한국콩연구회

콩, 맥류 야생종과 잡곡 재래종의 유전적 다양성 평가 및 유용형질 탐색

Evaluation of Genetic Diversity and Search for Valuable Traits in Wild Soybean, Barley, Wheat and Native Minor Cereal Germplasms

주관연구기관 : 영남대학교

연구책임자 : 박의호

발행년월 : 2011-01

주관부처 : 농촌진흥청

원문

http://www.ndsl.kr/ndsl/commons/util/ndslOriginalView.do?dbt=TRKO&cn=TRKO201400000479&rn=&url=&pageCode=PG06

연구개발 결과

1. 제1세부연구과제 : 야생콩 유전자원의 분자유전학적 다양성 평가와 유용형질 발굴

영남대에서 이미 보유하고 있던 계통 및 새로 수집한 야생콩 1,565계통을 대상으로 기본적인 종실특성 조사를 하였고 400계통의 순계분리를 완료하였다. Vigna spp.도 국외에서 도입 및 국내 수집을 통하여 574점의 유전자원을 확보하였다. 야생콩 222계통의 oligosaccharide 함량과 249계통의 isoflavone 함량 및 SDS-PAGE를 이용한 1,044계통의 단백질 pattern을 분석하였고 95계통의 종피 특성을 조사하여 hard seed 특성이 없는 계통을 발굴하였고 SSR marker를 이용하여 500계통의 유전적 다양성을 분석하였으며, 추후 활용 가치가 높은 유망자원을 제시하였다. 평가가 완료된 야생콩 계통들은 국립농업유전자원센터에 저장 의뢰하였다.

2. 보리 유전자원의 분자유전학적 다양성 평가와 유용형질 탐색

외국으로부터 야생보리 유전자원 100계통을 도입하여 형태적 특성을 조사하고 발아기·유묘기 내염성을 검정한 결과 우수한 유전자원(WBDC21, WBDC23, WBDC31, WBDC4, WBDC61)을 선발하였으며 종실 내 β-glucan 함량을 분석한 결과 1.97~10.05%의 범위에 평균 6.3%로 나타났다. RAPD분석을 이용하여 야생보리 60계통의 유연관계를 분석하여 4개군으로 구분하였으며 (야생보리 x 재배종보리) 교잡집단에서 12개 양적형질에 대한 16개의 새로운 QTLs를 확인하였다. 일본 오까야마대학에서 역도입한 우리나라 재래종보리 368계통의 농업적 형질을 조사하였고 4점의 재래종 보리를 사료용 육성소재로 선발하였으며 300계통의 주요 작물학적 특성과 영상자료를 만든 뒤 자료집 출간하였다.

3. 제2협동연구과제 : 프로테오믹스를 이용한 밭작물 유용형질 탐색 및 밀 합성 유용 변이체 개발

국제밀옥수수연구소로부터 합성품종 500점을 도입하였으며 국내외 연구기관으로부터 분양 받은 야생밀 유전자원 212계통의 농업형질을 평가하고 합성품종 개발을 위해 (청계밀 x PI613281) 등 63조합의 인공교배 및 세대촉진을 실시하였다. 야생종 2배체 밀과 듀럼밀의 AA, BB, DD, AABB게놈으로부터 총 146개의 단백질이 동정되었는데 에너지 및 물질대사에 관련 단백질(16%)과 종자 저장단백질(21%)이 가장 많았다. 야생종 2배체 밀은 게놈 조성과 유전자 차이에 따라 발현되는 단백질이 달랐으며, MALDI-TOF/MS 및 LCQ-MS를 이용하여 동정한 결과 각각 총 213개, 총 1,569개의 단백질이 동정되었는데, AA 게놈에서는 밀 품질, BB 게놈에서는 스트레스와 재해저항성, DD 게놈에서는 에너지 관련 단백질이 많이 동정되었다. 붉은색, 녹색, 흰색, 검은색 계통의 밀 중 검은색 계통의 rutin 함량이 가장 높았으며, 재배종밀 자원을 이용해 스트레스 관련 유전자를 탐색하기 위하여 단백질 해석을 하였는데 abiotic stress 관련 단백질은 345개, biotic stress 관련 단백질은 185개를 동정하였다.

4. 제3협동연구과제 : 잡곡 재래종 유전자원 특성평가 및 자원화 연구

잡곡류 26계통을 국내외로부터 수집하였으며 재래종 조 368, 기장 348, 수수 560, 팥 280, 녹두 443계통에 대한 작물학적 특성을 조사하였다. 조와 기장은 식물체의 영상자료도 구축하였는데 이를 바탕으로 재래종 조 유전자원 특성집과 재래종 기장 유전자원 특성집을 발간하였다. 조, 기장, 수수의 안토시아닌, 페놀, 항상화능 등을 분석하여 작물 종류 및 계통간 비교하였는데 수수의 평균치가가장 높았다. . RAPD 표지인자에 의한 조 136, 기장 137계통의 유전적 다양성과 유연관계를 분석하였으며 동일하게 조 365, 기장 345, 수수 178계통을 분석하여 핵심집단을 작성하였다.

5. 제4협동연구과제 : 야생콩과 보리 유전자원의 농업적 특성평가

영남대학교, 국립농업유전자원센터, 미국농무성, 북해도대학으로부터 총 1,639 야생콩 계통의 유전자원을 분양받아 pure line 재배를 하면서 특성조사를 실시하였다. NIR을 이용하여 분석한 결과 종실 단백질과 지방 함량 평균이 각각 45.2 및 8.0%였다. 유전학적 다양성을 21개 SSR 마커를 이용하여 분석하였고 모집단의 모든 대립인자를 가지는 439개로 구성된 핵심집단을 작성하였다. 특성평가가 완료된 야생콩 유전자원 709점 및 야생콩 DNA 1,272점을 국립농업유전자원센터에 저장하였다. 국내외 연구협력기관으로부터 분양받은 야생보리 494점의 유전자원에 대해 농업형질 특성조사를 실시하였으며 SSR 마커를 이용하여 모집단을 대표할 모든 대립인자를 함유하는 435개로 이루어진 핵심집단을 작성하였다. ICARDA에서 도입된 야생보리 유전자원 349점의 영상자료를 구축하였으며 이들도 국립농업유전자원센터 입고하였다