KR102359027B1 - Single Nucleotide Polymorphism Molecular Marker Related to fruit acidity Characteristic in Apple and uses thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명의 사과 산도 형질과 연관된 단일염기다형성 마커 및 이의 용도에 관한 것이다. 본 발명에 따른 사과 산도 형질과 연관된 단일염기다형성 마커는 유전적 유사도가 높아 표현형에 큰 차이를 보이지 않는 산도 형질 및 산도에 따른 품종을 정확하게 판별할 수 있다. 이는 본 발명의 마커를 이용하면, 사과의 과실 없이 유엽만으로도 사과의 산도를 판별할 수 있음을 의미하는바, 본 발명의 산도 형질과 연관된 단일염기다형성 마커는 사과 육종 분야에서 다양하게 활용될 수 있다.The present invention relates to a single nucleotide polymorphic marker associated with the malic acidity trait and uses thereof. The single nucleotide polymorphism marker associated with the apple acidity trait according to the present invention has a high genetic similarity, so that it is possible to accurately discriminate a variety according to the acidity trait and acidity that does not show a significant difference in the phenotype. This means that when the marker of the present invention is used, the acidity of apples can be discriminated only by leaf leaves without apple fruit. .
Description
본 발명의 사과 산도 형질과 연관된 단일염기다형성 마커 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a single nucleotide polymorphism marker associated with the malic acidity trait and uses thereof.
식물 육종은 MAS(marker-assisted selection)에 의해 크게 가속화되고 있다. QTL(Pedigree-based quantitative trait loci) 맵핑 및 GWAS(genome wide association study)는 정성적 특성 및 정량적 특성을 모두 맵핑하는 강력한 도구이다. 최근, 차세대 시퀀싱(next-generation sequencing, NGS) 기반 QTL 맵핑 전략인 BSA-seq가 몇몇 곡물 및 채소에서 유전자를 신속하게 맵핑하는데 성공하였다. MapQTL과 BSA-seq를 결합하면, 오이(Cucumis sativus)에서 각각 내수성 및 조기 개화를 위한 AAA ATPase 유전자인 ARN6.1 및 Ef1.1 유전자; 및 조선상추(Lactuca sativa)의 내열성을 위한 ABA1/ZEP 유전자;를 효율적으로 식별하였다. 그럼에도, MAS는 사과(Malus domestica Borkh.)와 같은 다년생 식물의 육종 프로그램에 실제로 적용하기는 여전히 어렵다.Plant breeding is being greatly accelerated by marker-assisted selection (MAS). Pedigree-based quantitative trait loci (QTL) mapping and genome wide association study (GWAS) are powerful tools to map both qualitative and quantitative traits. Recently, BSA-seq, a QTL mapping strategy based on next-generation sequencing (NGS), has succeeded in rapidly mapping genes in several crops and vegetables. When MapQTL and BSA-seq were combined, ARN6.1 and Ef1.1 genes, which are AAA ATPase genes for water tolerance and early flowering, respectively, in cucumber ( Cucumis sativus ); and ABA1/ZEP gene for heat resistance of Korean lettuce ( Lactuca sativa ); were efficiently identified. Nevertheless, MAS is still difficult to apply in practice to the breeding program of perennial plants such as apple ( Malus domestica Borkh.).
한편, 사과(Malus domestica Borkh.)은 전세계적으로 생산량이 많기 때문에 경제적으로 중요한 온대 작물이다. 사과는 큰 식물 크기, 자기불화합성(self-incompatibility), 높은 이형접합성(heterozygosity) 및 비교적 긴 유년기(juvenile period)를 가지고 있기 때문에, 한해살이식물(annual crop)에 비해 과일의 특성을 확인하는 것에 어려움이 있다. 또한 사과는 장미과(Rosaceae) 식물의 비교 및 기능적 유전체 연구를 위한 모델 종(model species)으로 여겨진다.On the other hand, apple ( Malus domestica Borkh.) is an economically important temperate crop because of its high production worldwide. Because apples have a large plant size, self-incompatibility, high heterozygosity, and a relatively long juvenile period, it is difficult to identify fruit characteristics compared to annual crops. There is this. Apples are also considered as model species for comparative and functional genome studies of plants of the Rosaceae family.
사과 육종 프로그램의 주요 목적은 과일 품질과 질병 저항성을 결합시키는 것이다. 기존 품종에 대한 연구는, 적정 산도(titratable acidity, TA), 용해성 고형분 함량(soluble solids content, SSC) 및 과일 품질의 견고성 등을 포함하는 품질 특성은 소비자의 기호도에 큰 영향을 미친다는 것을 보고하였다. 상기 품질 특성은 사과에서 소비자 중심의 식물 육종의 주요 목표이다. 사과 육종가들은 새롭고 높은 과일 품질의 사과에 대한 소비자의 요구를 충족시키기 위하여, 광범위한 유전자 및 표현형 다양성을 활용하고 있다.The main objective of the apple breeding program is to combine fruit quality with disease resistance. Studies on existing varieties have reported that quality characteristics, including titratable acidity (TA), soluble solids content (SSC), and firmness of fruit quality, have a significant effect on consumer preference. . This quality characteristic is the main goal of consumer-oriented plant breeding in apples. Apple breeders are taking advantage of the wide range of genetic and phenotypic diversity to meet consumer demand for new, higher fruit quality apples.
이에 본 발명자들은 사과의 산도 형질을 판별하기 위한 단일염기다형성 마커를 개발하고, 이를 통해 사과의 유엽만으로 산도 형질을 판별할 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors developed a single nucleotide polymorphism marker for discriminating the acidity trait of apples, and through this, confirmed that the acidity trait could be discriminated only from the leaves of the apple, thereby completing the present invention.
따라서 본 발명의 목적은, 사과 16번 염색체(NC_024254.1)의 1332163 번째 위치; 또는 사과 16번 염색체(NC_024254.1)의 1545939 번째 위치;의 유전자 좌의 단일염기다형성 마커를 검출할 수 있는 제제를 포함하는 사과 산도 형질 판별용 조성물과, 이를 이용한 사과 산도 형질 판별키트 및 판별방법을 제공하는 것이다.Therefore, an object of the present invention is the 1332163th position of the apple chromosome 16 (NC_024254.1); Or a composition for determining the apple acidity trait comprising an agent capable of detecting a single nucleotide polymorphism marker at the locus of 1545939th position of the
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 사과 16번 염색체(NC_024254.1)의 1332163 번째 위치; 또는 사과 16번 염색체(NC_024254.1)의 1545939 번째 위치;의 유전자 좌의 단일염기다형성 마커를 검출할 수 있는 제제를 포함하는 사과 산도 형질 판별용 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an apple chromosome 16 (NC_024254.1) at the 1332163th position; or 1545939th position of
또한 본 발명은 상기 사과 산도 형질 판별용 조성물을 포함하는 사과 산도 형질 판별키트를 제공한다.The present invention also provides an apple acidity characterization kit comprising the composition for discriminating the malic acidity trait.
또한 본 발명은 (a) 사과의 DNA를 추출하는 단계; (b) 상기 단계 (a)의 DNA를 주형으로 하고, 상기 사과 산도 형질 판별용 조성물을 이용하여 중합효소연쇄반응을 수행하는 단계; 및 (c) 중합효소연쇄반응 산물을 분석하여 사과의 산도 형질을 판별하는 단계;를 포함하는 사과 산도 형질 판별방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of (a) extracting the DNA of the apple; (b) using the DNA of step (a) as a template, and performing a polymerase chain reaction using the composition for determining the malic acidity; and (c) analyzing the polymerase chain reaction product to determine the acidity trait of the apple.
