첫째, germplasm 자원의 동정과 분류
분자 표기 기술은 종질 자원의 지문도를 신속하게 구축하여 종질 자원의 감정 및 분류, 우수한 종질 자원의 지적재산권 보호 및 핵심 종질창고 건설에 더욱 객관적인 근거를 제공한다.
(1) 조천고추와 북호호의 감별
조천고추와 북조천고추는 형태적으로 비슷하다. 고추는 식물분류학에서 오랫동안 논쟁을 벌여 온 것은 조천고추와 북조천고추가 두 가지 다른 종인지 아니면 같은 종 중 두 가지 다른 유형인지를 논하고 있다. 미국 뉴멕시코 주립대학의 연구원들은 Random Amplified Polymorphic DNA, 무작위로 증폭다형성 DNA (Random Amplified Polymorphic DNA) 마크 분석을 통해 북한 아티 초크 계열 간의 평균 유전적 유사성 계수가 0.85, 북한 아티 초크 계열 간의 평균 유전적 유사성 계수가 0.80 인 것으로 나타났다. 이 강력한 증거에 따르면 그것들 사이의 형태적 차이, 잡종 후손의 번식력이 감소했다는 사실을 결합해 조선과 북조선은 서로 다른 두 종이라고 생각한다.
(2) 재배 고추 기원센터와 2 차 생센터의 유전적 다양성 비교.
재배 고추 (C. Annumvar.annuum) 는 멕시코에서 유래한 것으로 15 세기에 항해가 콜럼버스에서 유럽으로 가져온 후 아시아와 아프리카로 퍼졌다. 아시아, 중앙유럽, 남유럽, 아프리카는 후추의 하위센터로 여겨진다. 네팔은 고추를 광범위하게 재배하여 현지 농민들이 대량의 현지 품종을 보존하였다. RAPD 마크의 클러스터 분석에 따르면 유전적 유사성 계수가 0.80 으로 설정되면 네팔의 모든 지역 독주가 모이는 반면 멕시코의 독주는 8 개의 다른 그룹 (Bl 과 Bosland, 2002) 으로 나눌 수 있다. 이는 대륙간 이주로 네팔 후추 군체가 진화 병목 현상을 겪고 유전적 배경이 좁다는 것을 보여준다. 우리나라 호남, 운남, 쓰촨, 섬서성에도 많은 지방품계가 있는데, 우리나라 고추 육종의 주요 유전 재료이다. 네팔의 사례는 우리나라 고추 종질 자원 연구에 영감을 주어야 한다. 즉, 중국특색 고추 종질 자원을 수집하는 동시에 고추 기원센터 멕시코 종질 자원 수집을 중시해야 한다. 기원센터는 더 풍부한 유전자 풀을 가지고 있기 때문이다.
둘째, 고추 분자 마커의 유전지도
유전지도는 유전육종 연구의 기초도구이자 종질자원 중 유익한 유전자, 특히 수량성 유전자를 발굴하는 청사진이다. 분자 표지가 탄생하기 전에는 옥수수 토마토 등 소수의 작물만이 상대적으로 완전한 유전지도를 가지고 있었다. 분자 마커의 탄생은 유전지도 작성에 큰 편리함을 제공한다. 고추 분자 유전지도의 건립은 모델 작물 토마토와의 친연 관계 덕분이다. 토마토와 고추의 비교 유전학 연구에 따르면, 고추의 게놈 진화가 크게 재조직되어 고추의 게놈이 토마토보다 3 ~ 4 배 크고 유전자의 서열 차이가 크지만, 이 두 가지 가지과 작물의 유전자 내용은 매우 비슷하다. 테스트된 모든 토마토 cDNA 프로브는 고추 게놈 DNA (Tanksley 등 1988) 와 교배할 수 있다. 이 프로브의 RFLP 마크는 고추 분자 유전지도의 골격을 형성한다. 지금까지 연구원들은 10 장의 고추의 분자 유전지도를 발표했지만, 가장 대표적인 것은 코넬대학과 프랑스 농업과학원이 발표한 두 장의 지도이다.
