KR102448762B1 - Molecular marker based on RVE5 gene from cabbage for discriminating anthocyanin deposition at low temperature and uses thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저온에서 안토시아닌 축적을 판별할 수 있는 양배추 유래 RVE5 유전자 기반 분자마커 및 이의 용도에 관한 것으로, 본 발명의 분자마커는 안토시아닌의 축적이 주로 일어나는 저온기에서도 안토시아닌의 축적 수준이 낮은 양배추와 안토시아닌 축적 수준이 높은 양배추 계통을 정확하게 판별할 수 있으므로, 저온기에서 양배추를 재배 및 수확하여도 안토시아닌 축적이 낮은 양배추를 육종하는데 소요되는 시간, 비용 및 노력을 절감할 수 있으며, 재배 농가 및 소비자에게도 고품질의 양배추 생산 및 공급을 가능하게 할 것으로 기대된다.The present invention relates to a cabbage-derived RVE5 gene-based molecular marker capable of discriminating anthocyanin accumulation at low temperature, and a use thereof, and the molecular marker of the present invention relates to anthocyanin accumulation in cabbage and anthocyanin, which have a low level of anthocyanin accumulation even in a low-temperature period, in which anthocyanin accumulation occurs mainly. Since high-level cabbage strains can be accurately identified, it is possible to reduce the time, cost, and effort required for breeding cabbage with low anthocyanin accumulation even by cultivating and harvesting cabbage at a low temperature, and it is also possible to reduce the time, cost, and effort required for breeding cabbage with low anthocyanin accumulation, and also for high-quality cabbage for growers and consumers. It is expected to enable production and supply.

Description

저온에서 안토시아닌 축적을 판별할 수 있는 양배추 유래 RVE5 유전자 기반 분자마커 및 이의 용도{Molecular marker based on RVE5 gene from cabbage for discriminating anthocyanin deposition at low temperature and uses thereof}Molecular marker based on RVE5 gene from cabbage for discriminating anthocyanin deposition at low temperature and uses thereof

본 발명은 저온에서 안토시아닌 축적을 판별할 수 있는 양배추 유래 RVE5 유전자 기반 분자마커 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a cabbage-derived RVE5 gene-based molecular marker capable of discriminating anthocyanin accumulation at a low temperature and a use thereof.

식물의 색소(pigment)는 광합성에 관여하는 엽록소를 제외하고 3가지 계통(안토시아닌, 카로테노이드, 베타라인)이 존재하며 이 색소들이 수분을 위한 동물유인 및 종자 분산 등을 담당하며, 자외선이나 강한 가시광선에 의한 식물의 손상을 막아준다. 안토시아닌(anthocyanin)은 플라보노이드(flavonoid) 계통의 수용성 색소로 식물의 잎, 꽃 및 과실의 푸른색, 자주색 및 붉은색을 결정하며, 식물의 생장과 발달에도 중요한 역할을 한다. 안토시아닌은 꽃잎에서 곤충 등 화분매개자를 유혹하고, 열매 및 씨앗에서 종자의 분산을 도와 생태적 분포를 마련한다. 안토시아닌을 포함한 플라보노이드 화합물은 곤충 및 외부 스트레스에 대한 식물의 손상을 보호하는 기능을 하고(즉 생물학적 및 비생물학적 스트레스 저항성 부여), 특히 활성산소 등에 의한 손상을 막기 위해 항산화제로서의 기능을 한다. 안토시아닌은 사람에게도 항산화제로 작용하여 세포사멸을 감소시키고, 심혈관 질병, 암, 당뇨, 신경퇴화, 염증, 바이러스 감염 및 비만을 예방할 수 있어, 건강식품으로 각광을 받고 있다. 대사체공학을 통한 과실과 야채의 안토시아닌 함량의 질적 양적 증가는 중요하고 산업적 가치가 있는 연구방향이다.Plant pigments include three types (anthocyanin, carotenoid, beta line) except for chlorophyll, which is involved in photosynthesis, and these pigments are responsible for attracting animals for pollination and dispersing seeds. Prevents damage to plants by Anthocyanin is a water-soluble pigment of the flavonoid family, and determines the blue, purple and red colors of leaves, flowers and fruits of plants, and plays an important role in plant growth and development. Anthocyanins attract pollinators, such as insects, from petals, and help disperse seeds from fruits and seeds to provide ecological distribution. Flavonoid compounds including anthocyanins function to protect plants from damage to insects and external stress (that is, to give resistance to biological and abiotic stress), and in particular, function as an antioxidant to prevent damage caused by free radicals and the like. Anthocyanins also act as antioxidants in humans to reduce apoptosis and prevent cardiovascular diseases, cancer, diabetes, neurodegeneration, inflammation, viral infections and obesity. The qualitative and quantitative increase of anthocyanin content in fruits and vegetables through metabolic engineering is an important and industrially valuable research direction.

식물에서 안토시아닌의 축적은 합성과 분해에 의해 조절되고, 그 과정은 유전적 요인, 발달 및 환경요인에 의해 조절된다. 일반적으로 안토시아닌 축적은 안토시아닌 생합성 유전자 및 이를 조절하는 전사 인자의 발현 증가에 의해 일어나며, 관련 유전자의 돌연변이에 의해서도 안토시아닌 축적이 야기된다. 양배추의 BoMYB2 프로모터 변이에 의해 발현이 촉진되어 자색 콜리플라워(Brassica oleracea var. botrytis)가 만들어지고, 전사 억제자(transcription repressor)인 BoMYBL2-1 유전자의 발현이 결핍되어 자색 양배추가 만들어지기도 한다. 최근에는 안토시아닌 생합성 요소가 아닌 다른 유전자가 식물의 안토시아닌 축적과 관련이 있음이 밝혀지고 있다. LBD37/LBD39(LATERAL ORGAN BOUNDARIES DOMAIN 37-39) 유전자가 안토시아닌 합성 및 질소 반응과 관련이 있고, 생체 리듬과 관련이 있는 RVE8/LCL5(REVEILLE8/LHY/CCA1-LIKE5) 유전자가 안토시아닌 축적과 관련이 있으며, LBD37L(LBD transcription factors 37-like) 유전자도 양배추의 안토시아닌 축적과 관련이 있는 것으로 알려져 있다.The accumulation of anthocyanins in plants is regulated by synthesis and degradation, and the process is regulated by genetic factors, developmental and environmental factors. In general, anthocyanin accumulation occurs by increased expression of anthocyanin biosynthesis genes and transcription factors regulating them, and anthocyanin accumulation is also caused by mutations in related genes. Purple cauliflower ( Brassica oleracea var. botrytis ) is produced by promoting expression by mutation of the BoMYB2 promoter in cabbage, and purple cabbage is produced due to lack of expression of the BoMYBL2-1 gene, a transcription repressor. Recently, it has been found that genes other than anthocyanin biosynthesis factors are related to anthocyanin accumulation in plants. LBD37/LBD39 (LATERAL ORGAN BOUNDARIES DOMAIN 37-39) gene is related to anthocyanin synthesis and nitrogen response, and RVE8/LCL5 (REVEILLE8/LHY/CCA1-LIKE5) gene, which is related to circadian rhythm, is related to anthocyanin accumulation. , LBD37L (LBD transcription factors 37-like) gene is also known to be associated with anthocyanin accumulation in cabbage.