본 발명에 따른 사과 산도 형질과 연관된 단일염기다형성 마커는 유전적 유사도가 높아 표현형에 큰 차이를 보이지 않는 산도 형질 및 산도에 따른 품종을 정확하게 판별할 수 있다. 이는 본 발명의 마커를 이용하면, 사과의 과실 없이 유엽만으로도 사과의 산도를 판별할 수 있음을 의미하는바, 본 발명의 산도 형질과 연관된 단일염기다형성 마커는 사과 육종 분야에서 다양하게 활용될 수 있다.The single nucleotide polymorphism marker associated with the apple acidity trait according to the present invention has a high genetic similarity, so that it is possible to accurately discriminate a variety according to the acidity trait and acidity that does not show a significant difference in the phenotype. This means that when the marker of the present invention is used, the acidity of apples can be discriminated only by leaf leaves without apple fruit. .
도 1은 GBS(genotyping by sequencing) 분석을 통해 유의한 SNP를 선별한 결과를 나타낸 도이다.
도 2는 사과 유전자원의 집단 구조 분석 결과(a, b), 주성분 분석(principal component analysis, PCA) 결과(c) 및 계통수(d)를 나타낸 도이다.
도 3은 사과 유전자원의 산도 형질에 따른 GWAS 결과를 토대로 작성한 QQ-plot을 나타낸 도이다.
도 4는 사과 유전자원의 산도 형질에 따른 GWAS 결과를 토대로 작성한 manhattan plot을 나타낸 도이다.
도 5는 HRM(High Resolution Melting) 분석을 통해 본 발명에 따른 프라이머 세트 C16S63를 이용하여 사과의 산도를 판별한 결과를 나타낸 도이다(A : melting curve, B : difference graph).
도 6은 HRM 분석을 통해 본 발명에 따른 프라이머 세트 C16S39B를 이용하여 사과의 산도를 판별한 결과를 나타낸 도이다(A : melting curve, B : difference graph).1 is a diagram showing the results of selecting significant SNPs through genotyping by sequencing (GBS) analysis.
2 is a diagram showing the results of group structure analysis (a, b), principal component analysis (PCA) results (c), and phylogenetic trees (d) of apple genetic resources.
3 is a diagram showing a QQ-plot prepared based on the GWAS results according to the acidity trait of apple genetic resources.
4 is a diagram showing a manhattan plot prepared based on the GWAS results according to the acidity trait of apple genetic resources.
5 is a diagram showing the results of determining the acidity of apples using the primer set C16S63 according to the present invention through HRM (High Resolution Melting) analysis (A: melting curve, B: difference graph).
6 is a diagram showing the result of determining the acidity of apples using the primer set C16S39B according to the present invention through HRM analysis (A: melting curve, B: difference graph).
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 양태에 따르면, 본 발명은 사과 16번 염색체(NC_024254.1)의 1332163 번째 위치; 또는 사과 16번 염색체(NC_024254.1)의 1545939 번째 위치;의 유전자 좌의 단일염기다형성 마커를 검출할 수 있는 제제를 포함하는 사과 산도 형질 판별용 조성물을 제공한다. According to an aspect of the present invention, the present invention relates to an apple chromosome 16 (NC_024254.1) at position 1332163; or 1545939th position of
본 발명에 있어서, 단일염기다형성(Single Nucleotide Polymorphism, SNP)은 DNA 염기서열에서 하나의 염기서열(A, T, G, C)의 차이를 보이는 유전적 변화 또는 변이를 의미하며, DNA 서열 다형성(polymorphism) 중에서 가장 많이 존재하는 형태이다.In the present invention, single nucleotide polymorphism (SNP) refers to a genetic change or mutation showing a difference in one nucleotide sequence (A, T, G, C) from a DNA nucleotide sequence, and DNA sequence polymorphism ( polymorphism) is the most common form.
본 발명에 있어서, 다형성(polymorphism)은 하나의 유전자 좌위(locus)에 두 가지 이상의 대립유전자(allele)가 존재하는 경우를 말하며 다형성 부위 중에서, 사람에 따라 단일 염기만이 다른 것을 단일염기다형성이라 한다. 바람직한 다형성 마커는 선택된 집단에서 1% 이상, 더욱 바람직하게는 10% 또는 20% 이상의 발생빈도를 나타내는 두 가지 이상의 대립유전자를 가진다.In the present invention, polymorphism refers to a case in which two or more alleles exist at one locus, and among polymorphic sites, only a single base differs from one person to another is called single nucleotide polymorphism. . Preferred polymorphic markers have two or more alleles that exhibit an incidence of at least 1%, more preferably at least 10% or 20% in a selected population.
본 발명에 있어서, 대립유전자(allele)는 상동염색체의 동일한 유전자 좌 위에 존재하는 한 유전자의 여러 타입을 말한다. 대립유전자는 다형성을 나타내는데 사용되기도 하며, 예컨대, SNP는 두 종류의 대립인자(biallele)를 갖는다.In the present invention, an allele refers to several types of a gene present on the same locus of a homologous chromosome. Alleles are also used to indicate polymorphism, for example, SNPs have two types of alleles.
본 발명에 있어서, 마커(marker)는 유전적으로 불특정 연관된 유전자 좌(genetic locus)를 동정할 때 참고 점으로 사용되는 염기서열을 의미하며, 상기 마커의 유전자 지도 상의 위치는 유전자 좌로 표시할 수 있다.In the present invention, a marker refers to a nucleotide sequence used as a reference point when identifying a genetically unspecifically related genetic locus, and the location of the marker on a genetic map may be indicated as a genetic locus.