코넬 대학지도 (CU-Map) 에 사용된 집단은 일년생 황색 × 북오미자 종간 교잡한 F2 세대 집단이다. 이 지도에는 1 1 개 대련 잠금 그룹 (76.2 ~ 192.3 cm) 과 2 개의 작은 체인 그룹 (19./; 이 지도와 감자지도를 통해 이 세 가지 중요한 가지과 작물의 진화를 일으키는 염색체 재편성의 유형과 횟수를 파악해 이 세 작물의 같은 조상의 이론지도를 재건했다. 이 염색체 재정렬에는 5 개의 전좌, 10 개의 팔 내 역위, 2 개의 팔 내 역위, 4 개의 염색체 분리/연합이 포함됩니다. 지도층의 양친들 사이에도 세 개의 염색체가 재정렬되었다. CU-MAP*** 는 RFLP, RAPD, AFLP (확장 단편 길이 다형성) 및 아이소 자임 (isoenzyme) 을 포함한 677 개의 마커를 1.8cM 당 평균 1 개라고 표시했습니다 이 표시 밀도는 후추에 이상적입니다.
프랑스 농업과학원 INRA-MAP 에서 사용하는 세 집단은 모두 일년생 호밀풀 종내 교잡군으로, 두 개의 DH (쌍반수체) 집단 (HV-H3×Vania 와 PY- 다년생 ×Yolo Wonder) 과 한 개의 F2 집단 (YC-) 을 포함한다. 재래식 육종에 사용된 종질 자원은 주로 일년생 호밀초에서 비롯되기 때문에 종내 교잡지도는 육종에 실제로 사용되는 유전자 은행을 분석하는 데 더 잘 사용될 수 있으며 육종 서비스에 분자 표시를 직접 제공할 수 있다. 예를 들어, 이 세 집단 중 한 명은 CMV 와 전염병에 부분적으로 저항하고 다른 한 명은 이 두 가지 중요한 질병에 매우 민감하다. HV 와 PY 는 DH 그룹이며 영구 그룹에 속합니다. 그들은 여러 해 동안 다양한 양적 특성의 유전을 반복해서 관찰할 수 있다. Palloix 박사를 비롯한 프랑스 농업원 고추육종팀도 YC 집단을 영속 RIL (근교계 재편) 군으로 전환하여 항역병이라는 중요한 수량성 (Palloix, 개인통신) 을 연구할 예정이다. * * *, PY 및 YC 지도에는 각각 543 개, 630 개, 208 개의 마크 포인트 (RFLP, RAPD, AFLP, PCR, 동료 효소 및 형태 마크 포함) 가 표시되어 있습니다. 이 세 가지 지도를 통합하여 12 개의 대련 잠금군이 포함된 통합지도를 작성하였으며, 일배체 고추의 염색체 수와 일치하며, CU-MAP 의 연구 결과와 비슷하며, 이 통합지도와 토마토 지도의 관계는 매우 복잡하다 (Lefebvreet Al., 2002)
원예 특성을 제어하는 많은 유전자나 수량성부위 (QTL) 는 분자 표기 유전지도 (표 26- 1) 에 위치해 있으며, 내병성, 성숙도, 수컷 불임성, 매운맛, 과일색, 과일무게, 과일모양 지수와 같은 원예성 등이 있다. 이는 MAS (Markup Aided Selection) 를 통해 많은 특성에 대한 생식 자원 개선 및 혁신을 위한 조건을 제공합니다.
표 26- 1 고추에 위치해있는 유전자 또는 양적 특성 부위
표 26- 1 고추의 위치 유전자 또는 양적 특성 부위 (계속)-1
3. germplasm 자원의 개선과 혁신에 분자 보조 스크리닝의 응용
종질 자원 중 유익한 유전자를 이용하는 방법에는 표형 선택과 유전자 선택 (Tanksley 와 McCouch, 1997) 의 두 가지가 있다. 표형 선택법은 고추 항근결선충 육종과 같은 단일 유전자 제어성 육종에 성공했다. 그러나 성상 감정 제한으로 인해 표형 선택은 제한된 수의 유전자만 조작할 수 있다. 대부분의 중요한 고추 수량 원예성 (예: 생산량, CMV, 시들어가는 병, 과일성 등) 에 대해서는 표형 선택 방법에 큰 한계가 있어 많은 유익한 유전자가 누락될 수 있다. 유전자 선택법은 여러 유전자 부위를 동시에 선택할 수 있으며, 묘목 단계에서 선택할 수 있으며, 종질 자원 개량 혁신 (특히 유전적 복잡한 양적 특성의 개선) 의 효율성과 타당성을 높일 수 있다. 유전자 선택의 전제는 두 가지가 있다: 하나는 높은 커버율, 고밀도 분자 마커 유전지도이다. 두 번째는 이 지도에서 선택할 유전자와 수량성 부위를 교정하는 것이다. 다음 세 가지 예는 유전자 선택이 종질 자원 개량과 혁신에 어떻게 적용되었는지를 보여 준다.