RVE/LCL 유전자는 생체시계를 조절하는 새로운 MYB 전사인자를 암호화한다. 최초로 발견된 유전자는 EPR1(EARLY-PHYTOCHROME-RESPONSIVE 1)/RVE7CCA1(CIRCAIDAN CLOCK ASSOCIATE 1)과 LHY(LATE ELONGATED HYPOCOTY)가 아주 유사하였으며, CIR1(CIRCADIAN 1)/REV2 유전자도 밝혀졌다. 현재 모델 식물인 애기장대에는 8개의 RVE/LCL 유전자가 있으며, 이들은 2개의 그룹으로 나뉜다. 하나의 그룹은 RVE1, RVE2/CIR1, RVE7/EPR1을 포함하고, 다른 그룹은 RVE3/LCL3, RVE5/LCL4, RVE8/LCL5, RVE4/LCL1, RVE6/LCL2를 포함한다. 이 중에 RVE8의 기능이 잘 알려져 있는데, RVE8은 Histone 3 acetylation의 조절과 안토시아닌 합성의 조절과 관련이 있다. RVE8와 이와 유사한 RVE4RVE6는 생체시계의 조절을 촉진하지만, 다른 RVE는 생체시계와의 관련이 낮은 것으로 보고되고 있다. 안토시아닌 생합성 과정에서 RVE8은 안토시아닌 합성 억제자인 phytochrome-interacting factors PIF4와 PIF를 조절한다. 또한, RVE8은 안토시아닌 생합성 관련 유전자인 CHS(chalcone synthase), ANS(anthocyanidin synthase) 및 UGT79B1(UDP-sugar-dependent glycosyltransferase 79B1)의 프로모터에 결합하여 안토시아닌 합성을 촉진하는 반면, RVE8LNKs(NIGHT LIGHT-INDUCIBLE AND CLOCK-REULATED GENS)가 결합하면 안토시아닌 합성이 억제된다. 또한, 최근에는 적배(Pyrus bretschneideri)의 RVE1RVE7PbDFRPbANS의 프로모터에 결합하여 안토시아닌 합성을 촉진시킬 수 있음이 알려져 있으나, RVE5가 안토시아닌 합성과 관련이 있음을 보고한 연구는 없다.The RVE/LCL gene encodes a novel MYB transcription factor that regulates the circadian clock. The first gene discovered was EPR1 (EARLY-PHYTOCHROME-RESPONSIVE 1)/ RVE7 , which was very similar to CCA1 (CIRCAIDAN CLOCK ASSOCIATE 1) and LHY (LATE ELONGATED HYPOCOTY), and CIR1 (CIRCADIAN 1)/ REV2 genes were also identified. The current model plant, Arabidopsis thaliana, has eight RVE/LCL genes, which are divided into two groups. One group includes RVE1 , RVE2/CIR1 , RVE7/EPR1 , and the other group includes RVE3/LCL3 , RVE5/LCL4 , RVE8/ LCL5 , RVE4 /LCL1 , RVE6 /LCL2 . Among them, the function of RVE8 is well known, and RVE8 is related to the regulation of histone 3 acetylation and the regulation of anthocyanin synthesis. RVE8 and similar RVE4 and RVE6 promote regulation of the circadian clock, but other RVEs have been reported to have low correlation with circadian clock. During anthocyanin biosynthesis, RVE8 regulates the anthocyanin synthesis inhibitors, phytochrome-interacting factors PIF4 and PIF. In addition, RVE8 promotes anthocyanin synthesis by binding to the promoters of anthocyanin biosynthesis-related genes CHS (chalcone synthase), ANS (anthocyanidin synthase) and UGT79B1 (UDP-sugar-dependent glycosyltransferase 79B1), whereas LNKs (NIGHT LIGHT- INDUCIBLE AND CLOCK-REULATED GENS) inhibits anthocyanin synthesis. In addition, it is recently known that RVE1 and RVE7 of Pyrus bretschneideri can promote anthocyanin synthesis by binding to PbDFR and PbANS promoters, but there is no study reporting that RVE5 is related to anthocyanin synthesis.

본 발명자는 안토시아닌의 긍정적인 효과에도 불구하고, 양배추(특히 녹색양배추) 육종에서는 수확기에 잎에 안토시아닌이 축적되지 않는 품종이 중국을 비롯한 아시아 주요 국가에서 선호되고 있어서, 이를 판단할 수 있는 마커를 개발하고자 하였다.In spite of the positive effect of anthocyanins, the present inventors have developed a marker that can determine this, as in cabbage (especially green cabbage) breeding, varieties in which anthocyanins do not accumulate in leaves during harvest are preferred in major Asian countries including China. wanted to

한편, 한국등록특허 제1680571호에 '저온에서 자색 또는 녹색을 띄는 양배추 품종 판별용 SNP 마커 및 이의 용도'가 개시되어 있고, 한국등록특허 제1724372호에 '프로고이트린 저함량 양배추 선별용 SNP 마커 및 이의 용도'가 개시되어 있으나, 본 발명의 저온에서 안토시아닌 축적을 판별할 수 있는 양배추 유래 RVE5 유전자 기반 분자마커 및 이의 용도에 대해서는 기재된 바가 없다.On the other hand, Korean Patent No. 1680571 discloses 'SNP marker for identifying purple or green cabbage varieties at low temperature and their use', and Korean Patent No. 1724372 discloses 'SNP marker for selecting cabbage with low progoitrin content and Although the 'use thereof' is disclosed, there is no description about the cabbage-derived RVE5 gene-based molecular marker capable of discriminating anthocyanin accumulation at low temperature of the present invention and its use.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명자들은 저온에서 안토시아닌 축적 수준이 낮은 녹색 양배추(LAA, low anthocyanin accumulators), 안토시아닌 축적 수준이 높은 녹색 양배추(HAA, high anthocyanin accumulators) 및 자색 양배추의 게놈에서 안토시아닌 축적과 관련된 BoRVE5(Brassica oleracea REVEILLE5) 유전자를 클로닝하여 분석한 결과, LAA 타입의 녹색 양배추에 존재하는 BoRVE5a 타입과 HAA 타입의 녹색 양배추 및 자색 양배추에 존재하는 BoRVE5b 타입 서열 간에 다양한 SNP 및 InDel 다형성이 존재함을 확인하였다. 또한, LAA 타입의 녹색 양배추는 BoRVE5a 유전자를 동형으로 가지고 있으며, HAA 타입의 녹색 양배추는 BoRVE5b 유전자를 동형으로 가지고 있거나 이형으로 가지고 있으며, 자색 양배추는 BoRVE5b 유전자를 동형으로 가지고 있음을 확인하였다. 또한, 상기 BoRVE5a BoRVE5b 대립유전자 간의 다양한 SNP 및 InDel 중에서 아미노산 암호화에 영향을 주는 SNP 및 InDel 부위가 위치하는 유전자 일부 영역을 증폭할 수 있는 프라이머 세트를 개발한 후, 상기 개발된 프라이머 세트를 이용하여 LAA 및 HAA 타입의 녹색 양배추와 적색 양배추를 대상으로 PCR을 수행한 결과, 본 발명의 프라이머 세트가 저온에서 안토시아닌 축적 수준이 높은 양배추와 안토시아닌 축적 수준이 낮은 양배추를 판별할 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.The present invention has been derived from the above needs, and the present inventors have developed green cabbage (low anthocyanin accumulators (LAA)), high anthocyanin accumulators (HAA, high anthocyanin accumulators) and purple cabbage at low temperatures. As a result of cloning and analyzing the BoRVE5 ( Brassica oleracea REVEILLE5 ) gene related to anthocyanin accumulation in the genome of It was confirmed that the InDel polymorphism was present. In addition, it was confirmed that LAA-type green cabbage has the BoRVE5a gene homozygous, HAA-type green cabbage has the BoRVE5b gene homozygous or heterozygous, and purple cabbage has the BoRVE5b gene homozygous. In addition, after developing a primer set capable of amplifying a partial region of a gene in which SNP and InDel sites affecting amino acid coding among various SNPs and InDel between the BoRVE5a and BoRVE5b alleles are located, using the developed primer set As a result of performing PCR on LAA and HAA type green cabbage and red cabbage, it was confirmed that the primer set of the present invention can discriminate between cabbage with a high level of anthocyanin accumulation and cabbage with a low level of anthocyanin accumulation at low temperatures. The invention was completed.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 양배추 유래 BoREV5a 유전자 단편; 및 서열번호 2의 염기서열로 이루어진 양배추 유래 BoREV5b 유전자 단편;으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 유전자 단편을 유효성분으로 포함하는, 저온에서 양배추의 안토시아닌 축적을 판별하기 위한 마커 조성물을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a cabbage-derived BoREV5a gene fragment consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1; And Cabbage-derived BoREV5b gene fragment consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2; provides a marker composition for determining anthocyanin accumulation in cabbage at low temperature, comprising one or more gene fragments selected from the group consisting of as an active ingredient.

