KR102427121B1 - Molecular marker based on chloroplast genome sequence for discriminating Panax ginseng 'Gowon' cultivar and uses thereof - Google Patents

Molecular marker based on chloroplast genome sequence for discriminating Panax ginseng 'Gowon' cultivar and uses thereof Download PDF

Info

Publication number
KR102427121B1
KR102427121B1 KR1020220064734A KR20220064734A KR102427121B1 KR 102427121 B1 KR102427121 B1 KR 102427121B1 KR 1020220064734 A KR1020220064734 A KR 1020220064734A KR 20220064734 A KR20220064734 A KR 20220064734A KR 102427121 B1 KR102427121 B1 KR 102427121B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ginseng
present
cultivar
primer
amplification
Prior art date
Application number
KR1020220064734A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이미선
김주혁
이이
Original Assignee
충북대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 충북대학교 산학협력단 filed Critical 충북대학교 산학협력단
Priority to KR1020220064734A priority Critical patent/KR102427121B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102427121B1 publication Critical patent/KR102427121B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • C12Q1/6888Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms
    • C12Q1/6895Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms for plants, fungi or algae
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2600/00Oligonucleotides characterized by their use
    • C12Q2600/13Plant traits
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2600/00Oligonucleotides characterized by their use
    • C12Q2600/156Polymorphic or mutational markers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

The present invention relates to a chloroplast genome sequence-based molecular marker for discriminating the Panax ginseng Gowon cultivar, and uses thereof. A primer set of the present invention can be used to solve the seed purity problem during cultivation of ginseng and wild ginseng and the unclear cultivar problem during distribution, and can be used as a basis for selecting the cultivar suitable for specific cultivation environments in the cultivation of ginseng and wild ginseng, which are greatly affected by the cultivation environment.

Description

인삼 '고원' 품종을 구별하기 위한 엽록체 게놈 서열 기반 분자마커 및 이의 용도{Molecular marker based on chloroplast genome sequence for discriminating Panax ginseng 'Gowon' cultivar and uses thereof}Molecular marker based on chloroplast genome sequence for discriminating Panax ginseng 'Gowon' cultivar and uses thereof}

본 발명은 인삼 '고원' 품종을 구별하기 위한 엽록체 게놈 서열 기반 분자마커 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a chloroplast genome sequence-based molecular marker for distinguishing ginseng 'plateau' cultivars and their use.

고려인삼(Panax ginseng)은 두릅나무과 인삼속에 속하는 다년생 식물로 반음지성 숙근초이다. 예로부터 인삼은 신비의 영약으로 알려져 왔으며, 한방에서는 뿌리를 약용으로 사용하고 있다. 인삼에는 사포닌같은 고기능성 물질을 다량 함유하고, 진세노사이드, 폴리아세틸렌, 산성다당체, 단백질, 페놀성 물질 등을 함유하고 있어 약리적인 효능이 다른 작물에 비해 뛰어나다. Korean ginseng ( Panax ginseng ) is a perennial plant belonging to the genus Araliaceae. Ginseng has been known as a mysterious elixir since ancient times, and the root is used for medicinal purposes in oriental medicine. Ginseng contains a large amount of high-functional substances such as saponins, ginsenosides, polyacetylenes, acidic polysaccharides, proteins, and phenolic substances, so its pharmacological effect is superior to other crops.

다양한 인삼 품종 중에서 으뜸이란 의미를 담은 '고원' 품종은 잎은 평평하고, 줄기는 연한 보라색이며, 엽병 주위와 기부는 자색을 나타내고, 몸통이 굵은 특징이 있다. 또한, 고원은 인삼의 지상부에서 가장 많이 발생하는 점무늬병에 대한 저항성이 우수하고 염류나 고온에도 다소 저항성을 나타내어 환경 변화에 대한 적응력이 높다는 평을 받고 있으며, 항당뇨와 면역기능을 높여주는 Rb2와 부신피질 호르몬 분비를 촉진하는 Rd 등의 함량이 특히 높은 것으로 알려져 있다.Among the various ginseng varieties, the 'Kowon' variety, which means the best, has flat leaves, light purple stems, purple around the petiole and the base, and a thick body. In addition, Kowon has excellent resistance to spot disease, which occurs most often in the above-ground part of ginseng, and is highly accommodating to environmental changes as it is somewhat resistant to salt and high temperature. It is known that the content of Rd, etc., which promotes the secretion of neocortical hormones, is particularly high.

