | RM117 | 12 | (AG)7 | 3 | 0.70 | 203-307 | CGATCCATTCCTGCTGCTCGCG | CGCCCCCATGCATGAGAAGACG | 52 |
Table 3 . PowerMarker® Summary statistics output for the selected 20 SSR markers across 243 Korean rice varieties.
Marker | Major Allele Frquency | No. of Allele | Gene Diversity | PIC |
---|---|---|---|---|
RM21 | 0.333 | 10.0 | 0.811 | 0.789 |
RM249 | 0.473 | 9.0 | 0.727 | 0.703 |
RM257 | 0.259 | 17.0 | 0.870 | 0.858 |
RM253 | 0.576 | 8.0 | 0.596 | 0.546 |
RM224 | 0.683 | 7.0 | 0.496 | 0.460 |
RM264 | 0.288 | 11.0 | 0.779 | 0.746 |
RM204 | 0.893 | 20.0 | 0.202 | 0.200 |
RM493 | 0.922 | 9.0 | 0.149 | 0.147 |
HsSSR01-52 | 0.441 | 14.0 | 0.717 | 0.679 |
RM307 | 0.885 | 12.0 | 0.215 | 0.212 |
RM276 | 0.901 | 6.0 | 0.182 | 0.172 |
RM333 | 0.222 | 32.0 | 0.876 | 0.865 |
RM117 | 0.486 | 7.0 | 0.577 | 0.486 |
RM580 | 0.338 | 18.0 | 0.816 | 0.797 |
RM241 | 0.659 | 11.0 | 0.528 | 0.493 |
RM334 | 0.877 | 13.0 | 0.230 | 0.228 |
RM48 | 0.724 | 11.0 | 0.450 | 0.423 |
RM1306 | 0.510 | 23.0 | 0.704 | 0.684 |
RM157 | 0.292 | 16. | 0.781 | 0.748 |
RM286 | 0.766 | 15.0 | 0.407 | 0.399 |
Mean | 0.576 | 13.5 | 0.556 | 0.532 |
Table 4 . Varietal composition of each group classified by the cluster analysis using the principal component scores.
Group | No. | Maturity | Variety name |
---|---|---|---|
I | 17 | MediumZ(17) | Baekokchal, Hwanggeumnodeul, Dongjinchal, Jinbaek, Garak, Goami, Cheonghaejinmi, Wonchal, Seonong8, Geonganghongmi, Hoan, Dongjin1, Seoeun, Daesanbyeo, Malgeumi, Dami, Geumtap |
II | 82 | Early(8) | Joan, Taebong, Jungmo1007, Taeseong, Heukjinjubyeo, Cheongbaekchal, Namil, Manan |
Medium(72) | Suan, Haepyeong, Heukgwang, Samdeok, Jongnam, Hwabong, Mihyeong, Seogan, Dongbo, Haeoreumi, Dongan, Donghaejinmi, Seojin, Samgwang, Keunnunjami, Seonong15, Manmi, Jinsumi, Dongjin2, Suryeojinmi, Boseokchal, Goami3, Boramchan, Chinnong, Daepyeong, Jungsan, Cheongnam, Deurimi2, Onnuri, Jinpum, Mokyang, Daeyabyeo, Manwol, Geuman, Seonong10, Hwanambyeo, Sujin, Geumobyeo2, Sobi, Aranghyangchalbyeo, Wongwang, Pungmi1, Hopyeong, Hwasambyeo, Junam, Seoan1, Anmi, Jungmo1009, Jungmo1014, Yeonghaebyeo, Seonong14, Sura, Mipung, Jinsang, Haepyeongchal, Hwamyeongbyeo, Boseokheukchal, Wonhwang, Geumobyeo1, Gancheokbyeo, Sangok, Sampyeong, Gangchan, Hwaan, Namgangbyeo, Geumnambyeo, Gopum, Daeanbyeo, Seolhyangchal, Hwaseonchalbyeo, Seokjeong, Nokyang | ||
Late(2) | Syupeojami, Dacheong | ||
III | 33 | Early(24) | Goun, Undu, Odae1, Pyeongwon, Hoban, Unmi, Wolbaek, Sambaekbyeo, Joryeongbyeo, Sangsanbyeo, Munjang, Geumyeong, Sangjuchalbyeo, Manchu, Samcheonbyeo, Jinbong, Jopyeong, Jungmo1012, Saesangju, Geumseong, Sangmi, jungmo1010, Handeul, Joami |
Medium(9) | Cheongdam, Cheonga, Jungan, Milkikwin, Onojjinoijji, Wonchu, Hyangnambyeo, Jungmo1004, Danmi | ||
IV | 49 | Early(24) | Honggwang, Joun, Seolbaek, Sinunbong1, Dunnaebyeo, Unjangbyeo, Hwanggeumchal, Boseok, Inwol, Naepungbyeo, Sandeuljinmi, Geurubyeo, Manna, Daejin, Jungmo1011, Wonpyeong, Hwadongbyeo, Wonhae, Jeokjinju, Daechan, Jungmo1001, Hwanggeumbora, Wonpung, Jeokjinjuchal |