또한, 본 발명은 상기 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 양배추 유래 BoREV5a 유전자 단편 또는 서열번호 2의 염기서열로 이루어진 양배추 유래 BoREV5b 유전자 단편을 증폭하기 위한, 저온에서 양배추의 안토시아닌 축적을 판별하기 위한 프라이머 세트를 제공한다.In addition, the present invention is a primer set for determining anthocyanin accumulation in cabbage at low temperature for amplifying the cabbage-derived BoREV5a gene fragment consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or the cabbage-derived BoREV5b gene fragment consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 provides

또한, 본 발명은 상기 프라이머 세트; 및 증폭 반응을 수행하기 위한 시약을 포함하는 저온에서 양배추의 안토시아닌 축적을 판별하기 위한 키트를 제공한다.In addition, the present invention is the primer set; and a reagent for performing an amplification reaction. It provides a kit for determining anthocyanin accumulation in cabbage at low temperature.

또한, 본 발명은 양배추 시료로부터 게놈 DNA를 분리하는 단계; 상기 분리된 게놈 DNA를 주형으로 하고, 상기 프라이머 세트를 이용하여 증폭 반응을 수행하여 표적 서열을 증폭하는 단계; 및 상기 증폭 단계의 산물을 검초하는 단계;를 포함하는 저온에서 양배추의 안토시아닌 축적을 판별하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of isolating genomic DNA from a cabbage sample; amplifying a target sequence by using the isolated genomic DNA as a template and performing an amplification reaction using the primer set; And it provides a method for determining the accumulation of anthocyanins in cabbage at a low temperature comprising a; and detecting the product of the amplification step.

본 발명의 분자마커는 안토시아닌의 축적이 주로 일어나는 저온에서 안토시아닌의 축적 수준이 낮은 양배추와 안토시아닌 축적 수준이 높은 양배추 계통을 정확하게 판별할 수 있으므로, 저온기에서 양배추를 재배 및 수확하여도 안토시아닌 축적이 낮은 양배추를 육종하는데 소요되는 시간, 비용 및 노력을 절감할 수 있으며, 재배 농가 및 소비자에게도 고품질의 양배추 생산 및 공급을 가능하게 할 것으로 기대된다.Since the molecular marker of the present invention can accurately discriminate between a cabbage line with a low anthocyanin accumulation level and a cabbage line with a high anthocyanin accumulation level at a low temperature where anthocyanin accumulation mainly occurs, cabbage with a low anthocyanin accumulation even after cultivating and harvesting cabbage in a low temperature period It is expected that the time, cost and effort required for breeding can be reduced, and it is expected to enable the production and supply of high-quality cabbage to growers and consumers.

도 1은 양배추 10계통(표 1)의 게놈 서열에서 AT-SSR(simple sequence repeat)이 존재하는 BoRVE5 3'-UTR 서열을 나타낸 도면이다. 노란색은 AT-SSR 영역을 나타내고, 녹색과 보라색은 AT-SSR 근처에서 발견된 SNP를 나타낸다.
도 2 내지 도 4는 양배추 10계통(표 1)의 RVE5 게놈 서열을 비교하여 나타낸 것으로, 엑손 영역은 회색으로 표시하였고, LAA 타입의 녹색 양배추에 존재하는 BoRVE5a 유전자 증폭용 프라이머 세트와 HAA 타입의 녹색 양배추와 자색 양배추에 존재하는 BoRVE5b 유전자 증폭용 프라이머 세트는 주황색으로 표시하였다.
도 5는 LAA 타입의 양배추에 존재하는 BoRVE5a 유전자 서열과 HAA 타입의 양배추에 존재하는 BoRVE5b 유전자 서열을 비교하여 LAA 타입 또는 HAA 타입을 구별할 수 있는 마커 위치를 나타낸 그림이다. 주황색: BoRVE5aBoRVE5b 유전자 서열 간의 SNP 또는 InDel 부위를 증폭하기 위한 프라이머 세트 위치, 보라색: SNP 와 InDel (또는 GAC SSR) 위치.
도 6은 양배추 10계통(표 1)의 BoRVE5 염기서열(A)과 BoRVE5 아미노산 서열(B)을 이용한 계통수 분석 결과이다.
도 7A는 양배추 유래 BoRVE의 아미노산 서열과 애기장대 유래 AtRVE의 아미노산 서열을 이용한 계통수 분석 결과이고, 도 7B는 LAA 타입 양배추의 BoRVE5a 아미노산 서열과 HAA 타입 양배추의 BoRVE5b 아미노산 서열을 비교하여 나타낸 그림이다. 빨간색: BoRVE5a와 BoRVE5b 간의 아미노산 차이 표시. *: MYB 도메인에서 주요 아미노산 잔기 표시, AtRVE1(AT5G17300), AtRVE4(AT5G02840), AtRVE5(AT4G01280), AtRVE8(AT3G09600), BoRVE1(Bo3g012470), BoRVE2(Bo6g057640), BoRVE3(Bo5g002430), BoRVE4(Bo3g002070), BoRVE5(Bo9g003580), BoRVE6(Bo9g108370), BoRVE7(Bo5g025310), BoRVE8(Bo1g144410).
도 8은 정상 생장 온도(20~30℃) 또는 저온(1개월 이상 최저온도가 2~10℃)에서 배양된 LAA 타입(842, 2409, 2437, 09WH45, Golden Cross, Speed King) 또는 HAA 타입(154, 337, CT154, T-523, T-530)의 녹색 양배추와 자색 양배추(7S4-51, 7S4-63)의 안토시아닌 함량을 측정하여 나타낸 결과이다.
도 9는 저온 처리된 LAA 타입(2409, Golden Cross) 또는 HAA 타입(T-523, T-530)의 녹색 양배추와 자색 양배추(7S4-51, 7S4-63)에서 BoRVE5aBoRVE5b 유전자와 안토시아닌 합성 관련 유전자(BoCHS, BoF3H, BoDFR)의 발현 수준을 확인한 결과이다. CHS: chalcone synthase, F3H: flavanone 3-hydroxylase, DFR: dihydroflavonol 4-reductase.
도 10은 아침(6 AM), 낮(2 PM) 또는 밤(10 PM) 시간대에 LAA 타입의 녹색 양배추(842)와 HAA 타입의 녹색 양배추(337)에서 BoRVE5aBoRVE5b 유전자와 안토시아닌 합성 관련 유전자(BoCHS, BoF3H, BoDFR)의 발현 수준을 확인한 결과이다.
도 11 및 도 12는 BoRVE5aBoRVE5b 유전자 서열 간의 SNP 또는 InDel 부위를 증폭시키기 위한 프라이머 세트(표 5)를 이용하여 LAA 타입 또는 HAA 타입의 녹색 양배추와 자색 양배추를 대상으로 PCR을 수행한 결과이다.
1 is a diagram showing the BoRVE5 3'-UTR sequence in which AT-SSR (simple sequence repeat) exists in the genome sequence of 10 cabbage lines (Table 1). Yellow indicates the AT-SSR region, and green and purple indicate SNPs found near the AT-SSR.
2 to 4 are shown by comparing the RVE5 genome sequence of 10 cabbage lines (Table 1), the exon region is shown in gray, the primer set for amplifying the BoRVE5a gene present in LAA-type green cabbage and HAA-type green The primer sets for amplifying the BoRVE5b gene present in cabbage and purple cabbage are indicated in orange.
FIG. 5 is a diagram illustrating marker positions capable of distinguishing LAA type or HAA type by comparing the BoRVE5a gene sequence present in LAA-type cabbage with the BoRVE5b gene sequence present in HAA-type cabbage. Orange: primer set positions for amplifying SNP or InDel sites between BoRVE5a and BoRVE5b gene sequences, purple: SNP and InDel (or GAC SSR) positions.
6 is a phylogenetic tree analysis result using the BoRVE5 base sequence (A) and the BoRVE5 amino acid sequence (B) of 10 cabbage lines (Table 1).
7A is a phylogenetic analysis result using the amino acid sequence of cabbage-derived BoRVE and Arabidopsis-derived AtRVE, and FIG. 7B is a diagram showing comparison of the BoRVE5a amino acid sequence of LAA-type cabbage with the BoRVE5b amino acid sequence of HAA-type cabbage. Red: Shows amino acid differences between BoRVE5a and BoRVE5b. *: Mark the major amino acid residues in the MYB domain, AtRVE1 (AT5G17300), AtRVE4 (AT5G02840), AtRVE5 (AT4G011280), AtRVE8 (AT3G09600), BoRVE1 (Bo3g012470), BoRVE2 (Bo6g057640), BoRVE3 (Bog002070), RVE3 (Bo5g002430) BoRVE5 (Bo9g003580), BoRVE6 (Bo9g108370), BoRVE7 (Bo5g025310), BoRVE8 (Bo1g144410).
8 is a LAA type (842, 2409, 2437, 09WH45, Golden Cross, Speed King) or HAA type ( 154, 337, CT154, T-523, T-530) and purple cabbage (7S4-51, 7S4-63) of the anthocyanin content measured and shown.
9 shows the association of anthocyanin synthesis with BoRVE5a and BoRVE5b genes in green cabbage and purple cabbage (7S4-51, 7S4-63) of cold-treated LAA type (2409, Golden Cross) or HAA type (T-523, T-530). It is the result of confirming the expression level of the gene ( BoCHS, BoF3H, BoDFR ). CHS : chalcone synthase, F3H : flavanone 3-hydroxylase, DFR : dihydroflavonol 4-reductase.
10 shows BoRVE5a and BoRVE5b genes and anthocyanin synthesis-related genes in LAA-type green cabbage (842) and HAA-type green cabbage (337) at morning (6 AM), daytime (2 PM) or night (10 PM) time zones ( BoCHS, BoF3H, BoDFR ) is the result of confirming the expression level.
11 and 12 are results of PCR performed on LAA-type or HAA-type green cabbage and purple cabbage using a primer set (Table 5) for amplifying the SNP or InDel region between the BoRVE5a and BoRVE5b gene sequences.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 양배추 유래 BoREV5a 유전자 단편; 및 서열번호 2의 염기서열로 이루어진 양배추 유래 BoREV5b 유전자 단편;으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 유전자 단편을 유효성분으로 포함하는, 저온에서 양배추의 안토시아닌 축적을 판별하기 위한 마커 조성물을 제공한다.In order to achieve the object of the present invention, the present invention is a cabbage-derived BoREV5a gene fragment consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1; And Cabbage-derived BoREV5b gene fragment consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2; provides a marker composition for determining anthocyanin accumulation in cabbage at low temperature, comprising one or more gene fragments selected from the group consisting of as an active ingredient.