인삼 종자나 묘삼을 인위적으로 산에서 재배하여 야생의 산삼과 유사한 형태로 재배하는 산양삼은 인삼에 비해 약리작용 효과가 뛰어나며, 산림에서 얻을 수 있는 작목 중 대표적인 고소득 재배 작목에 속한다. 현재 국내 산양삼 재배 농가에서는 야생종, 지역 재래종 및 다양한 품종의 인삼 종자나 묘삼을 특별한 기준이 없이 사용하고 있으며 재배 방법 또한 농가에 따라 서로 상이하게 이루어지고 있다. 인삼은 4~6년 동안 동일한 장소에서 재배하기 때문에 재배환경의 영향을 많이 받을뿐더러 여러 병해에 의한 피해가 많이 발생해 수확기까지 생존율이 매우 낮은 식물이다. 현재 산양삼 재배에 이용되는 인삼 종자의 구분이 잘 이루어지고 있지 않기 때문에 어떤 인삼 종자를 파종해야 특정한 환경에서 생육이 활발하고 다수확을 할 수 있는지, 생육 및 수량에 있어서 적절한지 확인할 필요가 있다. Wild ginseng, which is artificially cultivated from ginseng seeds or seedlings in the mountains, and cultivated in a form similar to wild ginseng, has superior pharmacological effects compared to ginseng, and belongs to a representative high-income cultivated crop among crops obtained from forests. Currently, domestic wild ginseng farmers are using wild, local, and various varieties of ginseng seeds and seedlings without any special standards, and the cultivation methods are also different depending on the farms. Since ginseng is grown in the same place for 4 to 6 years, it is greatly affected by the cultivation environment and suffers a lot of damage from various diseases, so the survival rate until harvest is very low. Currently, the classification of ginseng seeds used for cultivating wild ginseng is not well done, so it is necessary to check which ginseng seeds to be sown for active and high-yield growth in a specific environment, and whether they are appropriate in terms of growth and yield.

따라서 인삼을 대상으로 종판별, 기원연구, 품종 판별 및 효율적인 분자육종 등을 위해 다양한 종류의 분자마커 개발이 수행되었다. 분자마커는 소량의 DNA를 이용하여 식물의 생장과 관계없이 모든 조직에서 유전적 변이를 안정적으로 탐색하고 식별할 수 있어 형태적, 이화학적 판별에서의 한계를 보완하고 비교적 적은 비용으로 빠른 시간 안에 신뢰도 높은 분석이 가능하다. 본 발명에 사용된 InDel(Insertion/Deletion) 마커는 PCR(Polymerase Chain Reaction) 기술을 이용하여 다형성을 검출하는 방법으로, 비교적 간단한 방법으로 신속한 결과를 얻을 수 있다. InDel 마커는 염기서열에서 삽입(insertion)되거나 결실(deletion)된 염기서열의 차이를 이용하는 것으로 다양한 유전형으로 존재하여 품종 구분에 적합한 분자 마커이다. Therefore, various types of molecular markers were developed for ginseng species identification, origin research, variety identification, and efficient molecular breeding. Molecular markers can stably search for and identify genetic variations in all tissues regardless of plant growth using a small amount of DNA, thus supplementing the limitations in morphological and physicochemical discrimination and providing reliability in a short time at relatively low cost. Higher analysis is possible. The InDel (Insertion/Deletion) marker used in the present invention is a method for detecting polymorphism using PCR (Polymerase Chain Reaction) technology, and a relatively simple method can obtain rapid results. InDel markers are molecular markers suitable for breed classification because they exist in various genotypes by using the difference in the nucleotide sequence inserted or deleted from the nucleotide sequence.

한편, 한국등록특허 제1326333호에는 '고려인삼 연풍 품종 구별용 SNP 프라이머 및 이를 이용한 연풍 품종 구별방법'이 개시되어 있고, 한국등록특허 제1761290호에는 고려인삼 천량 품종 판별용 프라이머 세트 및 이의 용도'가 개시되어 있으나, 본 발명의 인삼 '고원' 품종을 구별하기 위한 엽록체 게놈 서열 기반 분자마커 및 이의 용도에 대해서는 기재된 바가 없다.On the other hand, Korean Patent No. 1326333 discloses 'SNP primer for distinguishing Korean ginseng yeonpung cultivar and a method for distinguishing yeonpoong cultivar using the same', and Korean Patent No. 1761290 discloses a primer set for distinguishing Korean ginseng cultivar and its use. has been disclosed, but there is no description of a molecular marker based on the chloroplast genome sequence and its use for distinguishing the ginseng 'plateau' variety of the present invention.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명자들은 인삼 14종(고원, K-1, 금진, 선운, 금선, 청선, 선향, 천량, 선원, 연풍, 선풍, 금풍, 고풍, 천풍)의 엽록체 게놈 서열을 비교하여 trnT-UGUtrnL-UAA 유전자간 부위에서 고원 엽록체 게놈 서열에서만 특이적으로 삽입된 염기서열을 증폭하기 위한 프라이머 세트를 제작한 후, 상기 제작된 프라이머 세트를 이용하여 인삼 14종을 대상으로 PCR을 수행한 결과, 본 발명의 프라이머 세트가 인삼 14종으로부터 고원 품종만을 정확하게 구별할 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.The present invention was derived from the above requirements, and the present inventors provided 14 kinds of ginseng (Kowon, K-1, Geumjin, Seonun, Geumseon, Cheongseon, Seonhyang, Cheonryang, Seonwon, Yeonpung, Seonpung, Geumpung, Gopung, Cheonpung) By comparing the chloroplast genome sequence of As a result of performing PCR on 14 species, the present invention was completed by confirming that the primer set of the present invention could accurately distinguish only highland varieties from 14 ginseng species.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 서열번호 1 및 2의 올리고뉴클레오티드 프라이머 세트를 포함하는 인삼 '고원' 품종 구별용 프라이머 세트를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a primer set for distinguishing ginseng 'plateau' varieties comprising the oligonucleotide primer sets of SEQ ID NOs: 1 and 2.