본 발명의 구체예에서, 상기 단일염기다형성 마커는 사과 16번 염색체(NC_024254.1)의 1332163 번째 위치의 염기가 AA, AG 또는 GG인 단일염기다형성 마커; 또는 사과 16번 염색체(NC_024254.1)의 1545939 번째 위치의 염기가 AA, AG 또는 GG인 단일염기다형성 마커;인 것이 바람직하다.In an embodiment of the present invention, the single nucleotide polymorphism marker is a single nucleotide polymorphism marker in which the base at position 1332163 of the apple chromosome 16 (NC_024254.1) is AA, AG or GG; or a single nucleotide polymorphism marker in which the base at position 1545939 of
본 발명의 바람직한 구체예에서, 상기 사과 16번 염색체의 1332163 번째 위치의 염기가 AA 또는 AG인 경우 산도 1.0% 이상으로 판별할 수 있으며, GG인 경우 산도 1.0% 미만으로 판별할 수 있다. 또한 상기 사과 16번 염색체의 1545939 번째 위치의 염기가 GG인 경우 산도 1.3% 이상으로 판별할 수 있고, AA 또는 AG인 경우 산도 1.3% 미만으로 판별할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, when the base at position 1332163 of
나아가, 상기 산도 형질 판별 결과를 토대로, 사과의 품종을 판별할 수도 있다. 예를 들어, 사과 16번 염색체의 1332163 번째 위치의 염기가 AA 또는 AG인 경우 사과의 품종을 산도 1.0% 이상인 품종, 즉 Asiro8, Akita Tare, Roberts Crab, Asiro3, Dolgo, Spy, Lodi, Jonathan, Noya, Humboldt, Parkland 및 M7로 이루어진 군에서 선택된 1 이상으로 판별할 수 있으며, GG인 경우 산도 1.0% 미만인 품종, 즉 Jonared, Jiguan, Red well, Crimson King, Virginia Gold, Sansa, Hongro, Granny Smith, Fuji, Tsugaru, Picnic 및 Yoko으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상으로 판별할 수 있다. 또한 상기 사과 16번 염색체의 1545939 번째 위치의 염기가 GG인 경우 산도 1.3% 이상인 품종, 즉 Asiro8, Asiro3, Akita Tare, Ottawa8, Maypole 및 Purple wave으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상으로 판별할 수 있고, 판별할 수 있고, AA 또는 AG인 경우 산도 1.3% 미만인 품종, 즉 Ginger gold, Crimson king, Mayqueen, Alps Otome, Hongro, Gamhong, Tallmans sweet 및 Britegold으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상으로 판별할 수 있다.Furthermore, based on the result of determining the acidity trait, the variety of the apple may be determined. For example, if the base at position 1332163 of
본 발명의 구체예에서, 상기 단일염기다형성 마커를 검출할 수 있는 제제는 단일염기다형성 마커 부위를 포함하는, 10 내지 100개의 연속적인 DNA 서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드; 또는 이의 상보적인 폴리뉴클레오티드;와 특이적으로 혼성화(hybridization)하는 폴리뉴클레오티드인 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않는다.In an embodiment of the present invention, the agent capable of detecting the single nucleotide polymorphism marker comprises: a polynucleotide comprising 10 to 100 consecutive DNA sequences comprising a single nucleotide polymorphism marker site; Or a complementary polynucleotide thereof; and a polynucleotide that specifically hybridizes (hybridization) is preferred, but is not limited thereto.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 상기 단일염기다형성 마커를 검출할 수 있는 제제는 폴리뉴클레오티드일 수 있으며, 이는 단일염기다형성 마커를 검출할 수 있는 프라이머, 프로브 및 이들의 조합으로 구성된 군에서 선택되는 1 종 이상일 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the agent capable of detecting the single polymorphic marker may be a polynucleotide, which is selected from the group consisting of primers, probes, and combinations thereof capable of detecting the single polymorphic marker. may be more than one species.
본 발명의 보다 바람직한 구체예에서, 상기 폴리뉴클레오티드는 프라이머일 수 있고, 이는 3‘ 마지막 염기가 단일염기다형성 부위에 상보적으로 결합하는 것일 수 있다.In a more preferred embodiment of the present invention, the polynucleotide may be a primer, which may be such that the 3' last base is complementary to a single nucleotide polymorphism site.
본 발명에 있어서, 프라이머는 짧은 자유 3 말단 수산화기(free 3' hydroxyl group)를 가지는 핵산 서열로 상보적인 핵산의 주형(template)과 염기쌍(base pair)을 형성할 수 있고 핵산 주형의 가닥 복사를 위한 시작 지점으로 기능하는 짧은 핵산 서열을 의미한다. 프라이머는 적절한 완충용액 및 온도에서 중합반응(즉, DNA 중합효소 또는 역전사효소)을 위한 시약 및 상이한 4가지 뉴클레오사이드 트리포스페이트의 존재 하에서 DNA 합성을 개시할 수 있다.In the present invention, the primer is a nucleic acid sequence having a short free 3' hydroxyl group and can form a base pair with a template of a complementary nucleic acid, and is used for strand copying of the nucleic acid template. It refers to a short nucleic acid sequence that serves as a starting point. Primers are capable of initiating DNA synthesis in the presence of reagents for polymerization (ie, DNA polymerase or reverse transcriptase) and four different nucleoside triphosphates in appropriate buffers and temperatures.
상기 프라이머 설계 시, 프라이머의 A, G, C, T 함량비, 프라이머 결합체(dimer) 형성 방지, 같은 염기서열의 3회 이상 반복금지 등 여러 가지 제약이 따르며, 그 외에 단독 PCR 반응조건에 있어서 주형(template) DNA의 양, 프라이머의 농도, dNTP의 농도, Mg2+의 농도, 반응온도, 반응시간 등의 조건이 적정해야 한다.When designing the primer, there are various restrictions such as the A, G, C, and T content ratio of the primer, prevention of primer dimer formation, and prohibition of repeating the same nucleotide sequence more than 3 times. (template) Conditions such as DNA amount, primer concentration, dNTP concentration, Mg 2+ concentration, reaction temperature, and reaction time must be appropriate.
상기의 프라이머는 기본 성질을 변화시키지 않은 추가의 특징을 혼입할 수 있다. 즉 핵산 서열이 당해 분야에 공지된 많은 수단을 이용하여 변형될 수 있다. 이러한 변형의 예로는 메틸화, 캡화, 뉴클레오타이드의 하나 이상의 동족체로의 치환 및 포스포네이트, 포스포트리에스테르, 포스포로아미데이트 또는 카바메이트 등의 하전되지 않은 연결체나 포스포로티오에이트 또는 포스포로디티오에이트 등의 하전된 연결체로의 뉴클레오타이드의 변형이 가능하다. 또한 핵산은 뉴클레아제, 독소, 항체, 시그날 펩타이드, 폴리 L 리신 등의 단백질, 아크리딘 또는 프소랄렌 등의 삽입제, 금속, 방사성 금속, 철 산화성 금속 등의 킬레이트화제 및 알킬화제 등의 하나 이상의 부가적인 공유 결합된 잔기를 가질 수 있다.The above primers may incorporate additional features that do not change the basic properties. That is, the nucleic acid sequence can be modified using a number of means known in the art. Examples of such modifications include methylation, encapsulation, substitution of a nucleotide with one or more homologues and uncharged linkages such as phosphonates, phosphotriesters, phosphoroamidates or carbamates or phosphorothioates or phosphorodithioates. Modification of nucleotides into charged linkages such as In addition, the nucleic acid may include one or more of nucleases, toxins, antibodies, signal peptides, proteins such as poly L lysine, intercalating agents such as acridine or psoralen, chelating agents such as metals, radioactive metals, iron oxidizing metals, and alkylating agents. It may have additional covalently attached residues.
또한 본 발명의 프라이머 서열은 검출 가능한 시그날을 직접적 또는 간접적으로 제공할 수 있는 표지를 이용하여 변형시킬 수 있다. 상기 프라이머는 분광학, 광화학, 생화학, 면역화학 또는 화학적 수단을 이용하여 검출될 수 있는 표지를 포함할 수 있다. 유용한 표지는 32P, 형광 염료, 전자 밀집 시약, 효소(일반적으로 ELISA 에 이용되는 것), 바이오틴 또는 합텐 및 항혈청 또는 단일클론성 항체가 이용가능한 단백질을 포함한다.In addition, the primer sequence of the present invention can be modified using a label capable of directly or indirectly providing a detectable signal. The primer may include a label that can be detected using spectroscopic, photochemical, biochemical, immunochemical or chemical means. Useful labels include proteins for which 32 P, fluorescent dyes, electron-dense reagents, enzymes (commonly used in ELISAs), biotin or haptens and antisera or monoclonal antibodies are available.
본 발명의 프라이머들은 적절한 서열의 클로닝 및 제한효소 분해 및 나랭(Narang) 등의 포스포트리에스테르 방법(1979, Meth, Enzymol. 68:90-99), 보카지(Beaucage) 등의 디에틸포스포라미다이트 방법(1981, Tetrahedron Lett. 22: 1859-1862), 및 미국 특허 제4458066호의 고형물 지지 방법과 같은 직접적인 화학적 합성법을 포함하는 임의의 기타 널리 공지된 방법을 사용하여 화학적으로 합성할 수 있다.The primers of the present invention are cloning and restriction enzyme digestion of an appropriate sequence, phosphotriester method such as Narang (1979, Meth, Enzymol. 68:90-99), diethyl phosphoramidi such as Beaucage. Chemical synthesis may be accomplished using any other well-known method, including direct chemical synthesis methods, such as the method of chemotherapy (1981, Tetrahedron Lett. 22: 1859-1862), and the solids supported method of US Pat. No. 4458066.