본 발명의 마커 조성물에 있어서, 상기 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 양배추 유래 BoREV5a 유전자 단편 또는 서열번호 2의 염기서열로 이루어진 양배추 유래 BoREV5b 유전자 단편은, 저온에서 안토시아닌 축적 수준이 낮은 녹색 양배추(LAA 타입, low anthocyanin accumulator) 계통과 안토시아닌 축적 수준이 높은 녹색 양배추(HAA 타입, high anthocyanin accumulator) 계통 및 자색 양배추 계통을 염기서열을 비교하여, 각 계통 간의 RVE5(REVEILLE5) 유전자 내 엑손 4번 및 5번에 존재하는 SNP(single nucleotide polymorphism) 또는 InDel(insertion and deletion) 다형성을 포함하고 있는 유전자 단편을 말한다.In the marker composition of the present invention, the cabbage-derived BoREV5a gene fragment consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or the cabbage-derived BoREV5b gene fragment consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 is green cabbage (LAA type) having a low anthocyanin accumulation level at low temperature. , low anthocyanin accumulator) line, green cabbage (HAA type, high anthocyanin accumulator) line and purple cabbage line with high anthocyanin accumulation levels were compared with exons 4 and 5 in the RVE5 (REVEILLE5) gene between each line. Refers to a gene fragment containing an existing single nucleotide polymorphism (SNP) or insertion and deletion (InDel) polymorphism.

구체적으로, 상기 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 유전자 단편은 저온에서 안토시아닌 축적 수준이 낮은 양배추 계통의 RVE5 유전자 내 엑손 4번 및 5번에 존재하는 SNP(single nucleotide polymorphism) 또는 InDel(insertion and deletion) 다형성을 포함하고 있는 BoREV5a 유전자 단편으로(도 5 참고), 상기 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 BoREV5a 유전자 단편을 포함하는 마커 조성물을 이용하면 저온에서 안토시아닌 축적 수준이 낮은 양배추 계통을 판별할 수 있다. Specifically, the gene fragment consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is SNP (single nucleotide polymorphism) or InDel (insertion and deletion) present in exons 4 and 5 in the RVE5 gene of the cabbage line with a low level of anthocyanin accumulation at low temperature. As the BoREV5a gene fragment containing the polymorphism (see FIG. 5), using a marker composition including the BoREV5a gene fragment consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, cabbage lines with low anthocyanin accumulation levels at low temperatures can be discriminated.

또한, 상기 서열번호 2의 염기서열로 이루어진 유전자 단편은 저온에서 안토시아닌 축적 수준이 높은 양배추 계통과 자색 양배추의 RVE5 유전자 내 엑손 4번 및 5번에 존재하는 SNP 또는 InDel 다형성을 포함하고 있는 BoREV5b 유전자 단편으로(도 5 참고), 상기 서열번호 2의 염기서열로 이루어진 BoREV5b 유전자 단편을 포함하는 마커 조성물을 이용하면 저온에서 안토시아닌 축적 수준이 높은 양배추 계통을 판별할 수 있다. In addition, the gene fragment consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 is a BoREV5b gene fragment containing SNP or InDel polymorphisms present in exons 4 and 5 in the RVE5 gene of cabbage lines and purple cabbage with high anthocyanin accumulation levels at low temperatures. As a result (refer to FIG. 5), using a marker composition comprising the BoREV5b gene fragment consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2, it is possible to discriminate a cabbage line with a high level of anthocyanin accumulation at a low temperature.

상기 유전자 단편은 RNA, DNA 및 cDNA를 모두 포함하며, 바람직하게는 DNA를 말한다.The gene fragment includes all of RNA, DNA and cDNA, and preferably refers to DNA.

본 발명의 마커 조성물에 있어서, 상기 저온은 1개월 이상 최저온도가 2~10℃일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. In the marker composition of the present invention, the low temperature may be a minimum temperature of 2 to 10° C. for more than one month, but is not limited thereto.

