KR101299557B1 - SNP MAKER FOR DISCRIMINATION OF Schizandrae fructus, SPECIFIC-IDENTIFICATION METHODS OF Schizandrae fructus SPECIES USING SNP MAKER, AND SPECIFIC-IDENTIFICATION KITS OF Schizandrae fructus SPECIES USING SNP MAKER KIT - Google Patents
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Abstract
본 발명은 오미자의 품종별 구분이 가능한 종 식별 SNP 마커와 이를 이용한 종 식별 방법 및 오미자 종 식별 키트에 관한 것이다. The present invention relates to a species identification SNP marker capable of distinguishing Schisandra chinensis varieties, a species identification method using the same, and a Schizandra species identification kit.
Description
본 발명은 오미자 종 식별 SNP 마커, 이를 이용한 오미자 종 식별 방법 및 오미자 종 식별 키트에 관한 것이다.
The present invention relates to Schizandra species identification SNP marker, Schizandra species identification method and Schizandra species identification kit using the same.
오미자(Schisandrae Fructus, Maximowicziae Fructus)는 오미자과 (Schisandraceae)에 속하는 Schisandra chinensis BAILLON(=Maximowiczia chinensis RUPRECHT), Schisandra chinensis BAILLON var. glabrata NAKAI(=Maximowiczia chinensis RUPRECHT var. glabrata NAKAI), Schisandra sphenanthera REHD. et WILS.,Schisandra nigra MAX.(=Maximowiczia nigra NAKAI), Kodsura japonica DUNAL의 열매를 말린 것이다. 함유 성분으로는 Schizandrin, deoxyschizandrin, γ-Schizandrin, gomisin A-Q, acetylgomisin P, tigloylogomisin,benzoylgomisin Q and benzoylgomisin P, wuweizi A, wuweizi B, citral, d-ylangene, citric acid, ascorbic acid, succinic acid, malic acid, anthocyanin, α-chamigrene, β-chamigrene, β-chamigrenol, sterol, tocopherol, oleic acid, linoleic acid, stearic acid, palmitic acid, myristic acid, palmitoleic acid 등이 있으며 수렴, 진해 항균, 혈압강하, 강심 및 강장약으로 사용되고 있다.
Schisandrae Fructus, Maximowicziae Fructus is Schisandra chinensis BAILLON (= Maximowiczia chinensis RUPRECHT) belonging to Schisandraceae, Schisandra chinensis BAILLON var. glabrata NAKAI (= Maximowiczia chinensis RUPRECHT var. glabrata NAKAI), Schisandra sphenanthera REHD. et WILS., Schisandra nigra MAX. (= Maximowiczia nigra NAKAI), dried fruit of Kodsura japonica DUNAL. Constituents include Schizandrin, deoxyschizandrin, γ-Schizandrin, gomisin AQ, acetylgomisin P, tigloylogomisin, benzoylgomisin Q and benzoylgomisin P, wuweizi A, wuweizi B, citral, d-ylangene, citric acid, ascorbic acid, malic acid, malic acid anthocyanin, α-chamigrene, β-chamigrene, β-chamigrenol, sterol, tocopherol, oleic acid, linoleic acid, stearic acid, palmitic acid, myristic acid, palmitoleic acid, etc. Is being used.
현재 국내에서는 오미자, 흑오미자, 남오미자의 세 종이 자생하고 있다. 이중 흑오미자(Schisandra rependa)는 남부 지방에서 재배되고 있는 오미자(Schisandra chinensis)와는 달리 국내의 경우 제주도의 일부 지역에서만 자생하는 특산 식물로서 식용 가치 및 약용 효과가 탁월한 식물로 인정받고 있다. 그러나, 무계획적인 열매 채취로 산림 자원의 훼손과 더불어 많은 양의 우량 유전 자원이 고갈되어 가고 있는 상태이다. 따라서, 품질 향상과 품질의 균일화를 통한 농산물의 소득 증대를 위해서는 우량 자원의 확보가 시급한 실정이다. 이를 위해서는 오미자 종간 및 종내 구별이 가능한 genetic marker 를 개발할 필요가 있다.
Currently, three species of Schisandra chinensis, Black Schisandra chinensis and South Schisandra chinensis grow in Korea. Unlike the Schisandra chinensis , which is cultivated in the southern part of Korea , Schisandra rependa is a special plant that grows only in parts of Jeju Island, and is recognized as a plant with excellent edible value and medicinal effect. However, due to unplanned fruit harvesting, deterioration of forest resources and a large amount of good genetic resources are being exhausted. Therefore, in order to increase the income of agricultural products through quality improvement and quality uniformity, it is urgent to secure good resources. To this end, it is necessary to develop genetic markers that can be distinguished between and within Schisandra chinensis.