또한, 본 발명은 상기 프라이머 세트 및 증폭 반응을 수행하기 위한 시약을 포함하는 인삼 '고원' 품종 구별용 키트를 제공한다.In addition, the present invention provides a kit for distinguishing ginseng 'plateau' varieties including the primer set and reagents for performing the amplification reaction.

또한, 본 발명은 인삼 시료로부터 게놈 DNA를 분리하는 단계; 상기 분리된 게놈 DNA를 주형으로 하고, 본 발명에 따른 프라이머 세트를 이용하여 증폭 반응을 수행하여 표적 서열을 증폭하는 단계; 및 상기 증폭 단계의 산물을 검출하는 단계;를 포함하는 인삼 '고원' 품종을 구별하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of isolating genomic DNA from a ginseng sample; amplifying a target sequence by using the isolated genomic DNA as a template and performing an amplification reaction using the primer set according to the present invention; and detecting the product of the amplification step.

본 발명의 프라이머 세트는 다양한 국내 인삼 품종 중에서 '고원' 품종을 유전자 수준에서 신속하고 정확하게 구별할 수 있으므로, 인삼과 산양삼 재배시 나타나는 종자 순도 문제와 유통 과정에서 나타나는 불분명한 품종 문제를 해결하는데 활용할 수 있으며, 재배환경의 영향을 많이 받는 인삼과 산양삼의 재배에 있어 특정 재배환경에 적합한 품종 선정의 기반으로 사용할 수 있을 것이다.The primer set of the present invention can quickly and accurately distinguish 'Kogen' varieties from among various domestic ginseng varieties at the genetic level, so it can be used to solve the seed purity problem that appears during ginseng and wild ginseng cultivation and the unclear variety problem that appears in the distribution process. In the cultivation of ginseng and wild ginseng, which are highly affected by the cultivation environment, it can be used as a basis for selection of varieties suitable for a specific cultivation environment.

도 1은 본 발명의 Pg_CpInDel_5 프라이머 세트(표 1)를 이용하여 인삼 14종(K-1, 금진, 선운, 금선, 청선, 선향, 천량, 선원, 고원, 연풍, 선풍, 금풍, 고풍, 천풍)을 대상으로 PCR을 수행한 결과이다.1 shows 14 types of ginseng (K-1, Geumjin, Seonun, Geumseon, Cheongseon, Seonhyang, Cheonryang, Seonwon, Gowon, Yeonpung, Seonpung, Geumpung, Gopung, Cheonpung) using the Pg_CpInDel_5 primer set (Table 1) of the present invention. It is the result of performing PCR on the target.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 1 및 2의 올리고뉴클레오티드 프라이머 세트를 포함하는 인삼 '고원' 품종 구별용 프라이머 세트를 제공한다.In order to achieve the object of the present invention, the present invention provides a primer set for distinguishing the ginseng 'plateau' variety comprising the oligonucleotide primer sets of SEQ ID NOs: 1 and 2.

상기 프라이머는 각 프라이머의 서열 길이에 따라, 서열번호 1 및 2의 서열 내의 10개 이상, 11개 이상, 12개 이상, 13개 이상, 14개 이상의 연속 뉴클레오티드의 절편으로 이루어진 올리고뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 예를 들면, 서열번호 1의 프라이머(14개 올리고뉴클레오티드)는 서열번호 1의 서열 내의 10개 이상, 11개 이상, 12개 이상, 13개 이상의 연속 뉴클레오티드의 절편으로 이루어진 올리고뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 또한, 상기 프라이머는 증폭 부위에 결합할 수 있는 서열번호 1 및 2의 염기서열에서 부가, 결실 또는 치환된 서열도 포함할 수 있다. 본 발명의 서열번호 1의 올리고뉴클레오티드 프라이머는 정방향(forward) 프라이머이며, 서열번호 2의 올리고뉴클레오티드 프라이머는 역방향(reverse) 프라이머이다.The primer may include an oligonucleotide consisting of a fragment of 10 or more, 11 or more, 12 or more, 13 or more, 14 or more consecutive nucleotides in the sequences of SEQ ID NOs: 1 and 2, depending on the sequence length of each primer. have. For example, the primer of SEQ ID NO: 1 (14 oligonucleotides) may include an oligonucleotide consisting of a fragment of 10 or more, 11 or more, 12 or more, 13 or more consecutive nucleotides in the sequence of SEQ ID NO: 1. . In addition, the primer may also include a sequence added, deleted or substituted in the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 1 and 2 capable of binding to the amplification site. The oligonucleotide primer of SEQ ID NO: 1 of the present invention is a forward primer, and the oligonucleotide primer of SEQ ID NO: 2 is a reverse primer.

본 발명에 있어서, "프라이머"는 카피하려는 핵산 가닥에 상보적인 단일 가닥 올리고뉴클레오티드 서열을 말하며, 프라이머 연장 산물의 합성을 위한 개시점으로서 작용할 수 있다. 상기 프라이머의 길이 및 서열은 연장 산물의 합성을 시작하도록 허용해야 한다. 프라이머의 구체적인 길이 및 서열은 요구되는 DNA 또는 RNA 표적의 복합도(complexity)뿐만 아니라 온도 및 이온 강도와 같은 프라이머 이용 조건에 의존할 것이다.In the present invention, "primer" refers to a single-stranded oligonucleotide sequence complementary to a nucleic acid strand to be copied, and can serve as a starting point for synthesis of a primer extension product. The length and sequence of the primers should allow the synthesis of extension products to begin. The specific length and sequence of the primer will depend on the conditions of use of the primer, such as temperature and ionic strength, as well as the complexity of the desired DNA or RNA target.