Medium(24) | Orae, Juanbyeo, Gangbaek, Wonmi, Sanggol, Sinbaek, Jinbo, Hanmaeum, Migwang, Yeongan, Daeripbyeo1, Dongwon, Hongjinju, Gwangan, Manjong, Nunbora, Haiami, Goami2, Juan1, Goami4, Woncheong, Baekjinju, Seolgaeng, Deuraechan | ||
Late(1) | Baekjinju1 | ||
V | 44 | Early(10) | Jungmo1008, Wolbaek, Heukseonchal, Ansanbyeo, Heukgawichal, Junghwabyeo, Josaengheukchal, Manho, Pungmi, Honong |
Medium(29) | Manpung, Seomyeong, Saegyehwa, Cheongho, Hwajungbyeo, Keunnun, Noreunjachal, Jungmo1005, Cheongcheongjinmi, Jungmo1006, Hojin, Yangjobyeo, Jungmo1013, Hwarang, Nongho, Seonong6, Sinmyeongheukchal, Seopyeong, Nampyeongbyeo, Seonong9, Heuknam, Pyeongan, Sindongjin, Saechucheong BIL-3, Hwasin1, Hwasinbyeo, Daeripjami, Saenuri, Cheongpungheukchal | ||
Late(5) | Heukhyang, Sintoheukmi, Seonong16, Jungmo1015, Yeonghojinmi | ||
VI | 18 | Early(2) | Jagwangchal, Hyangmibyeo2 |
Medium(15) | Namcheonbyeo, Dasan1, Areum, Dasan2, Seonong12, Yoonnongchamssal, Hyangmibyeo1, Seongjochal, Nongan, Hangangchal1, Dasan, Hanareum2, Segyejinmi, Keunseom, Anda | ||
Late(1) | Moku |
ZEarly = Early flowering rice varieties; Medium = Medium flowering rice varieties; Late = Late flowering rice varieties
Table 5 . PowerMarker® Summary statistics output for the selected 7 SSR markers across 243 Korean rice varieties.
Marker | Major Allele Frquency | No. of Alleles | Gene Diversity | PIC |
---|---|---|---|---|
RM21 | 0.333 | 10.0 | 0.811 | 0.790 |
RM257 | 0.259 | 17.0 | 0.870 | 0.859 |
HsSSR01-52 | 0.440 | 14.0 | 0.717 | 0.679 |
RM333 | 0.222 | 32.0 | 0.876 | 0.865 |
RM580 | 0.338 | 18.0 | 0.816 | 0.797 |
RM1306 | 0.510 | 23.0 | 0.704 | 0.684 |
RM157 | 0.292 | 16.0 | 0.781 | 0.748 |
Table 6 . Varieties identified at each step using seven SSR markers in 243 Korean rice varieties.
Step | Marker | Identified varieties | No. of identified varieties | Percentage of identified varieties |
---|---|---|---|---|
Step 1 | RM333 +RM257 | Honggwang, Dunnaebyeo, Heukjinjubyeo, Hwanggeumchal, Heukseonchal, Sangjuchalbyeo, Ansanbyeo, Manchu, Manan, Saesangju, Hwanggeumbora, Namil, Jeokjinjuchal, Honong, Namcheonbyeo, Seolhyangchal, Geumobyeo1, Seonong12, Yoonnongchamssal, Seongjochal, Hangangchal1, Suan, Sanggol, Seonong15, Hanmaeum, Gangchan, Hanareum2, Daeanbyeo, Boseokchal, Seoan1, Sura, Hwabong, Jinsang, Cheongho, Haepyeongchal, Dongwon, Jinpum, Hongjinju, Sampyeong, Keunnun, Geuman, Jungmo1005, Haeoreumi, Cheongcheongjinmi, Cheongnam, Goami3, Mipung, Wonhwang, Mihyeong, Seopyeong, Heuknam, SaechucheongBIL-3, Hwasin1, Seonong8, Hyangnambyeo, Hwasinbyeo, Daeripjami, Goami, Geonganghongmi, Jinbaek, Cheongpungheukchal, Jungmo1004, Danmi, Jinsumi, Baekjinju1, Sintoheukmi, Jungmo1015, Dacheong | 68 | 29% |