최근에 여러 가지 DNA 마커를 이용하여 특정한 종 혹은 품종을 식별하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 일반적으로 RAPD(random amplified polymorphic DNA), AFLP(amplified fragment length polymorphism)와 마이크로세틀라이트 (microsatellite) 방법이 종 및 품종을 식별하는데 사용되고 있다. 그러나, 이러한 식별 방법과 이미지 기술은 종 혹은 품종 특이적인 단일 밴드를 확보하기 어려워 혼합된 종 및 품종들로부터 각각의 종 혹은 품종을 식별하기가 어렵다.
Recently, many studies have been conducted to identify specific species or varieties using various DNA markers. In general, random amplified polymorphic DNA (RAPD), amplified fragment length polymorphism (AFLP) and microsatellite methods are used to identify species and varieties. However, such identification methods and imaging techniques make it difficult to obtain a single band that is species or variety specific, making it difficult to identify each species or variety from mixed species and varieties.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 오미자로 통용되는 세 종간에 구분이 가능한 종 식별용 마커를 개발하고, 이를 이용한 오미자 종 식별 방법을 제공함에 있다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above, an object of the present invention to develop a species identification marker that can be distinguished between three species commonly used as Schizandra, and to provide a Schizandra species identification method using the same. have.
또한, 본 발명은 오미자 종 식별을 위한 키트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
It is also an object of the present invention to provide a kit for identifying Schizandra chinensis.
상기의 목적을 위하여 본 발명은 서열번호 1 과 2, 3 과 4, 및 5 와 6 으로 이루어진 프라이머 세트 그룹에서 선택되는 하나 이상의 프라이머 세트로 이루어지는 오미자 종 식별을 위한 마커를 제공한다.
For this purpose, the present invention provides a marker for identifying Schisandra chinensis consisting of one or more primer sets selected from the group of primer sets consisting of SEQ ID NOs: 1 and 2, 3 and 4, and 5 and 6.
또한, 본 발명은 상기 염기서열에서 3′말단으로부터 2~4번째 위치의 염기 중 어느 하나가 A, T, G, C 중 어느 하나로 변이된 변형서열로 이루어지는 오미자 종 식별을 위한 마커를 제공한다.
In addition, the present invention provides a marker for identifying Schizandra species consisting of a modified sequence in which any one of the
또한, 본 발명은 상기 염기서열에서 3'말단으로부터 2번째 염기가 변이된 오미자 종 식별을 위한 SNP 마커를 제공한다.
In another aspect, the present invention provides a SNP marker for identifying a Schizandra chinensis strain in which the second base is mutated from the 3 'end in the nucleotide sequence.
또한, 본 발명은 오미자의 게놈 DNA(genomic DNA)를 분리하는 단계;
상기 게놈 DNA를 주형으로 하여 제 1 항에 의한 오미자 종 식별을 위한 마커를 이용하여 품종별 특이 부위를 각각 증폭하는 단계; 및
상기 각 증폭된 품종별 특이 유전자를 전기영동으로 확인한 후, 조합된 밴드들의 분석을 통하여 각각의 품종을 식별하는 단계;를 포함하는 오미자 종 식별방법을 제공한다.
In addition, the present invention comprises the steps of separating the genomic DNA (genomic DNA) of Schizandra chinensis;
Amplifying a specific region for each variety using a marker for identifying Schizandra chinensis according to
After identifying the specific gene for each amplified variety by electrophoresis, identifying each variety through the analysis of the combined band; provides a Schizandra species identification method comprising a.
또한, 본 발명은 각각의 오미자과 종에 대한 상기 각 마커에 의한 PCR 산물의 유무를 표로 작성하고, 그 결과의 분석에 의해 각각의 종을 결정하는 것을 특징으로 하는 오미자 종 식별방법을 제공한다.
In addition, the present invention provides a method for identifying Schizandra chinensis characterized by determining the presence or absence of PCR products by each marker for each Schizaceae species, and determining each species by analyzing the results.
또한, 본 발명은 오미자 종 식별을 위한 마커; 및 핵산 증폭 시약을 포함하는 오미자 종 식별을 위한 키트를 제공한다.
In addition, the present invention provides a marker for identifying Schizandra species; And a kit for Schizandra species identification comprising nucleic acid amplification reagents.
이하, 본 발명의 내용을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, the content of the present invention in more detail as follows.
본 발명에 따른 마커 개발을 위하여 수매 대상 품종인 국내산 3종 8개 품종에 nrDNA ITS region(내부 전사 지역; Internal Transcribed Spacer grgion)과 rbcL region 의 염기 서열을 분석하고, SNP 위치를 탐색하고 이를 이용하여 변형된 대립유전자-특이 PCR 프라이머를 제작하여 6개의 SNP 마커를 개발하였다.In order to develop the marker according to the present invention, the nucleotide sequence of the nrDNA ITS region (Internal Transcribed Spacer grgion) and rbcL region was analyzed in three domestic and eight varieties, which were purchased varieties. Modified allele-specific PCR primers were constructed to develop six SNP markers.