본 명세서에 있어서, 프라이머로서 이용된 올리고뉴클레오티드는 또한 뉴클레오티드 유사체(analogue), 예를 들면, 포스포로티오에이트(phosphorothioate), 알킬포스포로티오에이트 또는 펩티드 핵산(peptide nucleic acid)를 포함할 수 있거나 또는 삽입 물질(intercalating agent)를 포함할 수 있다.As used herein, the oligonucleotide used as a primer may also contain a nucleotide analogue, for example, a phosphorothioate, an alkylphosphorothioate or a peptide nucleic acid. An intercalating agent may be included.

본 발명은 또한, 상기 프라이머 세트 및 증폭 반응을 수행하기 위한 시약을 포함하는 인삼 '고원' 품종 구별용 키트를 제공한다.The present invention also provides a kit for distinguishing ginseng 'plateau' varieties including the primer set and reagents for performing the amplification reaction.

본 발명의 일 구현 예에 있어서, 상기 증폭 반응을 수행하기 위한 시약은 DNA 폴리머라제, dNTPs 및 버퍼를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In one embodiment of the present invention, the reagent for performing the amplification reaction may include, but is not limited to, DNA polymerase, dNTPs, and a buffer.

본 발명의 키트는 또한 최적의 반응 수행 조건을 기재한 사용자 안내서를 추가로 포함할 수 있다. 안내서는 키트 사용법, 예를 들면, PCR 완충액 제조 방법, 제시되는 반응 조건 등을 설명하는 인쇄물이다. 안내서는 팜플렛 또는 전단지 형태의 안내 책자, 키트에 부착된 라벨, 및 키트를 포함하는 패키지의 표면상에 설명을 포함한다. 또한, 안내서는 인터넷과 같이 전기 매체를 통해 공개되거나 제공되는 정보를 포함한다.The kit of the present invention may further comprise a user's guide describing optimal conditions for conducting the reaction. A handbook is a printout explaining how to use the kit, eg, how to prepare a PCR buffer, and suggested reaction conditions. Instructions include a brochure in the form of a pamphlet or leaflet, a label affixed to the kit, and instructions on the surface of the package containing the kit. In addition, the guide includes information published or provided through electronic media such as the Internet.

본 발명은 또한, The present invention also

인삼 시료로부터 게놈 DNA를 분리하는 단계;isolating genomic DNA from the ginseng sample;

상기 분리된 게놈 DNA를 주형으로 하고, 본 발명에 따른 프라이머 세트를 이용하여 증폭 반응을 수행하여 표적 서열을 증폭하는 단계; 및amplifying a target sequence by using the isolated genomic DNA as a template and performing an amplification reaction using the primer set according to the present invention; and

상기 증폭 단계의 산물을 검출하는 단계;를 포함하는 인삼 '고원' 품종을 구별하는 방법을 제공한다.It provides a method for distinguishing ginseng 'plateau' varieties comprising; detecting the product of the amplification step.

본 발명의 방법은 인삼 시료에서 게놈 DNA를 분리하는 단계를 포함한다. 상기 인삼 시료에서 게놈 DNA를 분리하는 방법은 당업계에 공지된 방법을 이용할 수 있으며, 예를 들면, CTAB 방법을 이용할 수도 있고, Wizard prep 키트(Promega 사)를 이용할 수도 있다. 상기 분리된 게놈 DNA를 주형으로 하고, 본 발명의 일 실시예에 따른 프라이머 세트를 이용하여 증폭 반응을 수행하여 표적 서열을 증폭할 수 있다. 표적핵산을 증폭하는 방법은 중합효소연쇄반응(PCR), 리가아제 연쇄반응(ligase chain reaction), 핵산 서열 기재 증폭(nucleic acid sequence-based amplification), 전사 기재 증폭 시스템(transcription-based amplification system), 가닥 치환 증폭(strand displacement amplification) 또는 Qβ 복제효소(replicase)를 통한 증폭 또는 당업계에 알려진 핵산 분자를 증폭하기 위한 임의의 기타 적당한 방법이 있다. 이 중에서, PCR이란 중합효소를 이용하여 표적 핵산에 특이적으로 결합하는 프라이머 쌍으로부터 표적 핵산을 증폭하는 방법이다. 이러한 PCR 방법은 당업계에 잘 알려져 있으며, 상업적으로 이용 가능한 키트를 이용할 수도 있다.The method of the present invention includes isolating genomic DNA from a ginseng sample. A method for isolating genomic DNA from the ginseng sample may use a method known in the art, for example, the CTAB method may be used, or a Wizard prep kit (Promega) may be used. A target sequence may be amplified by using the isolated genomic DNA as a template and performing an amplification reaction using the primer set according to an embodiment of the present invention. Methods for amplifying the target nucleic acid include polymerase chain reaction (PCR), ligase chain reaction, nucleic acid sequence-based amplification, transcription-based amplification system, There are strand displacement amplification or amplification via Qβ replicase or any other suitable method for amplifying nucleic acid molecules known in the art. Among them, PCR is a method of amplifying a target nucleic acid from a primer pair that specifically binds to the target nucleic acid using a polymerase. Such PCR methods are well known in the art, and commercially available kits may be used.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 인삼 시료는 식물체의 뿌리, 잎, 줄기 또는 종자 등일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.In the method according to an embodiment of the present invention, the ginseng sample may be a plant root, leaf, stem or seed, but is not limited thereto.