본 발명의 구체예에서, 상기 사과 산도 형질 판별용 조성물은 과실, 잎, 줄기, 뿌리 또는 종자 시료에서 사과의 산도형질을 판별할 수 있으며, 유엽(young leaves) 시료에서 사과 산도 형질을 판별하는 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않는다.In an embodiment of the present invention, the composition for determining the apple acidity trait can determine the acidity trait of an apple from a fruit, leaf, stem, root or seed sample, and determining the apple acidity trait from a young leaf sample Preferably, but not limited thereto.
본 발명에 따른 사과 산도 형질과 연관된 단일염기다형성 마커는 유전적 유사도가 높아 표현형에 큰 차이를 보이지 않는 산도 형질 및 산도에 따른 품종을 정확하게 판별할 수 있다. 이는 본 발명의 마커를 이용하면, 사과의 과실 없이 유엽만으로도 사과의 산도를 판별할 수 있음을 의미하는바, 본 발명의 산도 형질과 연관된 단일염기다형성 마커는 사과 육종 분야에서 다양하게 활용될 수 있다.The single nucleotide polymorphism marker associated with the apple acidity trait according to the present invention has a high genetic similarity, so that it is possible to accurately discriminate a variety according to the acidity trait and acidity that does not show a significant difference in the phenotype. This means that when the marker of the present invention is used, the acidity of apples can be discriminated only by leaf leaves without apple fruit. .
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기 사과 산도 형질 판별용 조성물을 포함하는 사과 산도 형질 판별키트를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apple acidity characterization kit comprising the composition for discriminating the apple acidity trait.
본 발명에 있어서 판별키트는 단일염기다형성 마커를 검출하여 사과의 산도 형질을 판별할 수 있다. 사과 산도 형질 판별키트는 단일염기다형성 마커를 검출하기 위한 폴리뉴클레오티드, 프라이머 및 프로브 등을 포함할 수 있으며, 분석 방법에 적합한 한 종류 또는 그 이상의 다른 구성 성분, 용액 또는 장치가 포함될 수 있다.In the present invention, the discrimination kit can detect the single nucleotide polymorphism marker to discriminate the acidity trait of apples. The malic acidity characterization kit may include polynucleotides, primers, and probes for detecting a single nucleotide polymorphism marker, and may include one or more other components, solutions or devices suitable for the analysis method.
예를 들어, 본 발명의 사과 산도 형질 판별키트는 대립유전자 특이 중합효소연쇄반응을 수행하기 위한 필수 요소를 포함하는 키트일 수 있다. 대립유전자 특이 중합효소연쇄반응 키트는, 본 발명의 단일염기다형성 마커에 대한 특이적인 폴리뉴클레오티드, 프라이머 또는 프로브 외에도 테스트 튜브 또는 다른 적절한 컨테이너, 반응 완충액(pH 및 마그네슘 농도는 다양함), dNTP(DeoxyriboNucleotide TriPhosphate), Taq-폴리머라아제 및 역전사효소와 같은 효소, DNase, RNAse 억제제, DEPC-수 및 멸균수 등을 포함할 수 있다.For example, the malic acidity characterization kit of the present invention may be a kit including essential elements for performing an allele-specific polymerase chain reaction. The allele-specific polymerase chain reaction kit includes a test tube or other suitable container, reaction buffer (pH and magnesium concentration vary), dNTP (DeoxyriboNucleotide), in addition to a polynucleotide, primer, or probe specific for the mononucleotide polymorphic marker of the present invention. TriPhosphate), enzymes such as Taq-polymerase and reverse transcriptase, DNase, RNAse inhibitors, DEPC-water and sterile water, and the like.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 사과 산도 형질 판별방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, the present invention provides a method for determining malic acidity trait.
상기 사과 산도 형질 판별방법은 (a) 사과의 DNA를 추출하는 단계; (b) 상기 단계 (a)의 DNA를 주형으로 하고, 상기 사과 산도 형질 판별용 조성물을 이용하여 중합효소연쇄반응을 수행하는 단계; 및 (c) 중합효소연쇄반응 산물을 분석하여 사과의 산도 형질을 판별하는 단계;를 포함한다.The method for determining the apple acidity trait comprises the steps of (a) extracting apple DNA; (b) using the DNA of step (a) as a template, and performing a polymerase chain reaction using the composition for determining the malic acidity; and (c) analyzing the polymerase chain reaction product to determine the acidity trait of the apple.
본 발명의 구체예에서, 상기 단계 (a)는 과실, 잎, 줄기, 뿌리 또는 종자 시료에서 사과의 산도형질을 판별할 수 있으며, 유엽 시료에서 사과의 DNA를 추출하는 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않는다.In an embodiment of the present invention, in step (a), the acidity trait of an apple can be determined from a fruit, leaf, stem, root or seed sample, and it is preferable to extract the apple DNA from the leaf sample, but is not limited thereto. does not
본 발명에 있어서, 중합효소연쇄반응(Polymerase Chain Reaction, PCR)은 DNA 사슬 중에서 목적하는 일부분만을 대량으로 증폭시키는 실험법을 의미하며, 그 예로는 중합효소연쇄반응(Polymerase Chain Reaction), 대립유전자 특이 중합효소연쇄반응(Allele Specific Polymerase Chain Reaction), Nested-중합효소연쇄반응(Nested-Polymerase Chain Reaction), 다중 중합효소연쇄반응(multiplex Polymerase Chain Reaction, multiplex PCR), 경쟁적 중합효소연쇄반응(competitive Polymerase Chain Reaction), 실시간 중합효소연쇄반응(real-time Polymerase Chain Reaction), 정량적 중합효소연쇄반응(Real-time Quantitative Polymerase Chain Reaction), DNA 칩(DNA chip) 및 등온증폭법(Loop-mediated isothermal amplification)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 방법일 수 있으며, 바람직하게는 대립유전자 특이 중합효소연쇄반응이나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, polymerase chain reaction (PCR) refers to an experimental method for amplifying only a desired part of a DNA chain in large quantities, for example, polymerase chain reaction (Polymerase Chain Reaction), allele-specific polymerization Allele Specific Polymerase Chain Reaction, Nested-Polymerase Chain Reaction, multiplex Polymerase Chain Reaction, multiplex PCR, competitive Polymerase Chain Reaction ), real-time Polymerase Chain Reaction, Real-time Quantitative Polymerase Chain Reaction, DNA chip, and loop-mediated isothermal amplification. It may be one or more methods selected from the group, preferably an allele-specific polymerase chain reaction, but is not limited thereto.
본 발명의 구체예에서, 상기 단계 (c)의 사과 산도 형질 판별은 사과 16번 염색체의 1332163 번째 위치의 염기가 AA 또는 AG인 경우 산도 1.0% 이상으로 판별할 수 있으며, GG인 경우 산도 1.0% 미만으로 판별할 수 있다. 또한 상기 사과 16번 염색체의 1545939 번째 위치의 염기가 GG인 경우 산도 1.3% 이상으로 판별할 수 있고, AA 또는 AG인 경우 산도 1.3% 미만으로 판별할 수 있다.In an embodiment of the present invention, in the determination of the apple acidity trait in step (c), when the base at position 1332163 of
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only for illustrating the present invention, and it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the scope of the present invention is not to be construed as being limited by these examples.