본 발명의 마커 조성물에 있어서, 상기 저온에서 안토시아닌 축적 수준이 낮은 양배추는 약 2~12 mg/100g FW 함량의 안토시아닌을 포함하는 것일 수 있고, 저온에서 안토시아닌 축적 수준이 높은 양배추는 약 18~78 mg/100g FW 함량의 안토시아닌을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 특별히 제한되지 않으며, 저온 조건에서 식물체 내 안토시아닌 함량이 증가하는 점으로 보아(Photochemistry and Photobiology, 199, 70(1), 1-9), 저온 처리 후 양배추 내 안토시아닌 함량이 저온 처리하기 전과 비슷하거나 상대적으로 적으면 안토시아닌 저함량 양배추, 저온 처리 후 양배추 내 안토시아닌 함량이 저온 처리 전보다 상대적으로 많으면 안토시아닌 고함량 양배추로 정하는 것이 바람직하다.In the marker composition of the present invention, the cabbage having a low level of anthocyanin accumulation at the low temperature may include anthocyanins of about 2 to 12 mg/100g FW content, and cabbage having a high level of anthocyanin accumulation at a low temperature is about 18 to 78 mg It may include anthocyanins of /100g FW content, but is not particularly limited thereto, and in view of an increase in anthocyanin content in plants under low temperature conditions (Photochemistry and Photobiology, 199, 70(1), 1-9), low temperature If the anthocyanin content in the cabbage after treatment is similar to or relatively less than before low-temperature treatment, it is desirable to set the cabbage as low anthocyanin content, and if the anthocyanin content in the cabbage after low-temperature treatment is relatively higher than before low-temperature treatment, it is preferable to set the cabbage as high anthocyanin content.

본 발명은 또한, 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 양배추 유래 BoREV5a 유전자 단편 또는 서열번호 2의 염기서열로 이루어진 양배추 유래 BoREV5b 유전자 단편을 증폭하기 위한, 저온에서 양배추의 안토시아닌 축적을 판별하기 위한 프라이머 세트를 제공한다.The present invention also provides a primer set for determining anthocyanin accumulation in cabbage at low temperature for amplifying the cabbage-derived BoREV5a gene fragment consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or the cabbage-derived BoREV5b gene fragment consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 to provide.

본 발명의 프라이머 세트에 있어서, 상기 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 양배추 유래 BoREV5a 유전자 단편을 증폭하기 위한 프라이머 세트는 서열번호 20 및 21의 염기서열로 이루어진 올리고뉴클레오티드 프라이머 세트이고, 상기 서열번호 2의 염기서열로 이루어진 양배추 유래 BoREV5b 유전자 단편을 증폭하기 위한 프라이머 세트는 서열번호 22 및 23의 염기서열로 이루어진 올리고뉴클레오티드 프라이머 세트일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the primer set of the present invention, the primer set for amplifying the cabbage-derived BoREV5a gene fragment consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is an oligonucleotide primer set consisting of the nucleotide sequences of SEQ ID NO: 20 and 21, and the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 The primer set for amplifying the cabbage-derived BoREV5b gene fragment consisting of the nucleotide sequence may be an oligonucleotide primer set consisting of the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 22 and 23, but is not limited thereto.

상기 프라이머는 각 프라이머의 서열 길이에 따라 서열번호 20 내지 23의 서열 내의 20개 이상, 21개 이상, 22개 이상, 23개 이상, 24개 이상의 연속 뉴클레오드티드의 절편으로 이루어진 올리고뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 예를 들면, 서열번호 20의 프라이머(27개 올리고뉴클레오티드)는 서열번호 20의 서열 내의 24개 이상, 25개 이상, 26개 이상의 연속 뉴클레오티드의 절편으로 이루어진 올리고뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 또한, 상기 프라이머는 서열번호 20 내지 서열번호 23의 염기서열의 부가, 결실 또는 치환된 서열도 포함할 수 있다. 상기 서열번호 중 짝수 번호의 올리고뉴클레오티드 프라이머는 정방향 프라이머이며, 홀수 번호의 올리고뉴클레오티드 프라이머는 역방향 프라이머이다.The primers include oligonucleotides consisting of fragments of 20 or more, 21 or more, 22 or more, 23 or more, 24 or more consecutive nucleotides in the sequence of SEQ ID NOs: 20 to 23 according to the sequence length of each primer can do. For example, the primer of SEQ ID NO: 20 (27 oligonucleotides) may include an oligonucleotide consisting of a fragment of 24 or more, 25 or more, 26 or more consecutive nucleotides in the sequence of SEQ ID NO: 20. In addition, the primer may also include an addition, deletion or substitution of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 20 to SEQ ID NO: 23. The even-numbered oligonucleotide primers in the SEQ ID NO: are forward primers, and the odd-numbered oligonucleotide primers are reverse primers.

본 발명에 따른 서열번호 20 내지 23의 올리고뉴클레오티드로 이루어진 2개의 프라이머 세트는 저온 처리된 양배추 중에서 안토시아닌 함량이 낮은 양배추 계통(LAA 타입)과 안토시아닌 함량이 높은 양배추 계통(HAA 타입)의 RVE5 유전자 내 엑손 4번 및 5번에 존재하는 SNP 또는 InDel 다형성을 확인할 수 있는 프라이머 세트로, 상기 2개의 프라이머 세트를 동시에 이용하면 각 프라이머 세트별 결과들을 조합하여 LAA 타입의 녹색 양배추 계통과 HAA 타입의 녹색 양배추 및 자색 양배추 를 효율적으로 판별할 수 있다.The two primer sets consisting of the oligonucleotides of SEQ ID NOs: 20 to 23 according to the present invention are exons in the RVE5 gene of a cabbage line with a low anthocyanin content (LAA type) and a cabbage line with a high anthocyanin content (HAA type) among low-temperature-treated cabbage As a primer set that can confirm the SNP or InDel polymorphism present in Nos. 4 and 5, when the two primer sets are used simultaneously, the results of each primer set are combined to form an LAA-type green cabbage line and an HAA-type green cabbage and It can efficiently identify purple cabbage.

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 synthesis of the extension product 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 저온에서 양배추의 안토시아닌 축적을 판별하기 위한 키트를 제공한다.The present invention also includes the primer set; and a reagent for performing an amplification reaction. It provides a kit for determining anthocyanin accumulation in cabbage at low temperature.

본 발명의 키트에 있어서, 상기 프라이머 세트 및 양배추는 전술한 바와 같다.In the kit of the present invention, the primer set and cabbage are as described above.

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 일 구현 예에 있어서, 상기 키트는 또한 최적의 반응 수행 조건을 기재한 사용자 안내서를 추가로 포함할 수 있다. 안내서는 키트 사용법, 예를 들면, 역전사 완충액 및 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.In one embodiment of the present invention, the kit may further include a user guide describing optimal conditions for performing the reaction. The handbook is a printout explaining how to use the kit, eg, how to prepare reverse transcription buffer and 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 an electronic medium such as the Internet.

본 발명은 또한,The present invention also

양배추 시료로부터 게놈 DNA를 분리하는 단계;isolating genomic DNA from the cabbage sample;

상기 분리된 게놈 DNA를 주형으로 하고, 상기의 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; and

상기 증폭 단계의 산물을 검출하는 단계;를 포함하는, 저온에서 양배추의 안토시아닌 축적을 판별하는 방법을 제공한다.It provides a method for determining the accumulation of anthocyanins in cabbage at a low temperature, including; detecting the product of the amplification step.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에 있어서, 상기 프라이머 세트 및 양배추계통은 전술한 바와 같다.In the method according to an embodiment of the present invention, the primer set and the cabbage line are as described above.

