한국콩연구회

유전체정보기반 콩 품종육성 및 가공제품 개발

Development of soybean cultivars and soy products based on genome-wide association study

주관연구기관 : 국립식량과학원

연구책임자 : 김율호

발행년월 : 2015. 02

주관부처 : 농촌진흥청

원문

http://www.ndsl.kr/ndsl/search/detail/report/reportSearchResultDetail.do?cn=TRKO201500010180

연구개발 결과

○ 콩 분자육종플랫폼 구축을 위해 대풍 등 34품종의 전장유전체 정보를 해독하였다. 이를 통해 Variation Block(VB) 기반의 Indel 마커(4bp 이상) 17,127 개를 개발하였다. 또한 유용 QTL 탐색을 위한 황금/대풍 F9세대 RILs 620계통을 육성하였다.

○ 콩 분자육종플랫폼 활용에서는 수량 관련 유용 VB 탐색, 종자크기 및 이소플라본 함량 관련 QTL

탐색 등 VB 기반의 질적형질 탐색 방법(variation block association study, VBAS)을 구축하고 대풍의 제색 개량 등 맞춤형 품종개발에 활용하였다.

○ 품종 인식을 위한 바코드시스템 개발에서는 VB 기반의 Indel 마커 202개를 활용한 바코드시스템과

이를 구동하는데 필요한 프로그램을(MyCrops_soybean) 개발하고 산업체에 기술이전하였다.

○ 대풍 및 황금 콩에서의 종자 발달단계에 따른 전사체 발현비교를 RNA-Seq을 통해 다양한 novel transcript와 alternative splicing 발굴하였다. 황금콩에서 대풍 종실 외관 특성 개량을 위한 유용 유전 자 탐침의 주요한 후보군으로서 DHN 유전자의 과발현을 동정 하였으며, 유전자의 기능 분석(종실외관 개선, 재해내성 및 생산성 증대)은 형질전환 효모균주 및 벼 형질전환체에서 확인하였다.

○ 종자발달단계별 RNA-Seq을 통한 이소플라본 합성 유전자의 발현 변화를 측정하였으며, 그에 따른 품종간의 이소플라본 성분 분석을 수행하였다. 이소플라본의 항산화 효과 및 매커니즘 분석은 효모 균주를 통해 실시하였다.

○ 황금 콩에서의 저온스트레스 하에서 단백질체 분석을 통한 다양한 스트레스 반응유용 유단백질의 발현 변화를 확인하였다.

○ Vegetative stage에서의 (V1) 품종간(신팔달 2호, 신기, 백운, 대풍, 황금)의 유전자 발현분석을 RNA-Seq을 통해 수행 완료하였으며, 동일한 조건에서의 품종 간의 단백질체 분석을 LC-ESI-MS/MS를 통해 수행하였다. 전사체 및 단백질체 결과의 비교 분석을 통한 품종별 특이 유전 자의 발현을 동정하였다.

○ 초다수성 집단을 이용한 Sequencing based genetic map의 작성 및 장려품종들의 염기서열 변이 정보의 확보 및 수량 관련 QTL 및 유전자의 확인을 위해 풍산나물콩, SS2-2, SS404-T5-76, 대원콩, 신팔달콩2호 등 국내 우량콩 품종 resequencing 수행하였다. 대원콩xS404-T5-76(high-yield line) 의 유전자 지도 작성를 위한 F6세대 recombinant inbred line (RIL) 육성하였다.

○ 초다수성 콩 계통의 육성을 위해 교배조합별 SSD에 의한 F5세대 RIL 육성하였다. 양질 다수성 콩품 종 육성 연구에서는 우량 콩 계통육성, 양질 다수성 계통 생산력검정시험 및 지역검정실험을 통해 우량 다수성 나물용 콩 품종을 기술이전하였다.

○ 최종 선별된 콩 품종 또는 유효성분의 생리활성(암예방/체중조절/피부미용/심혈관질환 예방 효능) 관련 분자표적 단백질 규명연구에서 콩 아이소플라본인 daidzein의 대사체인 7,3’,4’-THIF의 미백 효능 관련 작용기전 및 분자표적을 규명한 결과, 7,3’,4’-THIF를 세포주에 처리시, AKT/mTOR/GSK3beta signal은 활성화되고 MKK3/6/p38/MSK 및 PKA signal은 억제되는 것으로 확인하였다. 7,3’,4’-THIF 가 alpha-MSH와 경쟁적으로 MC1R과 결합한다는 것을 computer modeling을 이용하여 규명하였다.