실시예 1. GWAS(genome-wide association study) 분석용 사과 유전자원 확정Example 1. Confirmation of apple genetic resources for GWAS (genome-wide association study) analysis
reference set; 차세대바이오그린21 사업 1단계에서 선정한 core collection의 일부; 및 국내 사과 유전자원의 일부;를 포함하는 GWAS 분석을 위한 샘플을 선정하였다. 선정된 사과 유전자원은 308개이며, 표 1에 나타내었다.reference set; A part of the core collection selected in the 1st stage of the Next-Generation BioGreen 21 project; and a portion of domestic apple genetic resources; samples for GWAS analysis were selected. The selected apple genetic resources are 308, and are shown in Table 1.
후술되는 실시예에서는, 상기 선정된 사과 유전자원 308개의 유엽으로부터 추출된 DNA를 시료로 사용하였다.In Examples to be described later, DNA extracted from leaves of 308 apple genetic resources selected above was used as a sample.
실시예 2. GBS(genotyping by sequencing)을 이용한 SNP(single nucleotide polymorphism) 선별Example 2. Single nucleotide polymorphism (SNP) selection using GBS (genotyping by sequencing)
상기 실시예 1의 사과 유전자원 308개의 GBS 분석을 실시하였다. 구체적으로, DNeasy Plant Mini Kit(QIAGEN, Germany)으로 사과 유엽의 genomic DNA를 추출하였다. 추출된 genomic DNA의 GBS를 실시하였다. 상기 GBS는 Illumina Hiseq 2000 system을 사용하였고, paired-end로 분석하였다. GBS 분석 결과는 도 1에 나타내었다.GBS analysis of 308 apple genetic resources of Example 1 was performed. Specifically, genomic DNA of apple leaves was extracted with DNeasy Plant Mini Kit (QIAGEN, Germany). GBS of the extracted genomic DNA was performed. The GBS was analyzed using an Illumina Hiseq 2000 system, paired-end. The results of GBS analysis are shown in FIG. 1 .
도 1에 나타낸 바와 같이, Raw reads는 최소 88,768부터 최대 20,569,116까지 평균 3,863,262,097 reads가 시퀀싱되었다. 평균 92.8%의 트리밍(trimming) 과정을 거쳐 reference genome으로 사용된 ‘Golden Delicious’ genome(Velasco et al., 2010)에 평균 66%의 reads가 매핑(mapping)되었다. 최종적으로 평균 15.64 depth, 63,380 genome region에 reads가 분포하며 reference genome의 약 2%의 coverage를 가진다. 이를 바탕으로 reference gnome 대비 품종별로 SNP을 선별한 결과, 전체 SNP와 heterozygous SNP은 ‘Roberts Crab’이 143,966개, 29,270개로 가장 많았고 homozygous SNP 및 기타 SNP은 ‘Asiro8’이 각각 94,379개 및 28,606개로 가장 많았다. 평균적으로 43,721개 SNP이 선별되었고 homozygous SNP는 27,481개, heterozygous SNP는 7,929개 및 기타 SNP는 8,312개 확인되었다. 여기서 homozygous SNP은 read들의 90% 이상이 SNP로 확인된 것이고, heterozygous SNP은 40 내지 60%, 기타 SNP는 그 외의 확인하기 애매한 것으로 분류한 것이다. 이를 다음의 조건에서 필터링을 수행하였다.As shown in FIG. 1 , for raw reads, an average of 3,863,262,097 reads were sequenced from a minimum of 88,768 to a maximum of 20,569,116. After an average of 92.8% of the trimming process, an average of 66% of reads were mapped to the ‘Golden Delicious’ genome (Velasco et al., 2010) used as a reference genome. Finally, reads are distributed in an average of 15.64 depth, 63,380 genome regions, and have coverage of about 2% of the reference genome. As a result of selecting SNPs by variety compared to the reference gnome based on this, 'Roberts Crab' had the highest number of total SNPs and heterozygous SNPs with 143,966 and 29,270, and homozygous SNPs and other SNPs with 'Asiro8' had the most with 94,379 and 28,606, respectively. . On average, 43,721 SNPs were selected, 27,481 homozygous SNPs, 7,929 heterozygous SNPs, and 8,312 other SNPs were identified. Here, for homozygous SNPs, more than 90% of the reads were identified as SNPs, for
[조건 A][Condition A]
- SNP loci of biallelic, missing rate < 10%- SNP loci of biallelic, missing rate < 10%
- minor allele frequency > 5% - minor allele frequency > 5%
[조건 B][Condition B]
- SNP loci of biallelic, missing rate < 20%- SNP loci of biallelic, missing rate < 20%
- minor allele frequency > 5% - minor allele frequency > 5%
필터링을 통해 선별된 SNP는 각각 12,608개(조건 A) 및 51,434개(조건 B)이다.SNPs selected through filtering were 12,608 (condition A) and 51,434 (condition B), respectively.
실시예 3. 사과 유전자원의 Genetic diversity, PCA 및 Population structure 분석Example 3. Genetic diversity, PCA and Population structure analysis of apple genetic resources
3-1. Population structure 분석3-1. Population structure analysis
상기 실시예 2에서 조건 A로 선별된 SNP(12,608개)를 이용하여 사과 유전자원 308개의 집단 구조를 분석하였다. 상기 집단 구조 분석은 STRUCTURE v.2.3.4. 프로그램을 이용하였으며, 분석 조건은 다음(Pritchard et al., 2000)과 같다.The population structure of 308 apple genetic resources was analyzed using the SNPs (12,608) selected under condition A in Example 2 above. The population structure analysis is STRUCTURE v.2.3.4. The program was used, and the analysis conditions were as follows (Pritchard et al., 2000).
- Bayesian model-based approach (MCMC : markov chain monte cario)- Bayesian model-based approach (MCMC: markov chain monte cario)
- Burn-in period : 10,000- Burn-in period: 10,000
- Number of MCMC Reps : 10,000- Number of MCMC Reps : 10,000
- Ancestry Model : Admixture model- Ancestry Model : Admixture model
- Allele frequency model : correlated allele frequency- Allele frequency model: correlated allele frequency
- Number of populations (K) : 1 내지 10- Number of populations (K): 1 to 10
- Number of iterations : 2- Number of iterations : 2
structure harvester 웹사이트에서 분석 결과를 이용하여 적정 집단 K를 계산하였다(Evanno et al., 2005). 집단 구조 분석 결과는 도 2a 및 2b에 나타내었다.The optimal population K was calculated using the analysis results from the structure harvester website (Evanno et al., 2005). The group structure analysis results are shown in FIGS. 2A and 2B .
도 2a 및 2b에 나타낸 바와 같이, 적정 집단 K는 4인 것을 확인하였다.As shown in FIGS. 2A and 2B , it was confirmed that the appropriate population K was 4.
3-2. PCA3-2. PCA
상기 실시예 3-1에서 확인한 적정 집단 K의 값을 토대로, PCA 분석을 실시하였다. 사과 유전자원 308개 샘플의 서열 정보(12,608 SNPs) 및 TASSEL ver.5.2.60 소프트웨어를 이용하여 주성분 분석을 수행하였다(Bradbury et al., 2007). PCA 분석 결과는 도 2c에 나타내었다.Based on the value of the appropriate population K confirmed in Example 3-1, PCA analysis was performed. Principal component analysis was performed using sequence information (12,608 SNPs) of 308 samples of apple genetic resources and TASSEL ver.5.2.60 software (Bradbury et al., 2007). The PCA analysis result is shown in FIG. 2c.