본 발명의 방법은 양배추 시료에서 게놈 DNA를 분리하는 단계를 포함한다. 상기 양배추 시료는 이에 한정되지 않으나, 양배추 식물체의 잎, 줄기, 뿌리 혹은 이들이 건조된 형태로 가공된 산물일 수 있다. 상기 게놈 DNA를 분리하는 방법은 당업계에 공지된 방법을 이용할 수 있으며, 예를 들면, CTAB 방법을 이용할수도 있고, Wizard prep 키트(Promega 사)를 이용할 수도 있다. 상기 분리된 게놈 DNA를 주형으로 하고, 본 발명의 일 실시예에 따른 올리고뉴클레오티드 프라이머 세트를 프라이머로 이용하여 증폭 반응을 수행하여 표적 서열을 증폭할 수 있다. 표적 핵산을 증폭하는 방법은 중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction; PCR), 리가아제 연쇄반응(ligase chain reaction), 핵산 서열 기재 증폭(nucleic acid sequence-based amplification), 전사 기재 증폭시스템(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 이용가능한 키트를 이용할 수도 있다.The method of the present invention comprises isolating genomic DNA from a cabbage sample. The cabbage sample is not limited thereto, but may be leaves, stems, roots, or products processed in a dried form. As a method for isolating the genomic DNA, a method known in the art may be used, for example, the CTAB method may be used, or a Wizard prep kit (Promega) may be used. The target sequence may be amplified by performing an amplification reaction using the isolated genomic DNA as a template and using the oligonucleotide primer set according to an embodiment of the present invention as a primer. Methods for amplifying a target nucleic acid include polymerase chain reaction (PCR), ligase chain reaction, nucleic acid sequence-based amplification, and transcription-based amplification systems. amplification system), 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 있어서, 상기 저온에서 양배추의 안토시아닌 축적을 판별하는 방법은 상기 증폭 단계의 산물을 검출하는 단계를 포함하며, 상기 증폭 단계 산물의 검출은 겔 전기영동, HRM(high resolution melting) 분석, 형광 측정, 모세관 전기영동, DNA 칩, 방사성 측정 또는 인광 측정을 통해 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. In one embodiment of the present invention, the method for determining anthocyanin accumulation in cabbage at low temperature comprises detecting a product of the amplification step, and the detection of the product of the amplification step is gel electrophoresis, high resolution melting (HRM) ) analysis, fluorescence measurement, capillary electrophoresis, DNA chip, radiometric measurement, or phosphorescence measurement, but is not limited thereto.

겔 전기영동은 증폭 산물의 크기에 따라 아가로스 겔 전기영동 또는 아크릴아미드 겔 전기영동을 이용할 수 있다. 또한, HRM 분석 기술을 수행할 수 있으며, HRM 분석 기술은 핵산 서열에서의 변이를 확인하기 위해 사용된 상대적으로 새로운 포스트 PCR 분석 방법이다. 이 방법은 PCR 해리곡선에서 작은 차이를 감지하는 것을 기초로 한다. 이것은 PCR 기기와 연결되어 사용된 염료를 갖는 dsDNA의 온도에 따른 해리 정도의 차이를 HRM 분석을 위해, 특이적으로 고안된 소프트웨어를 사용하여 데이터를 분석하고 처리한다. 또한, 증폭 산물을 검출하는 방법 중의 하나로서, 모세관 전기영동을 수행할 수 있다. 모세관 전기영동은 예를 들면, ABi Sequencer를 이용할 수 있다. Gel electrophoresis may use agarose gel electrophoresis or acrylamide gel electrophoresis depending on the size of the amplification product. In addition, HRM analysis techniques can be performed, which is a relatively new post-PCR analysis method used to identify variations in nucleic acid sequences. This method is based on detecting small differences in PCR dissociation curves. It is connected to a PCR device and the difference in the degree of dissociation according to the temperature of dsDNA having the used dye is analyzed and processed using software specifically designed for HRM analysis. In addition, as one of the methods for detecting the amplification product, capillary electrophoresis may be performed. Capillary electrophoresis may use, for example, an ABi Sequencer.

또한, 형광 측정 방법은 프라이머의 5'-말단에 FAM, HEX, VIC, JOE, ROX, TAMRA, Cy3 또는 Cy5를 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 addition, in the fluorescence measurement method, when PCR is performed by labeling FAM, HEX, VIC, JOE, ROX, TAMRA, Cy3 or Cy5 at the 5'-end of the primer, the target sequence is labeled with a detectable fluorescent labeling material, and thus labeled Fluorescence can be measured using a fluorescence meter. In addition, the radioactive measurement method is a radioactive isotope such as 32 P or 35 S is added to the PCR reaction solution during PCR to label the amplification product, and then a radioactive measuring instrument, for example, a Geiger counter (Geiger counter) or liquid scintillation The radioactivity can be measured using a liquid scintillation counter.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에 있어서, 양배추 게놈 DNA 존재하에, 본 발명의 서열번호 20 및 21의 프라이머 세트 또는 서열번호 22 및 23의 프라이머 세트로 PCR을 수행한 후 겔 전기영동을 통해 밴드 형태로 검출하여 이들 밴드의 존재를 확인함으로써, 해당 양배추 시료가 저온 재배 조건에서 안토시아닌 축적 수준이 높고 낮음을 판별할 수 있는 BoREV5a 또는 BoREV5b 유전자의 존재 유무를 확인할 수 있다. In the method according to an embodiment of the present invention, in the presence of cabbage genomic DNA, PCR is performed with the primer sets of SEQ ID NOs: 20 and 21 or the primer sets of SEQ ID NOs: 22 and 23 of the present invention, and then bands through gel electrophoresis By detecting the form and confirming the presence of these bands, the presence or absence of the BoREV5a or BoREV5b gene, which can determine whether the cabbage sample has high and low anthocyanin accumulation levels under low-temperature cultivation conditions, can be confirmed.

본 발명의 방법을 보다 구체적으로, 저온 처리된 녹색 양배추 또는 자색 양배추를 대상으로 서열번호 20 및 21의 프라이머 세트를 이용하여 PCR을 수행한 경우, BoREV5a 유전자에 대해 214 bp의 단일 밴드(동형접합체)를 나타내면 안토시아닌 저함량 양배추 계통(LAA 타입의 녹색 양배추)으로 판별할 수 있고, 서열번호 22 및 23의 프라이머 세트를 이용하여 PCR을 수행하여 BoREV5b 유전자에 대해 235 bp의 단일 밴드(동형접합체)를 나타내면 안토시아닌 고함량 양배추 계통(HAA 타입의 녹색 양배추 또는 자색 양배추)으로 판별할 수 있으며, 상기 서열번호 20 및 21의 프라이머 세트와 서열번호 22 및 23의 프라이머 세트를 모두 이용하여 PCR을 수행하여 214 bp 및 235 bp의 2개의 밴드(BoREV5a/BoREV5b, 이형접합체)를 나타내면 안토시아닌 고함량 양배추 계통(HAA 타입의 녹색 양배추)으로 판별할 수 있다. More specifically, the method of the present invention is a single band of 214 bp for the BoREV5a gene (homozygous) when PCR is performed using the primer sets of SEQ ID NOs: 20 and 21 on low-temperature-treated green or purple cabbage. It can be identified as an anthocyanin low content cabbage line (LAA type green cabbage), and PCR is performed using the primer sets of SEQ ID NOs: 22 and 23 to show a single band of 235 bp (homozygous) for the BoREV5b gene. It can be identified as a high-content cabbage line (HAA type green cabbage or purple cabbage), and PCR is performed using both the primer sets of SEQ ID NOs: 20 and 21 and the primer sets of SEQ ID NOs: 22 and 23 to 214 bp and 235 If two bands of bp ( BoREV5a / BoREV5b , heterozygote) are shown, it can be discriminated as an anthocyanin-rich cabbage line (HAA type green cabbage).

