Genotyping-by-sequencing 기법을 이용한 사시나무(Populus davidiana) 유전연관지도 작성 및 양적형질 유전자좌 탐색 (Construction of Genetic Linkage Map and Identification of Quantitative Trait Loci in Populus davidiana using Genotyping-by-sequencing)

서지정보

· 발행기관 : 한국산림과학회
· 수록지 정보 : 한국산림과학회지 / 112권 / 1호 / 40 ~ 56페이지
· 저자명 : 김수비, 김양길, 이다영, 이혜진, 강규석

초록

사시나무속 수종은 생장이 빠르고 우수한 탄소흡수 능력을 보여주며, 환경정화 효과가 큰 수종으로 이상기후 및환경오염 문제에 대응하는 기후적응성 품종개발 및 육종집단 조성에 적합하다. 따라서 유전연관지도 작성 및 양적형질 유전자좌 탐색을 통하여 포플러 육종을 신속하게 진행할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 차세대 염기서열 분석기술 방법인genotyping-by-sequencing 기법을 이용해 인공교배 차대에 대한 고밀도 유전연관 지도를 작성하였다. 또한 사시나무의 수고와 근원경 생장 그리고 해충피해에 대한 회복력 형질을 조사하여 유전연관지도에 위치한 양적형질 유전자좌를 탐색하였다. 서울대학교 학술림에 조성된 사시나무 4년생 육종집단(오대19 × 봉현4 인공교배 차대집단)에서 수고 및 근원경 생장을조사하였으며, 식엽성 해충인 꼬마버들재주나방 유충의 피해를 받은 후 이에 대해 회복 능력을 조사하였다. 잎 시료의DNA 추출 후 5개 microsatellite 마커를 이용하여 유전자형을 확인하였으며 친자로 확인된 개체만을 연구재료로 사용하였다. 친자 확인이 완료된 시료의 DNA는 제한효소를 이용해 절단하였으며, 이렇게 얻은 DNA 조각들은 GBS 라이브러리로제작하여 염기서열을 분석하였다. 분석된 결과는 Populus trichocarpa를 참조유전체로 하여 정렬하였다. 정렬된 SNP 마커는 총 58,040개였으며, 그 가운데 17,755개의 SNP 마커를 유전연관지도 작성에 사용하였다. 유전연관지도는 19개의 연관군으로 나누어졌으며, 전체 길이는 2,129.54 cM으로 나타났다. 조사된 세 가지 형질에 대한 양적형질 유전자좌 분석을 실시한 결과, 수고와 근원경 생장과 연관된 양적형질 유전자좌는 찾을 수 없었으나 전장유전체연관연구(GWAS)를 통하여 4 번 연관군(염색체)에 해충피해 회복력과 관련이 있을 것으로 추정되는 유전자를 확인하였다.

영어초록

Tree species within the Populus genus grow rapidly and have an excellent capacity to absorb carbon, conferring substantial ability to effective purify the environment. Poplar breeding can be achieved rapidly and efficiently if a genetic linkage map is constructed and quantitative trait loci (QTLs) are identified. Here, a high-density genetic linkage map was constructed for the control pollinated progeny using the genotyping-by-sequencing (GBS) technique, which is a next-generation sequencing method. A search was also performed for the genes associated with quantitative traits located in the genetic linkage map by examining the variables of height and diameter at root collar, and resilience to insect damage. The height and diameter at root collar were measured directly, while the ability to recover from insect damage was scored in a 4-year-old breeding population of aspen hybrids (Odae19 × Bonghyeon4 F1) established in the research forest of Seoul National University. After DNA extraction, paternity was confirmed using five microsatellite markers, and only the individuals for which paternity was confirmed were used for the analysis. The DNA was cut using restriction enzymes and the obtained DNA fragments were prepared using a GBS library and sequenced. The analyzed results were sorted using Populus trichocarpa as a reference genome. Overall, 58,040 aligned single-nucleotide polymorphism (SNP) markers were identified, 17,755 of which were used for mapping genetic linkages. The genetic linkage map was divided into 19 linkage groups, with a total length of 2,129.54 cM. The analysis failed to identify any growth-related QTLs, but a gene assumed to be related to recovery from insect damage was identified on linkage group (chromosome) 4 through genome-wide association study.

참고자료

· 없음