Classification of Asian pears (Pyrus spp.) using standard set of microsatellite reference alleles : 표준 microsatellite 마커를 이용한 동양배의 분류 :

Seolah Kim

자료유형: 학위논문

저자정보: Seolah Kim (충북대학교, 충북대학교 대학원)

지도교수: 김대일

발행연도: 2015

저작권: 충북대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수1

초록· 키워드

배는 경제적으로 중요한 과수의 하나이며 유전자원으로서의 가치가 높아지고 있다. 이에 따라, 배의 유전적 다양성을 보존하기 위한 방법의 하나로 배 유전자원 집단이 전 세계적으로 만들어지는 추세이다. 하지만 배의 식별이 제대로 이루어지지 않아, 배 유전자원을 이용하는 데는 아직 큰 어려움이 있다. 이러한 문제를 바로잡고 효율적인 유전자원 집단의 운영을 위하여 세계의 여러 유전자원 연구기관에서는 microsatellite marker를 이용하고 있으며, 배 유전자원 검사를 위한 표준 microsatellite marker가 배 유전자원의 정확한 확인과 분류에 효과적임이 증명되었다.
따라서 본 연구에서는 형태적 형질을 관찰하지 않고, 열두 개의 microsatellite marker를 이용하여 배 기본종과, 재배종인 동양배들을 식별하는 작업을 수행하였으며, 이와 아울러 이 분자표지들을 한국 재래배에 적용하여 DNA 프로파일 데이터를 구축하였다. 이 자료들로 효율적인 국내 배 유전자원 관리를 위한 데이터베이스를 구축할 수 있을 것으로 생각된다.
배 기본종, 재배종 동양배 및 국내 재래배와 유연관계를 결정하는 데 기준을 제공한 표준품종을 포함한 89개의 배 유전자원을 본 실험에 사용하였다. 본 연구에 사용된 12개의 microsatellite marker는 배 유전체를 전반적으로 포함하고 있을 뿐 아니라 다형성이 확인되어 실재 배 유전자원 관리에 사용되고 있는 분자표지로 선발 되었다.
전체 89개의 배 유전자원들은 열 두개의 microsatellite marker를 적용하였을 때, 혈통을 따라 품종 구분이 이루어 지는 것을 확인할 수 있었다.
배 기본종의 품종 구분에 적용한 결과, 기존에 보고된 유연관계와 유사한 결과를 재확인할 수 있었다. 또한 동양배 재배종의 품종구분에 있어서는 알려진 혈통에 따라, 그리고 기존에 보고된 문헌과 비슷하게 그룹화되는 것이 유연관계도상에서 확인되었다. 기존에 알려진 문헌이 적은 한국 재래배에 이 열두 개의 분자표지를 적용 시, 29개의 재래배는 3 개의 그룹으로 분리되었다. 첫 번째 그룹은 P. calleryana로 특징지어 질 수 있었으며 이 그룹에는 한국의 콩배류가 포함되었다. 두 번째 그룹은 P. pyrifolia로 특징 지어졌으며, 이 그룹은 두 개의 소 그룹으로 나뉘었다. 첫 번째 소 그룹은 기존에 P. pyrifolia로 알려진 개체를 제외하고 ‘나주청배’, ‘순창구림돌배’, ‘안동묵배’, ‘안동당실리’, ‘나주돌배’ 가 포함되어, 본 개체들은 P. pyrifolia 일 것으로 추정된다. 두 번째 소 그룹은 ‘청당로리’와 ‘평창수향리’가 포함되어 있었는데, ‘청당로리’의 경우 기존의 문헌에서 P. pyrifolia나 P. ussuriensis로 분류되지 않는다고 알려져 있었으며 ‘평창수향리’는 P. ussuriensis로 알려져 있어, 이 두 품종은 P. pyrifoia의 유전자가 혼입되었을 것으로 생각되었다. 세 번째 그룹은 P. ussuriensis로 특징지어졌으며 기존에 보고된 바가 없으며, 본 그룹에 포함된 ‘괴산황배’, ‘안동청실리’, ‘공주청실리’, ‘예천청배’등은 P. ussuriensis일 것으로 생각된다. ‘울릉청배’는 이전의 문헌에서 P. pyrifolia에 포함된다고 알려져 있었는데, ‘울릉청배 A’ 와 달리 ‘울릉청배 B’는 P. ussuriensis 그룹에서 발견되어 P. ussuriensis의 유전자가 유입된 것으로 생각되었다.
본 연구 결과로 microsatellite marker 표준집단의 효율성을 재확인 하였으며 이번 연구에서 얻어진 DNA 프로파일 데이터는 핵심 유전자원 구축에 사용될 수 있을 것으로 생각되었다.