이하, 본 발명을 실시예에 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. 식물재료와 생육조건1. Plant materials and growth conditions

유전자 서열분석에 이용한 녹색 양배추와 자색 양배추(Brassica oleracea var. capitata f. alba and - f. rubra) 종자는 아시아종묘(주) 생명공학육종연구소(경기도 이천시)와 한국종묘(주)(경기도 평택시)에서 제공받아 사용하였다. 녹색 양배추 내혼계 4종(154, 2409, 2437 및 09WH45)과 자(적)색 양배추 내혼계 4종(7S5-51, 7S5-63, B90 및 B98)의 특성은 하기 표 1에 정리하였다. 마커 검증을 위해 사용한 양배추 재료는 하기 표 2에 정리하였으며, 국내종자회사 및 순천대학교 GSP 원예종자사업단으로부터 제공받았다. 일부 종자는 발아시켜 식물생장기에서 배양하였으며, 생장 기온 22℃, 16시간(광)/8시간(암), 140 μmol m-2·s-1 조건을 유지하였다. 내혼계 337과 842 종자는 페트리 디쉬에 암발아시켜 3일간 유지한 것을 이용하였다. Green cabbage and purple cabbage ( Brassica oleracea var. capitata f. alba and - f. rubra ) seeds used for gene sequencing were obtained from Asia Seedry Co., Ltd. Biotechnology Breeding Research Institute (Icheon-si, Gyeonggi-do) and Korea Seedling Co., Ltd. (Pyeongtaek-si, Gyeonggi-do) was provided and used. The characteristics of the four inner hybrids of green cabbage (154, 2409, 2437 and 09WH45) and the four inner hybrids of purple (red) cabbage (7S5-51, 7S5-63, B90 and B98) are summarized in Table 1 below. Cabbage materials used for marker verification are summarized in Table 2 below, and were provided by domestic seed companies and Suncheon University GSP Horticultural Seed Business Group. Some seeds were germinated and cultured in the plant growth phase, and the conditions of growth temperature of 22°C, 16 hours (light)/8 hours (dark), and 140 μmol m -2 ·s -1 were maintained. Inner hybrid 337 and 842 seeds were germinated in Petri dishes and maintained for 3 days.

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2. 2. BoRVE5BoRVE5 유전자 서열 분석 gene sequencing

DNeasy Plant Mini Kit(QIAGEN, Hilden, Germany)를 이용하여 상기 표 1의 양배추 10계통의 게놈 DNA를 추출하였다. 3'-UTR 부분에 존재하는 AT-repeat(AT SSR, simple sequence repeats) 부분은 하기 표 3의 프라이머 세트(서열번호 3 및 4)로 증폭하였고, 단편의 길이는 101~121 bp였다(도 1). 이 서열을 이용하여 이 유전자의 본체가 BoRVE5일 것이라는 것을 NCBI Blast 분석을 통해 확인하였고, 전체 유전자를 클로닝하기 위한 프라이머 제작을 위해 NCBI website와 B. oleracea genome databases(http://plants.ensembl.org/Brassica_oleracea/Info/Index)를 탐색하여 하기 표 3의 프라이머 세트(서열번호 5 및 6 또는 서열번호 5 및 7)를 결정하였다. Genomic DNA of 10 cabbage lines in Table 1 was extracted using DNeasy Plant Mini Kit (QIAGEN, Hilden, Germany). The AT-repeat (AT SSR, simple sequence repeats) portion present in the 3'-UTR portion was amplified with the primer sets (SEQ ID NOs: 3 and 4) of Table 3 below, and the length of the fragment was 101-121 bp (Fig. 1). ). Using this sequence, it was confirmed through NCBI Blast analysis that the main body of this gene would be BoRVE5 . /Brassica_oleracea/Info/Index) was searched to determine the primer sets (SEQ ID NOs: 5 and 6 or SEQ ID NOs: 5 and 7) of Table 3 below.

Figure 112021017716683-pat00003
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PCR은 94℃에서 5분 변성한 후 94℃ 30초, 58℃ 30초, 72℃ 2분의 사이클을 30회 반복하였고, 마지막으로 72℃에서 7분 합성하였다. PCR 산물은 1% 아가로오스 겔에 전기영동하였고, LaboPass Gel Extraction Kit(COSMOGENETECH, 한국)를 이용하여 DNA를 정제하였다. 정제한 DNA는 T&A cloning vector(RBC, 대만)에 삽입하여 대장균 DH5α에 형질전환하였다. 대장균으로부터 플라스미드 DNA는 LaBoPass Plasmid Mini Kit(COSMOGENETECH)를 이용하여 분리하였고, 염기서열 분석은 마크로젠(한국)에 의뢰하였다. PCR 반응과 염기서열 분석 과정에서 일어날 수 있는 에러를 피하고, 복수의 유전자가 존재함을 찾아내기 위해 적어도 10개 이상의 클론을 분석하였다. 상기로부터 얻은 서열의 비교는 multiple sequence alignment program CLUSTAL Omega(EMBL-EBI, 영국)을 이용하여 수행하였다. After denaturing at 94°C for 5 minutes, PCR was repeated 30 cycles of 94°C for 30 seconds, 58°C for 30 seconds, and 72°C for 2 minutes, and finally synthesized at 72°C for 7 minutes. The PCR product was electrophoresed on a 1% agarose gel, and DNA was purified using LaboPass Gel Extraction Kit (COSMOGENETECH, Korea). The purified DNA was inserted into a T&A cloning vector (RBC, Taiwan) and transformed into E. coli DH5α. Plasmid DNA from E. coli was isolated using LaBoPass Plasmid Mini Kit (COSMOGENETECH), and nucleotide sequence analysis was commissioned by Macrogen (Korea). At least 10 clones were analyzed in order to avoid errors that may occur in the PCR reaction and sequencing process and to find out the existence of a plurality of genes. The comparison of the sequences obtained from the above was performed using the multiple sequence alignment program CLUSTAL Omega (EMBL-EBI, UK).

3. 3. BoRVE5BoRVE5 유전자와 안토시아닌 생합성 관련 유전자의 발현 분석 Expression analysis of genes and anthocyanin biosynthesis-related genes

Total RNA는 잎 시료(표 1 및 표 2)와 TRIzol Reagent(Thermo Scientific, 미국)를 이용하여 분리하였고, RQ1 RNase-free DNase(Promaga, 미국)를 65℃에서 10분간 처리하여 DNA를 제거하였다. cDNA의 첫번째 가닥은 oligo dT 프라이머를 이용하여 Revertra Ace Kit(TOYOBO, 일본)로 합성하였고, 이를 이용하여 발현 분석을 수행하였으며, 이 때 사용한 프라이머 정보는 하기 표 4에 나타내었다. Total RNA was isolated using leaf samples (Tables 1 and 2) and TRIzol Reagent (Thermo Scientific, USA), and DNA was removed by treatment with RQ1 RNase-free DNase (Promaga, USA) at 65°C for 10 minutes. The first strand of cDNA was synthesized with the Revertra Ace Kit (TOYOBO, Japan) using the oligo dT primer, and expression analysis was performed using it, and the primer information used at this time is shown in Table 4 below.

Figure 112021017716683-pat00004
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qRT-PCR은 SYBR Green Realtime Master Mix(TOYOBO)를 이용하여 MiniOpticon system(Bio-Rad, 미국)으로 분석하였으며, PCR은 95℃에서 10분간 변성한 후 94℃ 30초, 58℃ 30초, 72℃ 30초 사이클을 40회 반복하였으며, 각 사이클의 마지막 단계에서 형광값을 측정하였다. 모든 분석은 3반복으로 이루어졌으며 표적유전자의 전사체 값은 BoAactin2 유전자에 대한 상대값으로 정량화하였고, 2-ΔΔCT method (Methods., 2001, 25(4), 402-408)로 분석하였다.qRT-PCR was analyzed with a MiniOpticon system (Bio-Rad, USA) using SYBR Green Realtime Master Mix (TOYOBO). PCR was denatured at 95°C for 10 minutes, followed by 94°C 30 seconds, 58°C 30 seconds, 72°C. The 30 second cycle was repeated 40 times, and the fluorescence value was measured at the last step of each cycle. All analyzes were performed in triplicate, and the transcript values of the target genes were quantified relative to the BoAactin2 gene, and analyzed by the 2 -ΔΔC T method (Methods., 2001, 25(4), 402-408).

4. 안토시아닌 추출과 정량4. Anthocyanin Extraction and Quantification

안토시아닌 함량을 측정하기 위해 잎 분말 0.3 g에 1% HCl-메탄올(v/v) 1 ㎖을 가하고 잘 섞어가면서 24시간 동안 암상태에서 반응시킨 후 13,000 xg 조건으로 원심분리하여 상층액을 취해 530, 620 및 650 nm에서 흡광도를 측정하였다. 상대적인 안토시아닌 함량은 다음 식에 의해 구하였다. A530, A620, 및 A650은 흡광도 값을 의미한다.To measure the anthocyanin content, 1 ml of 1% HCl-methanol (v/v) was added to 0.3 g of leaf powder, reacted in the dark for 24 hours while mixing well, centrifuged at 13,000 x g conditions, and the supernatant was taken 530, Absorbance was measured at 620 and 650 nm. The relative anthocyanin content was obtained by the following formula. A 530 , A 620 , and A 650 mean absorbance values.