도 2c에 나타낸 바와 같이, 사과 유전자원 308개는 PC1 축에 의해 4개의 그룹 또는 PC1 및 PC2의 2개 축에 의해 최대 6개의 그룹으로 분리되었다. PC1은 Malus domestica와 Malus sp., Malus hybrid 및 crabapples의 분류 기준이 되었다(PCA-Ⅰ, crabapples such as Malus floribunda, Malus sikkimensis, and Malus arnoldiana; PCA-Ⅱ, crabapple, Malus hybrid and Malus sp.; PCA-Ⅲ, PCA-Ⅳ, Malus domestica).As shown in Fig. 2c, the 308 apple genetic resources were divided into 4 groups by the PC1 axis or up to 6 groups by the 2 axes of PC1 and PC2. PC1 was the classification criterion for Malus domestica and Malus sp ., Malus hybrid and crabapples (PCA-I, crabapples such as Malus floribunda , Malus sikkimensis , and Malus arnoldiana ; PCA-II, crabapple, Malus hybrid and Malus sp .; PCA -Ⅲ, PCA-IV, Malus domestica ).
3-3. Genetic diversity 분석3-3. Genetic diversity analysis
사과 유전자원 308개 샘플의 서열 정보 및 MEGA ver.6.0 프로그램을 이용하여, 계통수(phylogenetic tree)를 작성하였다. 계통수 작성 조건은 다음과 같다(Tamura et al., 2013).A phylogenetic tree was prepared using sequence information of 308 samples of apple genetic resources and MEGA ver.6.0 program. The conditions for creating a phylogenetic tree are as follows (Tamura et al., 2013).
- Statistical method : Neighbor-joining- Statistical method: Neighbor-joining
- Substitution model/method : Maximum composite likelihood- Substitution model/method : Maximum composite likelihood
- Gaps/Missing data treatment : Pairwise deletion- Gaps/Missing data treatment: Pairwise deletion
작성된 계통수는 도 2d에 나타내었다.The prepared phylogenetic tree is shown in FIG. 2D.
도 2d에 나타낸 바와 같이, 사과 유전자원 308개 샘플은 서로 연관성이 많지 않은 다양한 개체임을 확인하였다. 또한 상기 사과 유전자원 308개는 쓰가루, Golden Delicious, 갈라, 후지, Jonathan, Delicious, McIntosh, 대목 등으로 그룹을 이루는 것을 확인하였으며, 각 그룹에 포함된 품종은 다음과 같다.As shown in FIG. 2D , it was confirmed that the 308 apple genetic resources samples were diverse individuals with little correlation with each other. In addition, it was confirmed that the 308 apple genetic resources were grouped into Tsugaru, Golden Delicious, Gala, Fuji, Jonathan, Delicious, McIntosh, and Daemok, and the varieties included in each group are as follows.
- 쓰가루 그룹 : Beninomai, Migwang Tsugaru, Sakada Tsugaru 및 Miszu Tsugaru 등- Tsugaru Group: Beninomai, Migwang Tsugaru, Sakada Tsugaru and Miszu Tsugaru, etc.
- Golden Delicious 그룹 : Golden Delicous, Spur Golden Delicious, Empress Spur Golden Delicious 등- Golden Delicious group: Golden Delicous, Spur Golden Delicious, Empress Spur Golden Delicious, etc.
- 갈라 그룹 : Galaxy Gala, Treco Red Gala, Sansa 등- Gala groups: Galaxy Gala, Treco Red Gala, Sansa, etc.
- 후지 그룹 : Champion Fuji, Nugget, Iwakami 등- Fuji Group: Champion Fuji, Nugget, Iwakami, etc.
- Jonathan 그룹 : Rome beauty, Rome, Alps Otome, Jonared 등- Jonathan Groups: Rome beauty, Rome, Alps Otome, Jonared, etc.
- Delicious 그룹 : Vance Delicious, Red King, Red Delicious, Double Red Delicious 등- Delicious group: Vance Delicious, Red King, Red Delicious, Double Red Delicious, etc.
- McIntosh 그룹 : Totem, Macfree, Maypole, Marshall McIntosh 등- McIntosh Group: Totem, Macfree, Maypole, Marshall McIntosh, etc.
- 대목 그룹 : M3, M.Taurensii, M.Pruifolia Sikora, M.John Downie 등- Root group: M3, M.Tauresii, M.Pruifolia Sikora, M.John Downie, etc.
실시예 4. 사과 유전자원을 대상으로 과실 유용 형질에 대한 GWAS 분석Example 4. GWAS analysis of fruit useful traits targeting apple genetic resources
본 실시예에서는, 사과 유전자원 308점 중 표현형 데이터가 있는 301점을 대상으로 실험을 진행하였다.In this example, an experiment was conducted on 301 points with phenotypic data out of 308 apple genetic resources.
4-1. 사과 유전자원 301점의 산도 형질에 따른 GWAS 분석_QQ plot4-1. GWAS analysis_QQ plot according to acidity trait of 301 apple genetic resources
상기 실시예 2에서 조건 B로 선별된 SNP(51,434개)를 이용하여, 사과 유전자원 301점의 (i) 산도 형질 표현형 및 유전자형 분포 비교; 및 (ii) GWAS 분석;을 수행하였다.(i) Comparison of acidity trait phenotype and genotype distribution of 301 apple genetic resources using SNPs (51,434) selected under condition B in Example 2; and (ii) GWAS analysis;
(i) 산도 형질 표현형 및 유전자형 분포 비교(i) Comparison of pH trait phenotype and genotype distribution
GWAS 분석에 앞서, 사과 유전자원에서 산도 형질에 대한 표현형 및 유전자형의 분포를 비교하였다. 상기 비교를 위한 샘플은 1년 마다 채취하였고, 4년 동안 관찰하였다.Prior to GWAS analysis, the distribution of phenotypes and genotypes for acidity traits in apple genetic resources was compared. Samples for comparison were taken every year and observed for 4 years.
그 결과, 1년차에는 산도가 0.0 내지 0.9%인 과실이 70.9%로 가장 많이 차지하였고, 2년차에는 산도가 0.3 내지 1.3%인 과실이 66.6%로 가장 많이 차지하는 것을 확인하였다. 3년차에는 사과 과실의 산도가 0.3 내지 1.0%인 과실이 65.4%, 4년차에는 산도가 0.3 내지 1.1%인 과실이 73.7%를 차지하였다. As a result, it was confirmed that in the first year, fruits with an acidity of 0.0 to 0.9% accounted for the most at 70.9%, and in the second year, fruits with an acidity of 0.3 to 1.3% accounted for the most at 66.6%. In the 3rd year, apple fruits with an acidity of 0.3 to 1.0% accounted for 65.4%, and in the 4th year, fruits with an acidity of 0.3 to 1.1% accounted for 73.7%.