Pear (Pyrus spp.) is one of the most economically important temperate fruit species in the world. As an effort to maintain of genetic diversity, germplasm collections are constructed all over the world. However, utilization of the genetic resources in germplasm collection is compromised by mis-identification (Evans, 2014a). To correct the problem, germplasm researching institutes are using microsatellite markers for identification cultivars and management of germplasm collection. Furthermore, identification and classification of pear germplasm with a set of microsatellite markers were reliable and proven the effectiveness.
This study was performed to identify primary species and Asian pear accessions without observing of morphological characteristics and to make pear DNA fingerprint data of Korean native pears by using 12 microsatellite markers, additionally, to set a database for accurate and efficient management of Korean pear collection.
In total, 89 pear accessions which contained 7 primary pears, 51 Asian pear accessions, 29 Korean pears and 2 reference pears were used for the research. The 12 microsatellite primers were selected. The markers amplified with the primers cover whole pear genome and they were proven their polymorphism and practically in use. Result from the study, all pear accessions were successfully classified along with their pedigrees. Distribution of primary pears in this study was similar to previous taxonomic results. Classification of Asian pears was also successfully mingled following parentage. Korean pears were classified into 3 groups. Group I was characterized by P. calleryana and Korean pea pears were found. Group II was characterized by P. pyrifolia. This group was divided into 2 small groups. ‘Najucheongbae’, ‘Sunchanggulimdolbae’, ‘Andongmookbae’, ‘Andongdangsilri’ and ‘Najucheongbae’, in the first small group, were presumed to be P. pyrifolia. The second small group consisted of ‘Cheongdangrori’ and ‘Pyeongchangsuhyangri’. The two accessions were assumed to be a hybrid of P. pyrifolia and the other cultivar. Group III was characterized by P. ussuriensis Maxim. ‘Goesanhwangbae’, ‘Andongcheongsilri’, ‘Gongjucheongsilri’ and ‘Yecheoncheongbae’ were assumed to be P. ussuriensis. Contrary to ‘Ulreungdocheongbae A’, ‘Ulreungdocheongbae B’ was classified as P. ussuriensis group. Consequently, P. ussuriensis gene might be flowed into ‘Ulreungdocheongbae B’. The result from this research reverified efficiency of a standard set of microsatellite markers and the data will useful for developing a core collection.

#과수 #분자유전

INTRODUCTION 1
MATARIALS AND METHODS 7
1. Plant materials 7
2. DNA extraction 14
3. Selection and synthesis of microsatellite markers 15
4. Polymerase chain reaction (PCR) 17
5. Electrophoresis 17
6. Capillary electrophoresis 18
7. Statistical analysis 19
7-1. Analysis of microsatellite markers 19
7-2. Principle component analysis (PCA) 20
RESULTS 21
1. Classification of primary pear species and Asian pears with the 12 microsatellites 21
1-1. Marker analysis with 7 primary species, 5 Asian pears and 2 reference pears 21
1-2. Classification of 7 primary pear species, 5 Asian pears and 2 reference pears 25
1-3. PCA with 7 primary pear species, 5 Asian pears and 2 reference pears 27
1-4. Marker analysis with 51 Asian pears, 2 primary pear species and 1 reference pear 29
1-5. Classification of 51 Asian pears, 2 primary pear species and 1 reference pear 38
1-6. Parentage analysis of 51 Asian pears, 2 primary pear species and 1 reference pear using 12 microsatellites 42
1-7. PCA with 51 Asian pears, 2 primary pear species and 1 reference pear 46
2. Classification of Korean native pears with the 12 microsatellites 51
2-1. Marker analysis with 29 Korean native pears, 4 Asian pears, a primary pear species and a reference pear 51
2-2. Classification of 29 Korean native pears, 4 Asian pears, a primary pear species and a reference pear 58
2-3. PCA with 29 Korean native pears, 4 Asian pears, a primary pear species and a reference pear 62
DISCUSSION 66
CONCLUSION 74
LITERATURE CITED 77
ABSTRACT IN KOREA 87

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