(1) 세포질 수컷 불임 회복 유전자
고추의 세포질 수컷 불임은 교잡제종의 효율성과 순도를 높여 생산에 광범위하게 응용할 수 있다. CMS 의 출산 회복은 주 유전자와 마이크로유전자에 의해 제어되며 온도와 같은 환경 조건의 영향을 받는다. 회복계는 고추에서는 찾을 수 있지만 대과형 피망에서는 찾을 수 없다. 회복 유전자를 대과형 피망에 도입하는 과정에서 불임계와 교잡하여 회복 유전자의 존재를 결정해야 한다. 연구에 따르면 표현형 선택을 통해 대과형 피망 회복계를 만드는 것은 매우 어려운 것으로 나타났다. 중국 농업과학원 채소화훼연구소 고추육종팀은 2 1 호우고추 (rfrf) 와 샹탄 만고추 (rfRf) 의 F2 그룹을 이용해 주효회복 유전자 Rf 와 연결된 분자표시 (장 등, 2000) 를 선별했다. 두 개의 RAPD 마크와 Rf 체인: OP 13 1400 은 0.34cM 만 이 주 유전자에서 멀리 떨어져 있습니다. OW 19800 은 Rf 반대편에 있으며 유전 거리는 8. 12cM 입니다. 시험용 피망 품종에는 이 두 가지 표시가 없다. 이 두 가지 표시를 이용하여 고추의 주요 육육 회복 유전자를 피망으로 옮길 수 있다.
프랑스 농업과학원과 협력하여 출산회복을 수량성으로 다년생 () × Yolo Wonder () 집단이 구축한 분자표 유전지도 (왕 등, 2004) 에 배치했다. 주요 회복 유전자는 고추의 6 번 염색체에 위치하고 있으며, 4 개의 마이크로효과 유전자가 위치한다. 그 중 하나의 마이크로효과 유전자는 2 번 염색체에 위치하여 매운맛을 조절하는 유전자 (Pun 1) 와 밀접하게 연결되어 있는데, 이는 고추 계통의 회복계 빈도가 높은 이유를 설명한다. 또한 유지계 Yolo Wonder 도 육아 회복을 높일 수 있는 마이크로효과 유전자가 있다는 사실을 밝혀냈는데, 이는 출산회복이 초친적 우위를 가지고 있음을 보여준다. 이러한 결과는 높은 불임성 불임과 높은 회복성 회복계를 창조하는 데 중요한 지도의 의의가 있다.
(2) 오이 모자이크 바이러스에 대한 내성
CMV 는 고추에서 가장 심각한 병해 중 하나로 심각한 꽃잎 증상, 잎이 뒤틀려 열매의 상품성을 손상시킬 수 있다. CMV 저항성은 전형적인 수량성이며, 지금까지 CMV 에 완전히 저항하는 재료는 발견되지 않았다. 그러나 고추를 재배하는 야생품과 관련 야생종에서 약간의 항성이 발견되었다. 이 물질들의 CMV 에 대한 내성이나 내성은 주로 세 가지 메커니즘이 있다: 1 바이러스가 숙주 세포에 침입하는 것을 억제한다. ② 바이러스 번식을 억제한다. ③ 바이러스 운동을 억제한다. 또한 중국의 CMV 항원 물질에는 또 다른 CMV 내성 메커니즘, 제 2 판 도끼, 즉 병 후 회복 가능 (Palloix, 개인통신) 이 있다. 육종을 통해 이러한 항성 메커니즘을 통제하는 유전자를 겹치게 하는 것은 높은 항성 품종을 얻는 필연적인 방법이다.
Cnta 등은 다년생 식물 바이러스의 침입을 억제하는 QTL 을 3 번 염색체와 12 에 올려놓는다. 8 번 염색체의 TG66 유전자좌 자체는 저항성을 제공하지 않지만 12 번 염색체의 QTL 과 상위 상호 작용한다. 이 세 유전자좌 * * * 는 57% 의 표현형 변이 (Cnta 등, 1997) 를 설명했다. 피망 자교계인 바니아는 바이러스의 장거리 이동을 부분적으로 억제할 수 있는데, 이 저항은 주로 염색체 65438 의 주 QTL-CMV 12+02 에서 제공된다. 표형 감정 방법에 따르면, 이 QTL 은 45 ~ 63.6% 의 표형 변이 (Cnta et al, 2002) 를 설명했다. Parrella 등, 2002 년). Palloix 등은 Vania 가 바이러스 침입에 저항하는 능력은 낮지만 바이러스 운동을 억제하는 능력은 높다는 것을 관찰했다. 반면에, 일년 내내. 육종 결과, 이 두 가지 항병 매커니즘이 다른 QTL 을 결합한 재료가 큰 초친우세 (Palloix, personal communication) 를 갖고 있는 것으로 나타났다.