본 발명의 일 구현 예에 있어서, 상기 증폭된 표적 서열은 검출가능한 표지 물질로 표지될 수 있다. 상기 표지 물질은 형광, 인광 또는 방사성을 발하는 물질일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 바람직하게는, 상기 표지 물질은 Cy-5 또는 Cy-3이다. 표적 서열의 증폭시 프라이머의 5'-말단에 Cy-5 또는 Cy-3를 표지하여 PCR을 수행하면 표적 서열이 검출가능한 형광 표지 물질로 표지될 수 있다. 또한, 방사성 물질을 이용한 표지는 PCR 수행시 32P 또는 35S 등과 같은 방사성 동위원소를 PCR 반응액에 첨가하면 증폭 산물이 합성되면서 방사성이 증폭 산물에 혼입되어 증폭 산물이 방사성으로 표지될 수 있다. 표적 서열을 증폭하기 위해 이용된 올리고뉴클레오티드 프라이머 세트는 상기에 기재된 바와 같다.In one embodiment of the present invention, the amplified target sequence may be labeled with a detectable labeling substance. The labeling material may be a material emitting fluorescence, phosphorescence, or radioactivity, but is not limited thereto. Preferably, the labeling substance is Cy-5 or Cy-3. When PCR is performed by labeling Cy-5 or Cy-3 at the 5'-end of the primer during amplification of the target sequence, the target sequence may be labeled with a detectable fluorescent labeling material. In addition, when a radioactive isotope such as 32 P or 35 S is added to the PCR reaction solution for labeling using a radioactive material, the amplification product is synthesized and radioactivity is incorporated into the amplification product, so that the amplification product can be radioactively labeled. The oligonucleotide primer sets used to amplify the target sequence are as described above.

본 발명의 일 구현 예에 있어서, 상기 인삼 '고원' 품종을 구별하는 방법은 상기 증폭 산물을 검출하는 단계를 포함하며, 상기 증폭 산물의 검출은 DNA 칩, 겔 전기영동, 모세관 전기영동, 방사성 측정, 형광 측정 또는 인광 측정을 통해 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 증폭 산물을 검출하는 방법 중의 하나로서, 모세관 전기영동을 수행할 수 있다. 모세관 전기영동은 예를 들면, ABi Sequencer를 이용할 수 있다. 또한, 겔 전기영동을 수행할 수 있으며, 겔 전기영동은 증폭 산물의 크기에 따라 아가로스 겔 전기영동 또는 아크릴아미드 겔 전기영동을 이용할 수 있다. 또한, 형광 측정 방법은 프라이머의 5'-말단에 Cy-5 또는 Cy-3를 표지하여 PCR을 수행하면 표적 서열이 검출가능한 형광 표지 물질로 표지되며, 이렇게 표지된 형광은 형광 측정기를 이용하여 측정할 수 있다. 또한, 방사성 측정 방법은 PCR 수행시 32P 또는 35S 등과 같은 방사성 동위원소를 PCR 반응액에 첨가하여 증폭 산물을 표지한 후, 방사성 측정기구, 예를 들면, 가이거 계수기(Geiger counter) 또는 액체섬광계수기(liquid scintillation counter)를 이용하여 방사성을 측정할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the method for distinguishing the ginseng 'plateau' variety comprises the step of detecting the amplification product, and the detection of the amplification product is a DNA chip, gel electrophoresis, capillary electrophoresis, or radioactive measurement. , may be performed through fluorescence measurement or phosphorescence measurement, but is not limited thereto. As one of the methods for detecting the amplification product, capillary electrophoresis may be performed. Capillary electrophoresis may use, for example, an ABi Sequencer. In addition, gel electrophoresis can be performed, and agarose gel electrophoresis or acrylamide gel electrophoresis can be used for gel electrophoresis depending on the size of the amplification product. In addition, in the fluorescence measurement method, when PCR is performed by labeling the 5'-end of the primer with Cy-5 or Cy-3, the target sequence is labeled with a detectable fluorescent labeling material, and the labeled fluorescence is measured using a fluorometer. can do. In addition, the radioactive measurement method includes adding a radioisotope such as 32 P or 35 S to the PCR reaction solution during PCR to label the amplification product, and then a radioactive measuring instrument, for example, a Geiger counter or liquid scintillation. The radioactivity can be measured using a liquid scintillation counter.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에 있어서, 상기 서열번호 1 및 2의 프라이머 세트를 이용하여 인삼 게놈 DNA를 주형으로 PCR을 수행한 경우, 248 bp 크기의 밴드가 검출되면 '고원' 품종으로 판별할 수 있고, 231 bp 크기의 밴드가 검출되면 'K-1, 금진, 선운, 금선, 청선, 선향, 천량, 선원, 연풍, 선풍, 금풍, 고풍 및 천풍' 품종으로 판별할 수 있다.In the method according to an embodiment of the present invention, when PCR is performed using the ginseng genomic DNA as a template using the primer sets of SEQ ID NOs: 1 and 2, a band with a size of 248 bp is detected, it is determined as a 'plateau' variety When a band with a size of 231 bp is detected, it can be identified as 'K-1, Geumjin, Seonun, Geumseon, Cheongseon, Seonhyang, Cheonryang, Seonwon, Yeonpung, Seonpung, Geumpung, Gopung and Cheonpung' varieties.