ITS 는 흔히 표적 DNA로 사용되는 16S rRNA 보다 변이 지역이 많은 동시에 보존적인 지역이 존재하여 유전형 감별을 위한 표적 DNA로서 높은 유용성을 갖고 있는 영역이다. 식물의 염록체 게놈은 한 개의 세포에 동일한 엽록체 게놈이 수백 개 이상 존재하기 때문에 핵 게놈에 비해 상대적으로 분석이 용이하고 양친 유전자간의 교잡 없이 모계 유전을 통해서만 후대로 전이되어 종내 변이가 거의 없기 때문에 특정 종 혹은 동일 종내 특정 계통을 구분하는 마커로서 가장 신뢰할 수 있으면서도 신속하게 분석할 수 있는 마커이다.ITS is a region that is more useful as a target DNA for genotyping because there are more conserved regions and more conserved regions than 16S rRNA which is commonly used as target DNA. Since the plant's chloroplast genome contains hundreds of identical chloroplast genomes in a single cell, it is easier to analyze than the nuclear genome and transfers later only through the maternal inheritance without hybridization between parent genes. It is a marker that distinguishes a species or a specific lineage within the same species, and is the most reliable and quick analysis marker.
여기에서 SNP 마커는 어느 하나의 대립형질에는 3 '말단 염기부가 정확하게 매치되어지지만, 이와는 다른 특정 대립형질에는 미스매치 되어지는 염기로 치환되어져 있는 마커를 말한다. 상기 본 발명에 따른 대립유전자 특이 프라이머(또는 마커)는 하나의 대립유전자(the specific allele)와 완전하게 일치하고, 비 특이 대립유전자와는 3′말단 염기가 일치하지 않는다. 일치하지 않는 3′말단이 완전하게 일치하는 말단보다 매우 낮은 효율로 Tag 중합효소에 의해 신장되기 때문에 대립유전자 특이 프라이머는 특이 대립유전자를 선택적으로 증폭한다. 이러한 오미자 종 식별용 마커를 이용하여 PCR로 증폭된 산물의 유무는 일반 아가로즈 젤에서 쉽게 분석될 수 있다.
Herein, the SNP marker refers to a marker in which a 3 'terminal base portion is exactly matched to one allele, but is substituted with a base mismatched to a specific allele. The allele specific primer (or marker) according to the present invention is completely identical to one specific allele, and the 3 ′ terminal base does not coincide with the nonspecific allele. Allele-specific primers selectively amplify specific alleles because the 3′-ends that do not match are stretched by the Tag polymerase at a much lower efficiency than the perfectly matched ends. The presence or absence of the product amplified by PCR using such Schizandra species identification markers can be easily analyzed in the general agarose gel.
뿐만 아니라, 본 발명에 따른 품종 식별용 마커는 원래 대립 유전자와의 PCR 증폭에 영향을 주지 않는 한, 적어도 하나 이상의 염기에 돌연변이를 부여하여도 좋다. 바람직하게는 3′말단으로부터 2∼4번째 염기에서 선택된 적어도 하나 이상을 미스매치하도록 하는 것이 좋고, 보다 바람직하게는 3′말단으로부터 2번째 염기를 변이시키는 것이다.
In addition, the marker for identifying a variety according to the present invention may impart a mutation to at least one or more bases so long as it does not affect PCR amplification with the original allele. Preferably, at least one or more selected from the second to fourth bases from the 3 'end is mismatched, and more preferably, the second base is mutated from the 3' end.
서열번호 1 내지 6 으로 나타낸 염기서열은 본 발명의 바람직한 실시예로서 제시되는 오미자 종 식별용 마커의 염기서열을 나타낸다. 홀수 서열은 모두 전방위 프라이머를 나타내며, 짝수서열은 후방위 프라이머를 나타낸다. 이들은 모두 3' 말단 염기가 대립형질의 SNP 부위에 위치하며, 3′말단으로부터 2번째 위치하는 염기가 특정 대립형질들에서는 미스매치되도록 치환되어져 있다. 이들 서열은 하나의 대립유전자에는 PCR 과정을 통해 선택적으로 증폭이 가능하지만, 이와는 다른 어떠한 대립유전자에 대하여는 증폭을 하지 못하는 경우가 존재한다. 이러한 특성을 이용하면, 본 발명에 따른 오미자 종 식별용 마커의 다양한 조합을 이용하여 오미자 종을 정확하게 식별하는 것이 가능해진다.
