Capsicum baccatum 종내 교잡에서 SNP 분자표지를 이용한 유전자 지도 작성 :Construction of a Genetic Map Using SNP Markers in an Intraspecific Capsicum baccatum Population

이예린

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이예린 (전북대학교, 전북대학교 일반대학원)

지도교수: 이준대

발행연도: 2015

저작권: 전북대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (7)

2018

NGS 및 HRM 분석을 이용한 8배체 딸기 고밀도 유전자지도 작성

이예린 , 이준대 한국원예학회 학술발표요지 2018.05 학술대회자료

8배체 딸기의 NGS 기반 고밀도 유전자지도 작성 및 역병균(Phytophthora cactorum)에 의한 crown rot 저항성 QTL 분석

이예린 농학과 2018.01 학위논문

생물검정을 이용한 딸기(Fragaria×ananassa Duch.) 유전자원의역병균(Phytophthora cactorum)에 의한 crown rot 저항성 평가

이예린 , 장원석 , 남명현 외 1명 한국육종학회지 2018.01 학술저널

2017

8배체 딸기에서 SNP 분자표지를 이용한 유전자 지도 작성

이예린 , 정규미 , 이진훈 외 4명 한국원예학회 학술발표요지 2017.05 학술대회자료

SNP 분자표지를 이용한 8배체 딸기(Fragaria × ananassa Duch.) 유전자지도 작성

이예린 , 이준대 한국육종학회지 2017.01 학술저널

2016

딸기 품종의 역병(Phytophthora cactorum) 저항성 분석

이예린 , 정규미 , 김해인 외 1명 한국원예학회 학술발표요지 2016.05 학술대회자료

2015

Capsicum baccatum 종내 교잡에서 SNP 분자표지를 이용한 유전자 지도 작성

이예린 원예학(원예학) 2015.01 학위논문

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고추 재배 중 가장 큰 피해를 일으키는 병은 탄저병으로써, 병 발생이 심한 해에는 연중 생산량의 약 10% 이상의 수확량이 감소된다. 우리나라 주요 재배종인 Capsicum annuum에서는 탄저병 유전자원이 없어 탄저병 발병 시 뾰족한 대책수단이 없다. 이러한 문제점을 보완하기 위해 C. baccatum ''PBC81''을 C. annuum과 종간 교잡하여 탄저병에 강한 품종을 육성, 보급하였다. 최근에는 C. baccatum ''PBC81''보다 더 다양한 탄저병 균주범위에 대해서 저항성을 보이는 C. baccatum ‘PI594137’이 보고되었으나, 현재까지 이에 대한 QTL 분석이 이뤄지지 않았다. 이는 C. baccatum과 C. annuum의 종간 후대에서는 종간잡종 불화합성으로 인해 유전자 지도 작성 시 필요한 집단을 얻기 힘들기 때문이다. 따라서 이러한 문제점을 극복하기 위해 C. baccatum을 종내 교잡하여 유전자지도를 작성하였다. 탄저병에 이병성인 C. baccatum ‘Golden aji’와 탄저병에 저항성인 C. baccatum ‘PI594137’을 교잡하여 얻은 F1을 자가수정하여 F2 분리집단 93개체를 유전자지도 작성에 사용하였으며, 양친의 대량 염기서열 분석(NGS)을 통해 찾은 SNP를 바탕으로 HRM 분자표지를 개발하였다. 총 555개의 HRM 분자표지 용 프라이머를 디자인하였으며, 그 중 45.3%인 275개만이 실제로 다형성이 존재하였고, 이를 이용하여 유전자 연관 지도를 작성할 수 있었다. 염색체 1, 5 및 6번을 제외한 나머지 염색체는 하나의 연관군으로 연결되었으며, 총 연관거리는 1,057cM이며, 20개의 연관군을 형성하였다. 표준 유전체로 사용된 C. annuum의 물리적 지도와 본 실험에서 작성한 C. baccatum의 유전적 지도를 비교하였을 때, 염색체 2, 4, 5, 6, 7, 10, 11 및 12의 경우는 약간의 역위가 있었지만 전반적으로 synteny가 잘 유지되는 것을 확인 할 수 있었다. 본 연구에서 2개의 전좌를 발견하였으며, 첫 번째 염색체 1과 8의 사이의 전좌 경우는 본 연구 이전에 wild C. annuum, C. frutescens 그리고 C. chinense 등에서도 전좌가 나타난다는 보고가 있다. 두 번째 염색체 3과 9번 사이의 전좌의 경우는 본 연구에서 처음 발견한 것으로, 이로 인해 C. annuum과 C. baccatum 사이에 종간불화합이 일어나는 것으로 판단된다.
본 연구 결과는 C. baccatum 종내에서의 최초의 유전자 지도 작성이라는 큰 의미가 있다. 이를 이용하여 탄저병 저항성 QTL 탐색에 활용될 수 있을 것이며, 또한 C. baccatum의 de novo sequencing 작성에 기초 자료로도 활용이 가능할 것이다.