이하, 본 발명을 실시예 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of Examples. However, the following examples are only illustrative of the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following examples.

재료 및 방법Materials and Methods

1. 인삼 유전자원 수집 및 DNA 추출1. Ginseng Genetic Resource Collection and DNA Extraction

실험에 사용된 인삼 14종(K-1, 금진, 선운, 금선, 청선, 선향, 천량, 선원, 고원, 연풍, 선풍, 금풍, 고풍, 천풍)은 농촌진흥청에서 잎 형태로 각 3개체씩 샘플링하였으며, -70℃의 초저온 냉장고에 보관하였다. DNA 추출은 액체질소를 이용하여 어린 잎 시료를 급속 냉각하고 막자사발을 이용하여 분쇄한 후 Biomedic사의 Plant gDNA Extraction Kit를 사용하여 추출하였다.The 14 types of ginseng used in the experiment (K-1, Geumjin, Seonun, Geumseon, Cheongseon, Seonhyang, Cheonryang, Seonwon, Gowon, Yeonpung, Seonpung, Geumpung, Gopung, Cheonpung) were sampled in leaf form by the Rural Development Administration. and stored in a cryogenic refrigerator at -70°C. For DNA extraction, the young leaf samples were rapidly cooled using liquid nitrogen and pulverized using a mortar, and then extracted using Biomedic's Plant gDNA Extraction Kit.

2. InDle 마커 개발2. InDle marker development

인삼 14종의 엽록체 염기서열을 CLC Main Workbewnch 프로그램(version 20)을 이용하여 비교·분석한 후, 인삼 '고원' 품종의 게놈 서열에서 17 bp의 서열(ATTATACTTCTATATTT)이 특이적으로 삽입(insertion)된 영역을 증폭할 수 있는 프라이머 세트를 제작하였다(표 1). 상기 InDel 다형성은 GenBank accession No. OL543607에서 trnT-UGUtrnL-UAA 유전자간 부위에 존재하며, InDel 다형성에 대한 증폭부위와 정방향 프라이머 및 역방항 프라이머 부위를 포함하는 전체 fragment 부위는 48,907~49,137 bp 위치에 존재한다.After comparing and analyzing the chloroplast sequences of 14 types of ginseng using the CLC Main Workbewnch program (version 20), a 17 bp sequence (ATTATACTTCTATATTT) was specifically inserted in the genome sequence of the ginseng 'Kogen' variety. A primer set capable of amplifying the region was prepared (Table 1). The InDel polymorphism is described in GenBank accession No. It is present in the trnT-UGU and trnL -UAA intergenic region in OL543607, and the entire fragment site including the amplification site for the InDel polymorphism and the forward and reverse primer sites is located at 48,907~49,137 bp.

본 발명의 프라이머 세트 정보Primer set information of the present invention 프라이머 명칭Primer name 서열 (5'→3') (서열번호)Sequence (5'→3') (SEQ ID NO:) Pg_CpInDel_5_FwdPg_CpInDel_5_Fwd GGATTTATCTAGCG (1)GGATTTATCTAGCG (1) Pg_CpInDel_5_RevPg_CpInDel_5_Rev GCAGGAATATCTCA (2)GCAGGAATATCTCA (2)

3. 중합효소연쇄반응(PCR)을 이용한 DNA 증폭3. DNA amplification using polymerase chain reaction (PCR)

상기 추출된 인삼 게놈 DNA를 각각 5 ng/㎕로 희석한 DNA 2 ㎕(DNA 10 ng), InDel 마커 1 ㎕(5 μM의 forward primer 0.5 ㎕, 5 μM의 reverse primer 0.5 ㎕), Taq mixture 5㎕(0.25 U/㎕ Taq DNA polymerase, 2x PCR buffer, 0.4 mM dNTPs, 3.2 mM MgCl2, 0.02% bromophenol blue) 및 증류수 2 ㎕을 혼합하여 10 ㎕의 PCR 반응 혼합물을 만들었다. PCR 과정은 전변성(pre-denaturation) 95℃ 5분; 변성(denaturation) 95℃ 30초, 결합(annealing) 46.6℃ 30초, 신장(extension) 72℃ 1분의 과정을 총 34회 반복; 최종 신장(final extension) 72℃ 10분 조건으로 수행하였다. PCR 증폭산물은 2% 아가로스 겔에서 전기영동하여 확인하였다.2 μl of DNA (10 ng of DNA) diluted with the extracted ginseng genomic DNA to 5 ng/μl, 1 μl of InDel marker (0.5 μl of 5 μM forward primer, 0.5 μl of 5 μM reverse primer), 5 μl of Taq mixture (0.25 U/μl Taq DNA polymerase, 2x PCR buffer, 0.4 mM dNTPs, 3.2 mM MgCl 2 , 0.02% bromophenol blue) and 2 μl of distilled water were mixed to make 10 μl of a PCR reaction mixture. PCR process was pre-denaturation 95 ℃ 5 minutes; A total of 34 cycles of denaturation at 95° C. for 30 seconds, annealing at 46.6° C. for 30 seconds, and extension at 72° C. for 1 minute; Final extension (final extension) was performed under the condition of 72 ℃ 10 minutes. PCR amplification products were confirmed by electrophoresis on a 2% agarose gel.