Ben Chaim 등은 염색체 1 1 에 또 다른 다년생 항CMV QTL 인 CMV11을 포지셔닝했다. 이 QTL 은 TMV 항성 유전자 L 과 연결되어 있지만 거부기에 있어 CMV 항성과 TMV 감성이 일년 내내 관련이 있음을 보여준다. 다년생 식물에서 염색체 3, 4, 8 에 대한 CMV 저항성의 QTL 은 과일 무게를 조절하는 QTL 체인 (FW 3.2, fw4. 1 및 fw8. 1) 과 연결되어 있습니다. 이렇게 하면 회교 과정에서 다년생 소과중량 QTL 이 CMV 항성의 QTL 과 함께 환생 친본 (Ben Chaim et al., 200 1) 으로 임포트된다. 이러한 연쇄 부담을 깨기 위해서는 분자 표시를 사용하여 밀접하게 연결된 QTL 을 정확하게 배치하고 더 큰 회교 집단에서 재구성 식물을 선별해야 합니다.
(3) 전염병에 대한 저항력
역병은 고추에서 가장 심각한 토전 병폐이다. 현재 국제고추 육종계에서 인정한 내병성이 가장 강한 재료는 멕시코의 작은 과일형 지방종 Criollo de Morelos 334(CM334) 입니다. 프랑스 농업과학원의 Palloix 팀은 이 항원을 상세히 연구하고 6 개의 QTL:phyto. 4. 1, Phyto.5. 1, Phyto.5.2 를 확인했다. 2066 년 이 가운데 Phyto.5. 1 과 Phyto.5.2 도 다년생, H3 등 다른 고추 라인에도 존재한다. 이제 긴밀하게 연결된 PCR 마크 D04 를 통해 식물 5.2(Quirin 등, 2005) 를 선택할 수 있습니다.
CM334 는 이미 각국 육종 연구기관과 종자 회사에서 항병 종질 자원이나 상업화 육종을 높이는 데 널리 사용되고 있다. Thabuis 등 (2004) 은 분자마크를 이용해 환생 육종 방안을 비교해 내병성을 CM334 로 옮기는 효율성을 비교한 결과 고선택 압력 하에서 내병성 QTL 이 쉽게 손실되지 않는다는 것을 발견했다. 수년간의 노력 끝에 Palloix 팀은 역병에 강한 우수한 피망 품종 (개인통신) 을 배출했다. 이 재료들의 도입은 우리나라의 항병 육종 수준을 신속하게 높일 수 있는 기회를 제공했다.
칠오' 에서' 구오' 의 빠른 발전을 거쳐 우리나라 고추 육종은 새로운 병목에 직면하고 있다. 고추 종질 자원의 수집, 감정, 개량, 혁신이 부족해 육종 연구가 성공하지 못했기 때문이다. 유전자 변형 고추의 어려움으로 분자 표지 보조 육종은 이미 육종 효율을 높이는 중요한 생명공학 수단이 되었다. 그러나 세포질 수컷 불임의 회복을 제외하고 분자 표기 기술은 우리나라 고추 유전 연구에서 아직 작용하지 않았다. 분자표기 기술의 고추 육종과 종질 자원 활용에 관한 연구를 강화하기 위해, 분자표기를 통한 중국 고추 핵심 종질 자원 라이브러리 구축, 분자표기 유전지도 작성, 중요한 특성의 분자 유전 메커니즘 연구, 분자표기 보조 육종의 실제 응용 등 많은 기초작업이 있다. 이러한 작업의 구현은 미국, 프랑스, 이스라엘 및 기타 국가의 선진 연구 결과를 참고하고 토마토, 감자, 담배 및 기타 가지 작물 유전체학의 최신 발전에 세심한주의를 기울여야하며 국내 고추 생식 질 자원 연구, 분자 생물학 연구 및 육종 연구 단위의 공동 협력과 즐길 수있는 혁신 연구 시스템이 필요합니다.