Anthracnose caused by Colletotrichum spp. is one of major diseases causing great damages in pepper. Among them C. acutatum is responsible for 98.2% of anthracnose isolates in green and red peppers. Recently, the anthracnose resistance in Capsicum baccatum ‘PBC81’ has been successfully introduced into C. annuum, which is the main species of cultivated pepper varieties in Korea, and some of the anthracnose resistant cultivars are commercially available. More recently, however, a new resource of anthracnose, C. baccatum ‘PI594137’, is being used because of its broader-spectrum resistance to several Colletotrichum isolates than C. baccatum ‘PBC81’. Therefore, it is required that QTL analysis about anthracnose resistance of C. baccatum ‘PI594137’ is performed. In this study I constructed a genetic map of the intraspecific C. baccatum since its construction is very difficult due to incompatibility between C. annuum and C. baccatum. A total of 93 F2 segregating individuals were used for genetic mapping, which were derived from self-fertilization of F1, a hybrid between the C. baccatum ‘Golden aji’ as a maternal and susceptible parent and the C. baccatum ‘PI594137’ as a paternal and resistant parent. High resolution melting (HRM) markers have developed based on single nucleotide polymorphisms (SNPs) found through next-generation resequencing. I designed 555 primer sets for HRM markers. Among them only 45% (257 HRM markers) were recognized as polymorphic markers. The genetic linkage map was constructed using 275 HRM markers, and the map showed 20 linkage groups with 1,057cM of linkage distance. Each chromosome has one linkage group except for chromosomes 1, 5, 6, and 8. The genetic map of C. baccatum constructed in this study was compared with a physical map of C. annuum used as a reference genome. I found that small chromosomal inversions occurred on chromosomes 2, 4, 5, 6, 7, 10, 11 and 12 but their overall synteny were maintained. I also found that two chromosomal translocations occurred, i.e., between chromosomes 1 and 8 and between chromosomes 3 and 9. The former translocation has been already reported in other Capsicum species including wild C. annuum, C. frutescens, and C. chinense. The translocation between chromosomes 3 and 9, however, is reported here for the first time to our knowledge. I assume that chromosomes 3 and 9 are responsible for genomic incompatibility in interspecific hybrids of C. annuum and C. baccatum. I expect that our first construction of the genetic linkage map for the intraspecific C. baccatum will be utilized to analyze anthracnose resistance QTL, as well as to provide a basis for studying C. baccatum.

Introduction 1
Literature Reviews 4
Materials and Methods 15
Results 18
1. Next generation resequencing (NGS) of parents
2. SNP discovery and filtering
3. Design of SNP (HRM) markers
4. Selection of polymorphic SNP (HRM) markers
5. Construction of a genetic map
6. Comparison of chromosome structures between C. annuum and C. baccatum
Discussion 42
References 44
적 요 56

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