실시예 1. 본 발명의 프라이머 세트를 이용한 인삼 '고원' 품종 구별 확인Example 1. Confirmation of discrimination of ginseng 'Kogen' varieties using the primer set of the present invention

인삼 품종 간의 InDel 다형성에 기반하여 제작된 Pg_CpInDel_5 프라이머 세트(표 1)를 이용하여 인삼 14종(고원, K-1, 금진, 선운, 금선, 청선, 선향, 천량, 선원, 연풍, 선풍, 금풍, 고풍, 천풍)의 DNA 시료를 주형으로 하여 PCR을 수행하였다.14 types of ginseng (Kowon, K-1, Geumjin, Seonun, Geumseon, Cheongseon, Seonhyang, Cheonryang, Seonwon, Yeonpung, Seonpung, Geumpung, PCR was performed using the DNA sample of Gopoong, Cheonpung) as a template.

그 결과, 인삼 '고원' 품종에서는 248 bp 크기의 밴드가 확인되었고, 나머지 'K-1, 금진, 선운, 금선, 청선, 선향, 천량, 선원, 연풍, 선풍, 금풍, 고풍, 천풍' 품종에서는 231 bp 크기의 밴드가 확인되어, 인삼 14종으로부터 '고원' 품종만을 정확하게 구별할 수 있음을 알 수 있었다(도 1).As a result, a band with a size of 248 bp was confirmed in the 'Kowon' ginseng cultivar, and in the remaining 'K-1, Geumjin, Seonun, Geumseon, Cheongseon, Seonhyang, Cheonryang, Seonwon, Yeonpung, Seonpung, Geumpung, Gopoung, Cheonpung' cultivars, A band with a size of 231 bp was confirmed, and it was found that only the 'Kogen cultivar' could be accurately distinguished from the 14 ginseng species (FIG. 1).

<110> Chungbuk National University Industry-Academic Cooperation Foundation <120> Molecular marker based on chloroplast genome sequence for discriminating Panax ginseng 'Gowon' cultivar and uses thereof <130> PN22144 <160> 2 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 14 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 1 ggatttatct agcg 14 <210> 2 <211> 14 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 gcaggaatat ctca 14 <110> Chungbuk National University Industry-Academic Cooperation Foundation <120> Molecular marker based on chloroplast genome sequence for discriminating Panax ginseng 'Gowon' cultivar and uses thereof <130> PN22144 <160> 2 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 14 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 1 ggatttatt agcg 14 <210> 2 <211> 14 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 gcaggaatat ctca 14

Claims (5)

서열번호 1 및 2의 올리고뉴클레오티드 프라이머 세트를 포함하는 인삼 '고원' 품종 구별용 프라이머 세트.A primer set for distinguishing ginseng 'Kogen' varieties comprising the oligonucleotide primer sets of SEQ ID NOs: 1 and 2. 제1항의 프라이머 세트 및 증폭 반응을 수행하기 위한 시약을 포함하는 인삼 '고원' 품종 구별용 키트.A kit for distinguishing ginseng 'Kogen' varieties comprising the primer set of claim 1 and reagents for performing an amplification reaction. 제2항에 있어서, 상기 증폭 반응을 수행하기 위한 시약은 DNA 폴리머라제, dNTPs 및 버퍼를 포함하는 것인 키트.The kit according to claim 2, wherein the reagents for performing the amplification reaction include DNA polymerase, dNTPs and a buffer. 인삼 시료로부터 게놈 DNA를 분리하는 단계;
상기 분리된 게놈 DNA를 주형으로 하고, 제1항의 프라이머 세트를 이용하여 증폭 반응을 수행하여 표적 서열을 증폭하는 단계; 및
상기 증폭 단계의 산물을 검출하는 단계;를 포함하는 인삼 '고원' 품종을 구별하는 방법.
isolating genomic DNA from the ginseng sample;
amplifying a target sequence by using the isolated genomic DNA as a template and performing an amplification reaction using the primer set of claim 1; and
Detecting the product of the amplification step; a method of distinguishing a ginseng 'plateau' variety comprising a.
제4항에 있어서, 상기 증폭 단계의 산물의 검출은 DNA 칩, 겔 전기영동, 방사성 측정, 형광 측정 또는 인광 측정을 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 인삼 '고원' 품종을 구별하는 방법.The method according to claim 4, wherein the detection of the product of the amplification step is performed through a DNA chip, gel electrophoresis, radiometric measurement, fluorescence measurement, or phosphorescence measurement.
KR1020220064734A 2022-05-26 2022-05-26 Molecular marker based on chloroplast genome sequence for discriminating Panax ginseng 'Gowon' cultivar and uses thereof KR102427121B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220064734A KR102427121B1 (en) 2022-05-26 2022-05-26 Molecular marker based on chloroplast genome sequence for discriminating Panax ginseng 'Gowon' cultivar and uses thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220064734A KR102427121B1 (en) 2022-05-26 2022-05-26 Molecular marker based on chloroplast genome sequence for discriminating Panax ginseng 'Gowon' cultivar and uses thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102427121B1 true KR102427121B1 (en) 2022-07-29