(ii) GWAS 분석(ii) GWAS analysis
표현형 데이터가 있는 사과 유전자원 301점에 대해서 GWAS를 수행하였다. 분석 방법은 산도 형질에 대해 R을 기반으로 한 GAPIT(Genomic Association and Prediction Integrated Tool) 및 PLINK 프로그램을 이용하였다(Lipka et al. 2012, Purcell et al. 2007). GWAS 결과는 QQ-plot으로 시각화하였다. QQ-plot에서 SNP 및 산도 형질 사이에 연관성이 없다는 귀무가설이 옳다면, 모든 p-value는 일양분포(uniform distribution)를 따른다. 그러나 SNP 및 산도 형질 사이에 연관성이 있다고 판단되면 이 분포, 즉 일양분포를 벗어난다. 상기 GWAS 결과를 토대로 작성한 QQ-plot은 도 3에 나타내었다.GWAS was performed on 301 apple genetic resources with phenotypic data. For the analysis method, GAPIT (Genomic Association and Prediction Integrated Tool) and PLINK program based on R for acidity trait were used (Lipka et al. 2012, Purcell et al. 2007). GWAS results were visualized by QQ-plot. If the null hypothesis that there is no association between SNP and acidity trait in QQ-plot is correct, then all p-values follow a uniform distribution. However, if it is determined that there is a relationship between the SNP and the acidity trait, this distribution, i.e., the unipolar distribution, is deviated. A QQ-plot prepared based on the GWAS results is shown in FIG. 3 .
도 3에 나타낸 바와 같이, 작성된 QQ-plot을 확인한 결과, 일양분포를 따르지 않는 것을 확인하였고, 이는 SNP 및 산도 형질은 연관성이 있음을 의미한다.As shown in FIG. 3 , as a result of confirming the prepared QQ-plot, it was confirmed that a uniform distribution was not followed, which means that SNP and acidity traits are related.
4-2. 사과 유전자원 301점의 산도 형질에 따른 GWAS 분석_manhattan plot4-2. GWAS analysis according to the acidity trait of 301 apple genetic resources_manhattan plot
연관성 있는 SNP의 위치를 manhattan plot으로 시각화하였다. 상기 manhattan plot의 가로축은 염색체 번호와 물리적 위치를 의미하며, 세로축은 -log10(P) 값을 의미한다. 이 값은 SNP 및 산도 형질 사이에 연관성이 없다는 귀무가설 하에 F-검정하여 구해진 p-value를 -log10(P)로 바꾼 값이다. 즉 이 값이 클수록 SNP 및 산도 형질 사이에 연관성이 있을 확률이 높다고 판단한다. 작성된 manhattan plot은 도 4에 나타내었다.The positions of related SNPs were visualized with a manhattan plot. The horizontal axis of the manhattan plot means the chromosome number and physical location, and the vertical axis means -log10(P) value. This value is the value obtained by replacing the p-value obtained by the F-test with -log10(P) under the null hypothesis that there is no association between the SNP and the acidity trait. That is, it is judged that the higher this value, the higher the probability that there is a correlation between the SNP and the acidity trait. The prepared manhattan plot is shown in FIG. 4 .
도 4에 나타낸 바와 같이, 16번 염색체에서 p-value가 가장 높은 것을 확인하였다. 상기 결과는 16번 염색체에 존재하는 SNP가 산도 형질과 연관성이 높다는 것을 의미한다.As shown in Figure 4, it was confirmed that the highest p-value in
실시예 5. 산도 형질 SNP 선발 Example 5. Acidity trait SNP selection
전술한 GWAS 결과를 바탕으로, 산도 형질과 가장 유의성이 높은 SNP를 선발하였다. 선발된 산도 형질 SNP는 표 2에 나타내었다.Based on the above-described GWAS results, SNPs with the highest significance for acidity traits were selected. The selected acidity trait SNPs are shown in Table 2.
(Titratable Acidity, TA)(Titratable Acidity, TA)
실시예 6. 선발된 산도 형질 SNP를 이용한 사과의 산도 판별Example 6. Determination of acidity of apples using selected acidity trait SNPs
상기 표 2에 기재된 산도 형질 SNP를 이용하여, 사과의 산도를 판별하였다. 먼저, 상기 표 2에 기재된 산도 형질 SNP에 대한 프라이머 세트를 설계하였다. 본 실시예에서는 설계된 프라이머 세트 중 C16S63 및 C16S39B을 이용한 산도 판별 결과를 개시하였다.The acidity of apples was determined using the acidity trait SNPs shown in Table 2 above. First, a primer set for the acidity trait SNP described in Table 2 was designed. In this example, the acidity determination results using C16S63 and C16S39B among the designed primer sets were disclosed.
(i) 프라이머 세트 C16S63를 이용한 산도 판별(i) Determination of acidity using primer set C16S63
프라이머 세트 C16S63은 증폭 산물의 크기가 107 bp이며, 어닐링 온도는 60℃이다. 또한 상기 프라이머 세트 C16S63는 16번 염색체의 1335263번 위치의 SNP를 판별하기 위한 것이다. 프라이머 세트 C16S63을 이용하여, 사과 유전자원의 산도를 판별, 즉, SNP 마커를 확인하였다. 추가적으로, HRM(High Resolution Melting) 분석을 수행하였다. 산도 판별 결과는 표 3에 나타내었고, HRM 결과는 도 5에 나타내었다(A : melting curve, B : difference graph).In the primer set C16S63, the size of the amplification product was 107 bp, and the annealing temperature was 60°C. In addition, the primer set C16S63 is for discriminating the SNP at position 1335263 of
도 5에 나타낸 바와 같이, HRM 분석 결과, melting curve에서 1.0%를 기준으로 구분성이 확인되었다. As shown in FIG. 5 , as a result of HRM analysis, differentiation was confirmed based on 1.0% in the melting curve.
표 3에 나타낸 바와 같이, 산도 1.0%를 기준으로 품종을 판별하였다. 산도가 1.0 내지 3.6%인 품종은 Asiro8, Akita Tare 등이 있으며, 산도가 0.1 내지 0.9%인 품종은 Jonared, Jiguan, Red well, Crimson King 등이 있는 것을 확인하였다. 상기 품종들의 SNP를 분석한 결과, 산도가 1.0% 이상인 품종에서는 16번 염색체의 1335263번 위치의 SNP가 AA 또는 AG이며, 산도가 1.0% 미만인 품종에서는 GG인 것을 확인하였다. As shown in Table 3, varieties were discriminated based on acidity of 1.0%. It was confirmed that the varieties having an acidity of 1.0 to 3.6% include Asiro8 and Akita Tare, and the varieties having an acidity of 0.1 to 0.9% include Jonared, Jiguan, Red well, Crimson King, and the like. As a result of analyzing the SNPs of the above varieties, it was confirmed that the SNP at position 1335263 of
(ii) 프라이머 세트 C16S39B를 이용한 산도 판별(ii) Determination of acidity using primer set C16S39B
프라이머 세트 C16S39B는 증폭 산물의 크기가 125 bp이며, 어닐링 온도가 60℃이다. 또한 상기 프라이머 세트 C16S39B는 16번 염색체의 1545939번 위치의 SNP를 판별하기 위한 것이다. 프라이머 세트 C16S39B를 이용하여, 사과 유전자원의 산도를 판별, 즉, SNP 마커를 확인하였다. 추가적으로, HRM 분석을 수행하였다. 산도 판별 결과는 표 4에 나타내었고, HRM 결과는 도 6에 나타내었다(A : melting curve, B : difference graph).The primer set C16S39B had an amplification product size of 125 bp and an annealing temperature of 60°C. In addition, the primer set C16S39B is for discriminating the SNP at position 1545939 of
도 6에 나타낸 바와 같이, HRM 분석 결과, melting curve에서 1.3%를 기준으로 구분성이 확인되었다. As shown in FIG. 6 , as a result of HRM analysis, differentiation was confirmed based on 1.3% in the melting curve.