The base sequences shown in SEQ ID NOs: 1 to 6 represent the nucleotide sequences of the Schizandra chinensis species identification markers presented as preferred embodiments of the present invention. Odd sequences all represent anterior primers, even sequences represent posterior primers. They are all substituted such that the 3 'terminal base is located in the SNP region of the allele, and the base located second from the 3' end is mismatched in certain alleles. These sequences can be selectively amplified by a PCR process in one allele, but may not be amplified for any other allele. Using this property, it is possible to accurately identify Schizandra species using various combinations of Schizandra species identification markers according to the present invention.
본 발명의 오미자 종간에 종 구분이 가능한 종 식별용 SNP 마커와 이를 이용한 오미자 종 식별 방법을 이용할 경우 오미자 종간 및 종내 식별이 가능하다.
When using the SNP marker for species identification that can be distinguished between species of Schizandra chinensis of the present invention, and Schizandra species identification method using the same, Schizandra species and intra species can be identified.
도 1은 nrDNA ITS region 의 염기 서열을 분석하기 위해 알려진 primer 및 유전자 지도를 나타낸다.
도 2는 엽록체 DNA rbcL region 의 염기 서열을 분석하기 위해 알려진 primer 및 유전자 지도를 나타낸다.
도 3은 nrDNA ITS region 에서의 염기 서열을 나타낸다.
도 4는 rbc L region 에서의 염기 서열을 나타낸다.
도 5는 ITS region 에서의 종 특이적 primer 디자인을 나타낸다.
도 6은 rbcL region 에서의 종 특이적 primer 디자인을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 ITS region 에서의 마커를 이용한 종 선별 확인 결과를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 rbc L region 에서의 마커를 이용한 종 선별 확인 결과를 나타낸다. Figure 1 shows a known primer and gene map for analyzing the nucleotide sequence of the nrDNA ITS region.
Figure 2 shows a known primer and gene map for analyzing the nucleotide sequence of the chloroplast DNA rbcL region.
3 shows the nucleotide sequence in the nrDNA ITS region.
4 shows the nucleotide sequence in rbc L region.
5 shows the species specific primer design in the ITS region.
6 shows the species specific primer design in rbc L region.
Figure 7 shows the results of species screening using markers in the ITS region of the present invention.
Figure 8 shows the results of species screening using the marker in the rbc L region of the present invention.
[실시예 1] 오미자로부터 게놈 DNA의 추출
Example 1 Extraction of Genomic DNA from Schizandrae
1) 식물 시료1) plant sample
본 발명에서는 경상북도에서 재배되고 있는 오미자 Schisandra chinensis 33개체군 중 4개 대표 분류군을 선발하여 기본 재료로 사용하고, 또한, 오미자와 동일 속에 속하는 흑오미자(Schisandra rependa) 2개체와 남오미자(Kadshura japonica) 2개체를 비교연구재료로 이용하였다.
In the present invention, four representative taxa from Schisandra chinensis group of 33 Schisandra chinensis cultivated in Gyeongsangbuk-do are selected and used as basic materials. Also, two Schisandra rependa and two Schisandra chinensis belonging to the same genus as Schisandra chinensis and Kadshura japonica Was used as a comparative study material.
2) 게놈 DNA의 추출2) Extraction of Genomic DNA
DNA 추출을 위한 재료는 해충이나 변질이 없는 주로 어린 잎을 실리카 겔로 건조시켜 사용하였으며, 식물에서 DNA를 추출할 때 일반적으로 사용되는 CTAB 방법을 변형하여 본 발명에 사용하였다.As a material for DNA extraction, mainly young leaves without pests or alterations were dried on silica gel, and CTAB methods generally used when extracting DNA from plants were used in the present invention.
CTAB 방법은 세틸 트리메틸 암모늄 브로마이드 (cetyl trimethyl ammonium bromide)와 페닐클로로포름(phenylchloroform) 혼합액으로 DNA를 추출하여 정제하는 방법이다(Murray, M.G. and W.F. Thompson. 1980 Nuc.Acids Res 8, 4321-4325, Pietsch et. al., 1997 Lebensmittel Runds 93, 35-38). 이 방법은 DNA의 순도가 좋고, 사용범위가 폭넓게 적용되는 이점이 있다.The CTAB method is a method of extracting and purifying DNA with a mixture of cetyl trimethyl ammonium bromide and phenylchloroform (Murray, MG and WF Thompson. 1980 Nuc. Acids Res 8, 4321-4325, Pietsch et al., 1997 Lebensmittel Runds 93, 35-38). This method has the advantage that the purity of DNA is good and the range of use is widely applied.