Step 2 | Step1 +RM157 | Unjangbyeo, Cheongbaekchal, Taebong, Odae1, Durujinmi, Jagwangchal, Pyeongwon, Wolbaek, Sandeuljinmi, Geumyeong, Jungmo1007, Heukgawichal, Hwadongbyeo, Hyangmibyeo2, Jungmo1012, Wonhae, Josaengheukchal, Geumseong, Taeseong, Pungmi, Wonpum, Dasan1, Juanbyeo, Gancheokbyeo, Wonchu, Cheongdam, Manpung, Hyangmibyeo1, Jungan, Nongan, Wonmi, Hwaseonchalbyeo, Nokyang, Sinbaek, Yeongan, Samgwang, Daepyeong, Gwangan, Neomgeongbyeo, Noreunjachal, Seonong14, Haiami, Daeyabyeo, Seogan, Boseokheukchal, Hojin, Yangjobyeo, Goami2, Jungmo1013, Jongnam, Deurimi2, Seonong6, Yeonghaebyeo, Woncheong, Sinmyeongheukchal, Baekjinju, Nampyeongbyeo, Hoan, Seoeun, Daesanbyeo, Dongjinchal, Pyeongan, Pungmi1, Geumtap, Mokyang, Syupeojami | 67 | 28% |
Step 3 | Step 2 +RM580 | Seolbaek, Goun, Joan, Boseok, Hoban, Inwol, Sangsanbyeo, Geurubyeo, Manna, Jungmo1011, Samcheonbyeo, Junghwabyeo, Jinbong, Jopyeong, Wonpyeong, Daechan, Jungmo1010, Handeul, Orae, Areum, Dasan2, Jungsan, Manwol, Milkikwin, Onojjinoijji, Seomyeong, Gopum, Dasan, Saegyehwa, Jinbo, Samdeok, Haepyeong, Geumnambyeo, Hwamyeongbyeo, Migwang, Dongbo, Segyejinmi, Seojin, Daeripbyeo1, Sangok, Keunnunjami, Manmi, Hwaan, Nunbora, Hwajungbyeo, Dongjin2, Onnuri, Boramchan, Hwaranag, Nongho, Keunseom, Dami, Anmi, Malgeumi, Sindongjin, Nokwonchal, Anda, Seonong10, Seokjeong, Garak, Heukhyang, Seonong16, Moku | 61 | 25% |
Step 4 | Step 3 +RM1306 | Joun, Sinunbong1, Undu, Unmi, Jungmo1008, Naepungbyeo, Daejin, Jeokjinju, Manho, Jungmo1001, Joami, Gangbaek, Cheonga, Suryeojinmi, Heukgwang, Manjong, Dongjin1, Jungmo1006, Chinnong, Junam, Seonong9, Seolgaeng, Cheonghaejinmi, Jungmo1014, Wongwang, Aranghyangchalbyeo, Sujin, Jungmo1009, Sobi, Saenuri, Hwanggeumnodeul, Baekokchal, Yeonghojinmi | 35 | 14% |
Step 5 | Step 4 +RM21 | Joryeongbyeo, Munjang, Donghaejinmi, Dongan, Hwanambyeo, Geumobyeo2 | 6 | 2% |
Step 6 | Step 5 +HsSSR01-52 | Sambaekbyeo, Sangmi, Juan1, Goami4, Hwasambyeo, Hopyeong | 6 | 2% |
Ho Bang Kim・Hye-Young Lee・Mi Sun Lee・Yi Lee・Youngtae Choi・Sung-Yeol Kim・Jaeyong Choi
J Plant Biotechnol 2023; 50(1): 207-214Shipra Kumari · Young-Sun Kim · Bashistha Kumar Kanth · Ji-Young Jang · Geung-Joo Lee
J Plant Biotechnol 2019; 46(3): 158-164Kang Hee Cho, Bong Hee Han, Jeom Hwa Han, Seo Jun Park, Se Hee Kim, Han Chan Lee, Mi Young Kim, and Myung-Su Kim
J Plant Biotechnol 2018; 45(4): 382-391
Journal of
Plant BiotechnologySegregation of alleles of an SSR marker observed on 4% polyacrylamide gel in 243 Korean rice varieties. Numbers 1 ⟶ 243 refer to the list of varieties in Table 1. The numbers indicate the size of the molecular weight ladder (bp)
|@|~(^,^)~|@|PCR amplification patterns of the HsSSR01-52 marker in 243 Korean rice varieties. Band patterns indicate the size differentiation by fragment analyzer gel electrophoresis
|@|~(^,^)~|@|UPGMA dendrogram showing the relationship amomg 243 Korean rice varieties based on 20 SSR markers (See Table 5 for variety information)
|@|~(^,^)~|@|Principal component analysis (PCA) on two main subspecies of Asian cultivated rice (
Diagrammatic display of variety identification at each step by a UPGMA dendrogram using seven SSR markers in 243 Korean rice varieties (See Table 6 for variety information)