표 4에 나타낸 바와 같이, 산도 1.3%를 기준으로 품종을 판별하였다. 산도가 1.4 내지 3.9% 이상인 품종은 Asiro8, Asiro3, Akita Tare 등이 있으며, 산도가 0.1 내지 1.3%인 품종은 Ginger gold, Crimson king, Mayqueen 등이 있는 것을 확인하였다. 상기 품종들의 SNP를 분석한 결과, 산도가 1.3% 이상인 품종에서는 16번 염색체의 1545939번 위치의 SNP가 GG이며, 산도가 1.3% 미만인 품종에서는 AA 또는 AG인 것을 확인하였다.As shown in Table 4, varieties were discriminated based on acidity of 1.3%. It was confirmed that varieties with acidity of 1.4 to 3.9% or more include Asiro8, Asiro3, Akita Tare, and the like, and varieties with acidity of 0.1 to 1.3% include Ginger gold, Crimson king, Mayqueen, and the like. As a result of analyzing the SNPs of the above varieties, it was confirmed that the SNP at position 1545939 of
종합적으로 본 발명자들은 본 발명의 선발된 SNP 마커 및 이를 증폭하는 프라이머 세트를 이용 시, 유전적 유사도가 높아 표현형에 큰 차이를 보이지 않는 산도 형질 및 산도에 따른 품종을 정확하게 판별할 수 있다. 이는 본 발명의 SNP 마커를 이용하면, 사과의 과실 없이 유엽만으로도 사과의 산도를 판별할 수 있음을 의미하는바, 본 발명의 SNP 마커는 사과 육종 분야에서 다양하게 활용될 수 있다.Overall, when the present inventors use the selected SNP marker of the present invention and the primer set to amplify it, it is possible to accurately discriminate varieties according to acidity traits and acidity that do not show a significant difference in phenotype due to high genetic similarity. This means that when the SNP marker of the present invention is used, the acidity of an apple can be determined only with leaves without apple fruit, and the SNP marker of the present invention can be used in various ways in the field of apple breeding.
이상, 본 발명내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다. Above, a specific part of the present invention has been described in detail, for those of ordinary skill in the art, it is clear that this specific description is only a preferred embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereby. something to do. Accordingly, it is intended that the substantial scope of the present invention be defined by the appended claims and their equivalents.
<110> Kyungpook National University Industry-Academic Cooperation Foundation <120> Single Nucleotide Polymorphism Molecular Marker Related to fruit acidity Characteristic in Apple and uses thereof <130> 1-326P <150> KR 10-2019-0071213 <151> 2019-06-17 <160> 2 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 201 <212> DNA <213> Malus domestica <400> 1 ctaatgaagt agcaactccc ttgaaattct tcacwaccaa gttatgcaga tcctctcccg 60 accatatcgg atatatgcat atgttaacag ctaaacaaac rgcagctccc actgcaataa 120 gaaccagtcg agtcacaact gcctcattgt actcccttgt tctgttccca gcaaccatta 180 ggatgcagta tgtcaacacg a 201 <210> 2 <211> 201 <212> DNA <213> Malus domestica <400> 2 atagatatac ttgagacgat gacatgttga gaacattcca aactaccaac aaataggttc 60 ttttaaacgc tgaatatacc tctaagtgca taaagagtag ratctggaaa atgattagag 120 gaactttcat aatatgccca ccgatatcct gcaggctgca tactactgtc tcgtcttgat 180 cttcatctga agaaatgact a 201 <110> Kyungpook National University Industry-Academic Cooperation Foundation <120> Single Nucleotide Polymorphism Molecular Marker Related to fruit acidity Characteristic in Apple and uses thereof <130> 1-326P <150> KR 10-2019-0071213 <151> 2019-06-17 <160> 2 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 201 <212> DNA <213> Malus domestica <400> 1 ctaatgaagt agcaactccc ttgaaattct tcacwaccaa gttatgcaga tcctctcccg 60 accatatcgg atatatgcat atgttaacag ctaaacaaac rgcagctccc actgcaataa 120 gaaccagtcg agtcacaact gcctcattgt actcccttgt tctgttccca gcaaccatta 180 ggatgcagta tgtcaacacg a 201 <210> 2 <211> 201 <212> DNA <213> Malus domestica <400> 2 atagatatac ttgagacgat gacatgttga gaacattcca aactaccaac aaataggttc 60 ttttaaacgc tgaatatacc tctaagtgca taaagagtag ratctggaaa atgattagag 120 gaactttcat aatatgccca ccgatatcct gcaggctgca tactactgtc tcgtcttgat 180 cttcatctga agaaatgact a 201
Claims (10)
상기 단일염기다형성 마커는
서열번호 1의 염기서열로 표시되는 폴리뉴클레오티드에서 101번째 염기가 AA, AG 또는 GG인 단일염기다형성 마커인, 사과 산도 형질 판별용 조성물.According to claim 1,
The single nucleotide polymorphic marker is
In the polynucleotide represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, the 101st base is AA, AG or GG, which is a single nucleotide polymorphism marker, a composition for identifying malic acid characteristics.
상기 단일염기다형성 마커를 검출할 수 있는 제제는 단일염기다형성 마커 부위를 포함하는, 10 내지 100개의 연속적인 DNA 서열로 구성되는 폴리뉴클레오티드; 또는 이의 상보적인 폴리뉴클레오티드;와 특이적으로 혼성화(hybridization)하는 폴리뉴클레오티드인, 사과 산도 형질 판별용 조성물.According to claim 1,
The agent capable of detecting the polymorphism marker includes: a polynucleotide comprising 10 to 100 consecutive DNA sequences including a single polymorphism marker site; Or its complementary polynucleotide; and a polynucleotide that specifically hybridizes with, a composition for identifying malic acid characteristics.
상기 폴리뉴클레오티드는 단일염기다형성 마커를 검출할 수 있는 프라이머, 프로브 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 1 종 이상인, 사과 산도 형질 판별용 조성물.4. The method of claim 3,
The polynucleotide is at least one selected from the group consisting of a primer capable of detecting a single nucleotide polymorphism marker, a probe, and a combination thereof, a composition for identifying malic acidity.
상기 프라이머는 3’ 마지막 염기가 단일염기다형성 부위에 상보적으로 결합하는 것인, 사과 산도 형질 판별용 조성물.5. The method of claim 4,
In the primer, the 3' last base is complementary to the single nucleotide polymorphism site, the composition for determining malic acidity.
상기 조성물은 유엽(young leaves) 시료에서 사과 산도 형질을 판별하는 것인, 사과 산도 형질 판별용 조성물.According to claim 1,
The composition is to discriminate the malic acidity trait in young leaves samples.
(b) 상기 단계 (a)의 DNA를 주형으로 하고, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 이용하여 중합효소연쇄반응을 수행하는 단계; 및
(c) 중합효소연쇄반응 산물을 분석하여 사과의 산도 형질을 판별하는 단계;를 포함하는 사과 산도 형질 판별방법.(a) extracting the DNA of the apple;
(b) using the DNA of step (a) as a template, and performing a polymerase chain reaction using the composition according to any one of claims 1 to 6; and
(c) analyzing the polymerase chain reaction product to determine the acidity trait of the apple;
상기 단계 (a)는 사과의 유엽(young leaves) 시료에서 사과의 DNA를 추출하는 것인, 사과 산도 형질 판별방법.9. The method of claim 8,
The step (a) is to extract the DNA of the apple from the sample of the young leaves of the apple, the apple acidity characterization method.
상기 단계 (b)의 중합효소연쇄반응은 대립유전자 특이 중합효소연쇄반응인, 사과 산도 형질 판별방법.9. The method of claim 8,
The polymerase chain reaction of step (b) is an allele-specific polymerase chain reaction, malic acidity characterization method.
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