건조된 식물 조직 50 mg 을 액체 질소를 이용하여 아주 작은 조각으로 분쇄한다. 분쇄한 시료(약 30㎎)를 1.5㎖ 에펜도르프 튜브에 넣고, CTBA 용액 500 ㎕를 첨가하여 잘 섞은 후, 65℃ 항온 수조에 30분간 담가 두었다. CTAB 용액의 조성은 다음과 같다 : DNA 추출 buffer (Sorbitol 63.75g, Tris-base 12.1g, EDTA-Na2 1.68g/1ℓ)와 nuclei lysis buffer (CTAB 20g, 1M Tris (pH 8.0) 200㎖ 0.25M EDTA 200㎖ 5M NaCl 400 ㎖/1ℓ) 를 1:1로 섞고, 0.2 부피 10% 사르코실, 0.2 부피 식염수, 1% 2-머르캅토에탄올을 65℃ 항온 수조에서 섞었다. 14,240×g (15,000rpm)에서 10분 동안 원심분리를 한 후, 상등액에 3.8g/ℓ 소디움 바이설파이트 1 부피와 페놀: 클로로포름: 이소아밀알콜(25:24:1) 1 부피를 섞어서 상온에서 5분 동안 방치한 후, 14,240×g에서 5분 동안 원심분리를 하였다. 상등액을 1.5㎖ 튜브로 옮기고 클로로포름: 이소아밀알콜 (24:1) 1 부피를 섞어서 상온에서 5분 동안 회전시켜 섞어주었다. 13,200 rpm에서 15분 동안 원심분리를 하여, 상등액을 1.5㎖ 튜브로 옮겼다. 상기의 절차를 경계면이 투명해질 때까지 반복하였다. 7.5M 암모늄 아세테이트(-20℃)를 0.08 volume 추가하고, 최종 volume 의 0.54 배의 이소프로판올을 넣고 5분 동안 잘 섞어주고, -70 ℃에 하루동안 침전시켰다. 침전이 완료된 후 13,200 rpm 의 속도에서 5분간 원심분리를 하였다. 상등액을 버리고 DNA 펠렛을 70% 에탄올 700 ㎕를 넣어서 -20 ℃에서 13,200 rpm으로 1분간 원심분리를 하였다. 상등액을 버리고 남은 에탄올을 3시간 동안 바람이나 진공 건조기로 잘 말린 후 200 ㎕ 의 1x TE 버퍼를 추가하여 용해시켰다.
50 mg of dried plant tissue is ground into very small pieces with liquid nitrogen. The ground sample (about 30 mg) was put in a 1.5 ml Eppendorf tube, 500 µl of CTBA solution was added, mixed well, and soaked in a 65 ° C constant temperature water bath for 30 minutes. The composition of the CTAB solution is as follows: DNA extraction buffer (Sorbitol 63.75g, Tris-base 12.1g, EDTA-Na2 1.68g / 1ℓ) and nuclei lysis buffer (CTAB 20g, 1M Tris (pH 8.0) 200ml 0.25
<실시예 2> SNP(Single Nucleotide Polymorphism) 프라이머 디자인
Example 2 Single Nucleotide Polymorphism Primer Design
<실시예 2-1> 염기서열 분석을 위한 프라이머 Example 2-1 Primer for Sequence Analysis
SNP 마커를 개발하기 위해서 상기 오미자, 흑오미자, 남오미자 각각의 nrDNA ITS region 과 엽록체 DNA rbcL region 의 염기 서열을 분석하였다. To develop SNP markers, the nucleotide sequences of the nrDNA ITS region and the chloroplast DNA rbcL region of Schizandra chinensis, Schizandra chinensis and Schisandra chinensis were analyzed.
nrDNA ITS region 과 엽록체 DNA rbcL region 의 염기 서열 분석을 위해 알려진 primer 및 유전자 지도는 각각 표 1, 도 1, 2와 같다. Primers and gene maps known for sequencing of the nrDNA ITS region and the chloroplast DNA rbcL region are shown in Table 1, FIGS. 1 and 2, respectively.
Yamashita et al.(2000)Terachi et al. (1987)
Yamashita et al. (2000)
<실시예 2-2> nrDNA ITS region 증폭Example 2-2 nrDNA ITS region Amplification
상기 표 1의 primer 중에서 ITS5와 ITS4(White et al., 1989) primer를 이용하여 상기 오미자, 흑오미자, 남오미자 각각의 ITS region을 증폭하였다. ITS region의 증폭은 94℃에서 2분 동안 pre-denaturation을 시킨 후, 94℃에서 1분의 denaturation, 52℃에서 1분의 annealing, 72℃에서 2분의 extension으로 이루어지는 termal cycle 과정을 30회 반복하였으며, 마지막으로 72℃에서 final extension 과정으로 구성된 PCR을 통해 이루어졌다.