Family

ID=82606328

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220064734A KR102427121B1 (en) 2022-05-26 2022-05-26 Molecular marker based on chloroplast genome sequence for discriminating Panax ginseng 'Gowon' cultivar and uses thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102427121B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150015293A (en) * 2013-07-31 2015-02-10 대한민국(농촌진흥청장) Primer sets for discriminating varieties of ginseng and uses thereof
KR102332689B1 (en) * 2021-09-09 2021-12-01 충북대학교 산학협력단 Molecular marker based on mitochondrial genome sequence for discriminating Panax ginseng 'GeumJin' and 'SeonHyang' cultivar and uses thereof
KR102332688B1 (en) * 2021-09-13 2021-12-01 충북대학교 산학협력단 Molecular marker based on nuclear genome sequence for discriminating Panax ginseng 'SeonHyang' cultivar and uses thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150015293A (en) * 2013-07-31 2015-02-10 대한민국(농촌진흥청장) Primer sets for discriminating varieties of ginseng and uses thereof
KR102332689B1 (en) * 2021-09-09 2021-12-01 충북대학교 산학협력단 Molecular marker based on mitochondrial genome sequence for discriminating Panax ginseng 'GeumJin' and 'SeonHyang' cultivar and uses thereof
KR102332688B1 (en) * 2021-09-13 2021-12-01 충북대학교 산학협력단 Molecular marker based on nuclear genome sequence for discriminating Panax ginseng 'SeonHyang' cultivar and uses thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101912192B1 (en) Molecular marker and primer set for discriminating Platycodon grandiflorum cultivar and uses thereof
KR101954673B1 (en) Molecular marker for discriminating Codonopsis lanceolata cultivars and uses thereof
KR101912196B1 (en) Molecular marker and primer set for discriminating Paeonia suffruticosa and Paeonia lactiflora and uses thereof
KR20170051866A (en) SSR molecular markers for discriminating of Codonopsis lanceolata cultivars and uses thereof
KR102634293B1 (en) Molecular marker based on mitochondrial genome sequence for discriminating Schisandra chinensis &#39;Cheongsun&#39; cultivar and uses thereof
KR101912933B1 (en) Molecular marker and primer set for discriminating Codonopsis lanceolata and Adenophora triphylla and uses thereof
KR102010279B1 (en) Molecular marker for discriminating Codonopsis lanceolata among genus Codonopsis and uses thereof
KR102212054B1 (en) Molecular marker based on chloroplast genome sequence for discriminating Schisandrae Fructus and uses thereof
KR102332689B1 (en) Molecular marker based on mitochondrial genome sequence for discriminating Panax ginseng &#39;GeumJin&#39; and &#39;SeonHyang&#39; cultivar and uses thereof
KR102332688B1 (en) Molecular marker based on nuclear genome sequence for discriminating Panax ginseng &#39;SeonHyang&#39; cultivar and uses thereof
KR102427121B1 (en) Molecular marker based on chloroplast genome sequence for discriminating Panax ginseng &#39;Gowon&#39; cultivar and uses thereof
KR101912194B1 (en) Molecular marker and primer set for discriminating Codonopsis lanceolata and Adenophora triphylla and uses thereof
KR101426466B1 (en) Complete sequencing of Chloroplast genomes of Panax ginseng-derived Maker, DNA primer sets and Kits for discrimination of Panax ginseng cultivars and Panax species and uses thereof
KR102335806B1 (en) Molecular marker based on chloroplast genome sequence for discriminating Zizyphus jujuba &#39;SanJo&#39; cultivar and uses thereof
KR101783347B1 (en) CAPS marker for discriminating presence or absence of pollen in pear and uses thereof
KR102286875B1 (en) Molecular marker for discriminating branchless watermelon cultivar and uses thereof
KR102286871B1 (en) Molecular marker for discriminating branchless watermelon cultivar and uses thereof
KR102174019B1 (en) Molecular marker based on chloroplast sequence for discriminating Codonopsis lanceolata and Codonopsis pilosula and uses thereof
KR102174274B1 (en) Molecular marker for discriminating Zizyphus jujuba &#39;Boeun&#39; and &#39;Chuseok&#39; cultivar and uses thereof
KR101795937B1 (en) Primer set KSLG-CP001 for identification of Phalaenopsis and composition of marker comprising the same
KR101699518B1 (en) Primer set for discrimination of a ginseng cultivar Gumpoong and a landrace Hwangsook and uses thereof
KR101735244B1 (en) Marker for discriminating bolting time in radish and uses thereof
KR102370010B1 (en) Molecular marker based on chloroplast genome sequence for discriminating between Korean jujube varieties and Japanese jujube varieties and uses thereof
KR102151225B1 (en) Molecular marker based on nuclear genome sequence for discriminating Platycodon grandiflorum landraces and uses thereof
KR101736670B1 (en) Primer sets for identification of Phalaenopsis and composition of marker comprising the same

Legal Events

Date Code Title Description
A302 Request for accelerated examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant