농촌진흥청은 인삼 유전자형을 빠르고 정밀하게 분석할 수 있는 고효율 분자표지를 새로 개발했다.

인삼 육종에 필요한 핵심 집단을 선발하기 위해서는 유전자원의 다양성을 명확하게 평가할 수 있는 분자표지가 필요하다.

하지만 인삼은 유전정보가 복잡하게 구성돼 있어(이질사배체) 유전체를 연구하고 분자표지를 개발하는 일이 쉽지 않다.

농촌진흥청이 새로 개발한 분자표지는 염기서열 변이 탐색을 통해 확보한 것으로, 기존 분자표지보다 유전자형 분석에 드는 시간을 10분의 1 수준으로 단축할 수 있다.

연구진은 핵 유전자정보(게놈)가 갖는 복잡성을 피하게 위해 재조합이 일어나지 않는 미토콘드리아 유전체를 완전 해독하고 비교 유전체 분석을 통해 200여 개의 변이(SNP) 를 확보했다.

이어 확보한 변이를 기반으로 대량의 인삼 유전자원을 신속·정확하게 분석할 수 있는 15세트의 케이에이에스피(KASP) 분자표지 를 개발했다.

이 분자표지를 활용하면 분석용 장비로 하루 15만 점을 분석할 수 있어 기존 분자표지를 이용했을 때보다 분석 기간을 10분의 1 수준으로 단축할 수 있다.

농촌진흥청은 새 분자표지를 특허출원한 뒤 산업체에 기술 이전할 계획이다.

아울러 국립원예특작과학원 인삼과에서 보유한 인삼 유전자원 1,300계통의 유전적 다양성을 평가해 인삼 육종에 필요한 핵심 집단을 구축할 계획이다.

농촌진흥청 국립원예특작과학원 현동윤 인삼과장은 “인삼 신품종 개발을 위해서는 자원 중복을 최소화하고 다양성을 극대화한 핵심집단을 구축하는 것이 필수이다.”라며,

“이번에 개발한 분자표지를 바탕으로 핵심집단을 선발해 우수 품종 개발에 속도를 내는 한편, 유전정보를 통한 인삼 분자육종 시스템 구축에도 최선을 다하겠다.”라고 전했다.

 

(참고자료)
KASP 마커 기반 인삼 유전자형 분석

▷KASP 마커를 이용한 인삼 유전적 다양성 평가

○ KASP 마커 분석 절차(그림1)

1. DNA 자동 분주(실리콘 플레이트)

2. PCR 반응시약 분주(KASP 프라이머+중합효소)

3. 플레이트 덮개 밀봉

4. 대용량 PCR 장비 이용 유전자 증폭

5-6. 형광분석기 활용으로 SNP유전자형에 따른 점그래프 생성

 

 ○ 핵심집단 구축을 위한 KASP 마커 적용

(그림2, 인삼 유전자원의 특성)

보유 중인 유전자원의 다양성 평가는 위 사진과 같이 질적형질 기준에 의해 달관(관찰)조사 되고 있으나 좀 더 세밀한 분류와 다양성을 평가하기 위해서는 개발된 분자표지가 적용되어야 하며 이를 활용하여 자원의 특성 평가를 세밀하고 정밀하게 할 수 있음

(그림3, KASP 마커를 이용한

인삼 유전자원의 유전적 다양성 분석

빨간 동그라미로 분류된 AA 또는 BB 개체는 유전자형이 순계(동일 형질 계통)로 이루어진 것이며 파란 동그라미로 분류된 개체는 A와 B로 이루어진 혼합형임. 검정색은 각 유전자형을 분류하는 기준점으로 DNA를 넣지 않은 반응일 때의 값