Among the primers of Table 1, ITS5 and ITS4 (White et al., 1989) primers were used to amplify the ITS regions of Schisandra chinensis, Black Schisandra chinensis and South Schisandra chinensis. The amplification of the ITS region was pre-denaturated at 94 ° C for 2 minutes, followed by 30 termal cycles consisting of 1 minute denaturation at 94 ° C, 1 minute annealing at 52 ° C, and 2 minutes extension at 72 ° C. Finally, it was done through PCR consisting of a final extension process at 72 ℃.
<실시예 2-3> rbc L region 증폭<Example 2-3> rbc L region amplification
rbcL region 의 유전자를 증폭하기 위하여 상기 표 1의 rbcL N(Terachi et al., 1987)과 rbcL 840R(Yamashita and Tamura,2000) primer를 이용하여 상기 오미자, 흑오미자, 남오미자 각각의 rbcL 유전자 중 일부를 증폭하였다. rbcL의 증폭은 94℃에서 4분 동안 pre-denaturation을 시킨 후, 94℃에서 1분의 denaturation, 50℃에서 1분의 annealing, 72℃에서 2분의 extension으로 이루어지는 thermal cycle 과정을 40회 반복하였으며, 마지막으로 72 ℃에서 final extension 과정으로 구성된 PCR을 통해 이루어졌다.
In order to amplify the genes of the rbc L region, rbc L of each of Schisandra chinensis, Black Schisandra chinensis and South Schisandra chinensis using the rbc L N (Terachi et al., 1987) and
<실시예 2-4> PCR 산물로부터의 염기 서열 정렬 및 SNP 위치의 탐색Example 2-4 Sequence Alignment and SNP Location Search from PCR Products
상기 실시예 2-2, 2-3 에서 얻어진 PCR 산물은 QIAquick PCR Purification Kit (QIAGEN, USA)를 이용하여 공급자의 매뉴얼에 따라 정제하였으며, 정제된 PCR products를 cycle sequencing 반응의 주형으로 사용하였다.The PCR products obtained in Examples 2-2 and 2-3 were purified according to the supplier's manual using QIAquick PCR Purification Kit (QIAGEN, USA), and the purified PCR products were used as templates for cycle sequencing reactions.
Cycle sequencing 반응은 BigDye Terminator V3.1 Sequencing Kit (Applied Biosystems, Inc. USA)를 사용하여 GeneAmp PCR System 9700 (Applied Biosystems Inc. USA)에서 공급자의 메뉴얼에 따라 실시하였으며, 대상 유전자의 길이가 1 kb를 넘는 경우 구간 내부의 primer를 이용하여 cycle 시퀀싱하였다.Cycle sequencing reactions were performed using the BigDye Terminator V3.1 Sequencing Kit (Applied Biosystems, Inc. USA) according to the supplier's manual in the GeneAmp PCR System 9700 (Applied Biosystems Inc. USA). In case of over, cycle sequencing was performed using primers in the section.
Post reaction clean-up 과정은 Montage SEQ96 sequencing reaction cleanup kit (Millipore Corporation, Bedford, MA)를 이용하여 공급자의 메뉴얼에 따라 정제하였다. 염기서열 결정은 ABI 3700 automated DNA sequencer (Applied Biosystems, Inc. USA)를 이용하였다.
Post reaction clean-up procedures were purified using Montage SEQ96 sequencing reaction cleanup kit (Millipore Corporation, Bedford, Mass.) According to the supplier's manual. Sequencing was performed using an ABI 3700 automated DNA sequencer (Applied Biosystems, Inc. USA).
정렬된 오미자, 흑오미자, 남오미자의 nrDNA ITS region 에서의 염기 서열을 도 3 및 서열번호 7 내지 9 에 나타내었다. The base sequences in the nrDNA ITS region of aligned Schisandra chinensis, Schisandra chinensis and Schisandra chinensis are shown in FIG. 3 and SEQ ID NOs: 7-9.
도 3에서 보는 바와 같이 nrDNA ITS region 염기서열은 이용된 오미자, 흑오미자, 남오미자 각 종간 및 각 개체간에 전혀 차이가 없는 것으로 나타났고, 주 연구대상인 오미자의 염기서열은 GenBank(NCBI)에 등록된 것과 일치하였다. 각 종의 염기서열을 정열하여 비교한 결과 도 3에 나타낸 바와 같이 총 28 sites에서 변이를 나타내었고 작은 염기 서열의 삽입 및 결실(indel)과 같은 다형성이 발견되었다.
As shown in FIG. 3, the nrDNA ITS region nucleotide sequence was found to have no difference between the used Schisandra chinensis, Black Schisandra chinensis and South Schisandra chinensis, and between individuals. The base sequence of Schisandra chinensis, which is the main study subject, was registered with GenBank (NCBI) Matched. As a result of aligning the nucleotide sequences of each species, as shown in FIG. 3, the mutants showed mutations at a total of 28 sites and polymorphisms such as insertion and deletion of small nucleotide sequences were found.
