애호박(C. moschata)에서 흰가루병 저항성에 대한 QTL 분석 및 연관 분자표지 개발

• Published in: Weon'ye gwahag gi'sulji Vol. 38; no. 5; pp. 717 - 729
• Main Authors: 박범석(Beom-Seok Park), 장시영(Siyoung Jang), 유의수(Yeisoo Yu), 최경자(Gyung Ja Choi), 강병철(Byoung-Cheorl Kang), 서상기(SangKi Seo)
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국원예학회HST 01.10.2020; 한국원예학회
• Subjects: 농학; Genotyping-by-sequencing (GBS); 유전자 이입; 단일염기다형성(SNP); 유전체 재염기서열; SNP (single nucleotide polymorphism); introgression; whole genome re-sequencing
• ISSN: 1226-8763; 2465-8588
• DOI: 10.7235/HORT.20200065

이 연구에서는 우리나라의 중요 박과 작물인 애호박(동양계 호박, Cucurbita moschata)의 재배와 생산에 큰 피해를 주는 흰가루병(Podosphaera xanthii)의 저항성 유전자좌를 연구하였다. 홍익바이오(주)의 애호박 육종 소재 중에서 흰가루병 감수성계통(TG201, ♀)과 저항성 계통(TG10, ♂)을 선정하고, 교배를 통하여 F2 집단을 만들었다. 그 중에 204개체를 대상으로 흰가루병 검정, GBS(genotyping-by-sequencing) 분석, SNP 유전지도 작성, QTL 분석을 수행하였다. 흰가루병 저항성 유전자좌는 TG10의 염색체 3번의 6.9 ‑ 7.3Mb 부분에 매핑되었다. 그리고 양친 유전체의 이 400kb 영역 내의 DNA 삽입/결실(indel)을 조사하고 7세트의 PCR 분자표지를 제작하였으며 F2 개체, 육종 소재 및 시판 품종을 대상으로 그 유효성을 검증하였다. 또한 실험에 사용된 애호박 양친의 유전체 염기서열 정보를 생산하고 해독하여 단일염기다형성(SNP) 분석을 수행하였다. 흰가루병 저항성 애호박 품종 육성 가계에 근거한 비교유전체 분석을 통하여 TG10이 갖고 있는 흰가루병 저항성 유전자좌 영역은 C. okeechobeensis subsp. martinezii로부터 이입된 염색체 토막의 일부임을 밝혔다. 본 연구에서 생산된 애호박 유전체정보와 SNP 변이 데이터, 흰가루병 저항성 유전자좌 정보와 indel PCR 분자표지는 박과 식물의 연구와 개발에 유용하게 이용될 것으로 기대된다. Cucurbita moschata, an economically and nutritionally important vegetable in Korea, is seriouslydamaged in fruit quality and productivity by powdery mildew fungus (Podosphaera xanthii). Tounderstand genetic bases of the powdery mildew disease resistance, an F2 population was developedfrom a cross between TG201 (C. moschata, susceptible, female parent) and TG10 (resistant, maleparent) heirloom from Hongikbio Inc. Randomly selected 204 F2 individuals were assayed againstpowdery mildew pathogen, and construction of genetic map and QTL analysis were conductedusing SNPs derived from genotyping-by-sequencing (GBS) method. The single major QTL waslocated in 6.9 ‑ 7.3 Mb region of TG10 chromosome 3. Within the 400 kb region, we investigatedDNA insertion and deletion (indel) variations between TG201 and TG10 genome, and successfullydesigned seven sets of indel PCR markers. The functional validity of the powdery mildew resistancemarkers was confirmed with F2 individuals, breeding lines, and commercial varieties. From genomicsequence comparison on the basis of the breeding history, we also could clarify that the powderymildew resistance region was introduced from C. okeechobeensis subsp. martinezii to C. moschata. Moreover, whole genome assemblies of two heirloom parents and genome-wide SNP/indelinformation were produced and are expected to be utilized as a genome resource for study of genusCucurbita. The results and information of this study will be useful for genetics researches andbreeding practices of C. moschata. KCI Citation Count: 2