정렬된 오미자, 흑오미자, 남오미자의 rbc L region 에서의 염기 서열을 도 4 및 서열번호 10 내지 12로 나타내었다. The base sequences in the rbc L region of aligned Schisandra chinensis, Black Schisandra chinensis and South Schisandra chinensis are shown in FIG. 4 and SEQ ID NOs: 10-12.
도 4에서 보는 바와 같이 rbcL N과 rbcL 840R을 이용하여 r bcL 유전자의 각 종의 염기서열을 정렬하여 비교한 결과 총 9개의 sites에서 변이를 나타내었으며, 작은 염기 서열의 삽입 및 결실(indel)은 관찰되지 않았다.
As shown in FIG. 4, the nucleotide sequences of each species of the r bc L gene were compared using rbc L N and
<실시예 3> SNP marker 디자인
Example 3 SNP marker design
<실시예 3-1> ITS region 에서의 primer 디자인Example 3-1 Primer Design in ITS Region
도 3에서 보는 바와 같이 정열된 ITS region 염기서열에서 종간에 차이를 나타낸 28 곳의 SNP 위치 중 식별이 용이하게 나타날 수 있는 multiplex PCR용 SNP markers를 In et al.(2010)의 방법을 이용하여 제작하였다. As shown in FIG. 3, SNP markers for multiplex PCR, which can be easily identified among 28 SNP positions showing differences among species in the ITS region sequence sequence, were prepared using the method of In et al. (2010). It was.
염기 서열에서 marker 의 위치를 도 5에 나타내었다. 본 발명에서, 오미자 종 식별 SNP 마커들은 3′말단 염기가 대립 형질의 SNP 부위에 위치하며, 3′말단으로부터 2∼4번째 위치의 염기 중 어느 하나 또는 두 개의 염기를 변이시킨 변형서열을 작성하였다. 이에 의하면 3′말단 염기가 대립 형질의 SNP 부위에 위치하며, 3′말단으로부터 2∼4번째 위치의 염기 중 어느 하나가 A,T,G,C 중 어느 하나로 변이된 변형 서열을 오미자 종 식별을 위한 마커로 사용한 결과 특정 대립유전자에 대하여는 PCR 증폭을 방해하지 아니하면서 타 품종과 식별을 가능하게 함을 확인할 수 있었다.
The position of the marker in the nucleotide sequence is shown in FIG. 5. In the present invention, Schizandra species identification SNP markers prepared a modified sequence in which the 3 'terminal base is located at the SNP region of the allele, and any one or two bases of the
본 실시예에서 사용된 3′말단으로부터 2번째 염기를 변이시키도록 디자인된 SNP marker sch-ITS-F1, sch-ITS-R1, sch-ITS-F2, sch-ITS-F2 서열은 다음 표 2와 같다. The SNP markers sch-ITS-F1, sch-ITS-R1, sch-ITS-F2, and sch-ITS-F2 sequences designed to mutate the second base from the 3 ′ end used in this example are shown in Table 2 below. same.
<실시예 3-2> rbcL region 에서의 primer 디자인Example 3-2 Primer Design in rbc L region
정렬된 rbcL 유전자 염기서열에서 종간에 차이를 나타낸 9 곳의 염기위치를 이용하여 종간의 식별이 용이하게 나타날 수 있는 multiplex PCR용 SNP markers는 In et al.(2010)의 방법을 이용하여 제작하였다. SNP markers for multiplex PCR, which can be easily identified between species using nine base positions showing differences between species in the aligned rbc L gene sequences, were prepared using the method of In et al. (2010). .
3′말단 염기가 대립 형질의 SNP 부위에 위치하며, 3′말단으로부터 2∼4번째 위치의 염기 중 어느 하나 또는 두 개의 염기를 변이시킨 변형서열을 작성하였다. 염기 서열에서 marker 의 위치를 도 6에 나타내었다. A 3 'terminal base was located at the SNP site of the allele, and a modification sequence was prepared by mutating any one or two bases from the
본 발명에서, 오미자 종을 식별하기 위한 SNP 마커를 개발하기 위한, 대립유전자 특이 PCR을 위한 프라이머를 제작하기 위해 3' 말단으로부터 2∼4번째 위치의 염기 중 어느 하나 또는 두 개의 염기를 변이시킨 변형서열을 작성하였다. 이에 의하면 염기서열에서 3′말단으로부터 2∼4번째 위치의 염기 중 어느 하나가 A,T,G,C 중 어느 하나로 변이된 변형 서열을 오미자 종 식별을 위한 마커로 사용한 결과 특정 대립유전자에 대하여는 PCR 증폭을 방해하지 아니하면서 타 품종과 식별을 가능하게 함을 확인할 수 있었다.In the present invention, a modification in which any one or two bases of the
실제로 사용된 3′말단으로부터 2번째 염기를 변이시키도록 디자인된 SNP marker sch-rbcL-F1, sch-rbcL-R1 서열은 다음 표 3과 같다. The SNP markers sch-rbcL-F1 and sch-rbcL-R1 sequences designed to mutate the second base from the 3 ′ end actually used are shown in Table 3 below.
(5'→3')original sequences
(5 '→ 3')
(5'→3')primer sequence
(5 '→ 3')
<실시예 4> 마커를 이용한 품종 선별 확인
Example 4 Variety Selection Confirmation Using a Marker
<실시예 4-1> ITS region 에서의 마커를 이용한 품종 선별 확인
<Example 4-1> Selection of varieties using markers in the ITS region
ITS region 증폭을 위한 primer ITS1, ITS4 와 상기 실시예 4-1에서 디자인된 ITS region 에서의 primer sch-ITS-F1, sch-ITS-R1 을 사용하여 1% agarose gel로 전기영동하여 확인하였다.
The primers ITS1, ITS4 for ITS region amplification and primers sch-ITS-F1 and sch-ITS-R1 in the ITS region designed in Example 4-1 were confirmed by electrophoresis with 1% agarose gel.
도 7 에서 보는 바와 같이 S. chinensis 를 나타내는 C1-C4 의 경우 S. rependa를 나타내는 R1-R4, K. japonica 를 나타내는 K1-K2와는 다른 밴드가 나타나 상기 primer sch-ITS-F1, sch-ITS-R1 을 마커로 사용할 경우 S. chinensis 의 품종 선별이 가능함을 확인하였다.
As shown in FIG. 7, in the case of C 1-C4 representing S. chinensis , a band different from R1-R4 representing S. rependa and K1-K2 representing K. japonica appeared. When the primers sch-ITS-F1 and sch-ITS-R1 were used as markers, it was confirmed that S. chinensis varieties could be selected.
<실시예 4-2> rbc L region 에서의 마커를 이용한 품종 선별 확인
<Example 4-2> Variety selection confirmation using markers in rbc L region
rbc L region 증폭을 위한 primer rbc L 92c, 584g 와 상기 실시예 4-2에서 디자인된 rbc L region 에서의 primer sch- rbc L-F1, sch- rbc L-R1 을 사용하여 1% agarose gel로 전기영동하여 확인하였다. primer for rbc L region amplified
도 8 에서 보는 바와 같이 S. chinensis 를 나타내는 C1-C4 의 경우 S. rependa를 나타내는 R1-R4, K. japonica 를 나타내는 K1-K2와는 다른 밴드가 나타나 상기 실시예 4-2에서 디자인된 rbc L region 에서의 primer sch- rbc L-F1, sch- rbc L-R1 을 마커로 사용할 경우 S. chinensis 의 품종 선별이 가능함을 확인하였다.As shown in FIG. 8, in the case of C 1-C4 representing S. chinensis , a band different from R1-R4 representing S. rependa and K1-K2 representing K. japonica appeared. Primer sch- in rbc L region designed in Example 4-2 rbc L -F1, sch- Using rbc L -R1 as a marker, it was confirmed that S. chinensis varieties can be selected.
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Claims (6)
A primer set for identifying Schizandra chinensis consisting of at least one primer set selected from the group of primer sets consisting of SEQ ID NOs: 1 and 2, 3 and 4, and 5 and 6.
상기 게놈 DNA를 주형으로 하여 제 1 항에 의한 오미자 종 식별을 위한 프라이머 세트를 이용하여 품종별 특이 부위를 각각 증폭하는 단계; 및
상기 각 증폭된 품종별 특이 유전자를 전기영동으로 확인한 후, 조합된 밴드들의 분석을 통하여 각각의 품종을 식별하는 단계;를 포함하는 오미자 종 식별방법.
Separating genomic DNA of Schizandra chinensis;
Amplifying a specific region for each variety using a primer set for identifying Schizandra chinensis according to claim 1 using the genomic DNA as a template; And
Identifying each cultivar through analysis of the combined bands after confirming the specific gene for each amplified cultivar by electrophoresis; Schizandra species identification method comprising a.
각각의 오미자 종에 대한 상기 각 프라이머 세트에 의한 PCR 산물의 유무를 표로 작성하고, 그 결과의 분석에 의해 각각의 오미자 종을 결정하는 것을 특징으로 하는 오미자 종 식별방법.
5. The method of claim 4,
A method for identifying Schisandra chinensis according to the present invention, wherein the presence or absence of PCR products by each primer set for each Schisandra chinensis species is prepared in a table, and each Schisandra chinensis species is determined by analyzing the results.
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