상대적인 안토시아닌 함량=(A530-A620)-0.1(A650-A620)Relative anthocyanin content=(A 530 -A 620 )-0.1(A 650 -A 620 )

전체 안토시아닌 함량(mg anthocyanin/100 g fresh weight)은 대조 시료인 cyanidin-3-glucoside를 근거로 다음 식에 의해 계산하였다. MW는 cyanidin-3-glucoside (449.2 g/mol)의 분자량, DF는 희석배율을 그리고 ∋은 큐벳의 지름(1 cm)을 뜻한다. Total anthocyanin content (mg anthocyanin/100 g fresh weight) was calculated by the following formula based on cyanidin-3-glucoside, a control sample. MW is the molecular weight of cyanidin-3-glucoside (449.2 g/mol), DF is the dilution factor, and ∋ is the diameter of the cuvette (1 cm).

전체 안토시아닌 함량=상대적인 안토시아닌 함량×MW×DF×1000× ∋Total anthocyanin content = Relative anthocyanin content × MW × DF × 1000 × ∋

5. 마커의 검증5. Validation of Markers

BoRVE5a(LAAs, 저온에서 안토시아닌 축적이 낮은 유전자형)와 BoRVE5b(HAAs, 저온에서 안토시아닌 축적이 높은 유전자형)를 구별하기 위하여, 엑손 4번과 엑손 5번에 존재하는 유전적 다형성을 기반으로 각 유전자 특이 프라이머를 제작하였다(표 5). PCR을 위해 게놈 10 ng, 정방향 및 역방향 프라이머 각 10 pmol, 5X PCR Master Mix (Elpisbiotech, 한국)를 20 ㎕로 맞추었으며, 94℃에서 5분간 변성한 후 94℃ 30초, 60℃ 30초, 72℃ 30초를 28회 반복하고 72℃에서 5분간 반응시켰다. 게놈 DNA의 존재는 BoActin 2의 증폭 여부로 판단하였고, PCR 산물은 1.2% 아가로오스 겔로 전기영동하여 확인하였다.To distinguish between BoRVE5a (LAAs, genotype with low anthocyanin accumulation at low temperature) and BoRVE5b (HAAs, genotype with high anthocyanin accumulation at low temperature), each gene-specific primer based on the genetic polymorphism present in exon 4 and exon 5 was prepared (Table 5). For PCR, 10 ng of the genome, 10 pmol of each forward and reverse primer, and 20 μl of 5X PCR Master Mix (Elpisbiotech, Korea) were adjusted, denatured at 94°C for 5 minutes, 94°C for 30 seconds, 60°C for 30 seconds, 72 ℃ 30 sec was repeated 28 times and reacted at 72 ℃ for 5 minutes. The presence of genomic DNA was determined by amplification of BoActin 2 , and the PCR product was confirmed by electrophoresis on a 1.2% agarose gel.

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6. 통계분석6. Statistical analysis

안토시아닌 함량과 유전자 발현 수준은 one-way analysis of variance (ANOVA)와 Tukey's pair-wise comparisons in Minitab v.17(Minitab Inc., 미국)을 이용하여 통계분석을 수행하였고, 모든 데이터는 시료 3반복을 하여 평균과 표준편차로 표기하였다.Anthocyanin content and gene expression level were statistically analyzed using one-way analysis of variance (ANOVA) and Tukey's pair-wise comparisons in Minitab v.17 (Minitab Inc., USA), and all data were obtained from 3 replicates of the sample. and expressed as the mean and standard deviation.

실시예 1. 안토시아닌 축적과 Example 1. Anthocyanin accumulation and BoRVE5BoRVE5 유전자의 관련성 연구 Gene related studies

아시아종묘 유래 8계통의 양배추를 이용한 RNA_seq 분석을 통해 안토시아닌 축적과 AT-SSR의 길이가 역으로 상관된 유전자를 발굴하였고, 이 부위는 애기장대의 RVE5(AtRVE5, AT4G01280) 유전자와 상동성이 있는 양배추 유전자의 3'-UTR(untranslated region)임을 알 수 있었다(표 1 및 도 1). AT-반복은 9~19(AT9-19)로 다양하였고, 안토시아닌 축적 수준이 높은 양배추는 짧은 반복횟수를 지니고 있었다. 이 유전자의 이름을 BoRVE5로 명명하였고, 여러 양배추 계통으로부터 클로닝하여 분석하기로 하였다.A gene inversely correlated with anthocyanin accumulation and AT-SSR length was discovered through RNA_seq analysis using cabbage from 8 strains derived from Asian seedlings. It was found that the 3'-UTR (untranslated region) of the gene (Table 1 and FIG. 1). AT-repeats varied from 9 to 19 (AT9-19), and cabbage with a high level of anthocyanin accumulation had a short number of repetitions. This gene was named BoRVE5 , and it was decided to be cloned and analyzed from several cabbage lines.

실시예 2. Example 2. BoRVE5BoRVE5 유전자의 클로닝과 서열 분석 Gene cloning and sequencing

BoRVE5 유전자를 클로닝하기 위해 상기 표 3의 프라이머 조합(서열번호 5 및 6 또는 서열번호 5 및 7)으로 PCR을 수행하여 전체 유전자 서열을 얻었다. 유전자는 저온에서 안토시아닌 축적이 낮은 양배추 4계통(LAAs; 842, 2409, 2437, 09WH45)과 안토시아닌 축적이 높은 양배추 2계통(HAAs; 154, 337) 및 자색양배추 4계통(7S4-51, 7S4-63, B90, B90)의 총 10계통이었으며, ATG 개시코돈부터 AT-SSR 이후 30 뉴클레오티드까지 길이가 평균 1913 bp(1899~1947 bp)이었으며, 8개의 엑손과 8개의 인트론으로 구성되어 있었고, 다수의 InDel과 SNP가 존재하였다(도 2 내지 도 4). 안토시아닌 축적이 낮은 양배추와 안토시아닌 축적이 높은 양배추를 구별할 수 있는 SNP 또는 InDel 다형성이 여러개 존재하였고(도 5), 안토시아닌 축적 수준에 따라 대조되는 유전자를 다음과 같이 명명하였다: LAA 양배추에 존재하는 유전자는 BoRVE5a, HAA 양배추 및 자색 양배추에 존재하는 유전자는 BoRVE5b. To clone the BoRVE5 gene, PCR was performed with the primer combinations of Table 3 (SEQ ID NOs: 5 and 6 or SEQ ID NOs: 5 and 7) to obtain the entire gene sequence. Genes were found in 4 cabbage lines with low anthocyanin accumulation at low temperature (LAAs; 842, 2409, 2437, 09WH45), 2 cabbage lines with high anthocyanin accumulation (HAAs; 154, 337) and 4 purple cabbage lines (7S4-51, 7S4-63). , B90, B90), the average length from the ATG start codon to 30 nucleotides after AT-SSR was 1913 bp (1899 to 1947 bp), and consisted of 8 exons and 8 introns, and a large number of InDel and SNPs were present ( FIGS. 2 to 4 ). There were several SNP or InDel polymorphisms capable of distinguishing cabbage with low anthocyanin accumulation from cabbage with high anthocyanin accumulation (Fig. 5), and the genes contrasting according to the level of anthocyanin accumulation were named as follows: Genes present in LAA cabbage The gene present in BoRVE5a , HAA cabbage and purple cabbage is BoRVE5b .

또한, 양배추 10계통(표 1)의 BoRVE5 염기서열을 이용하여 계통 분석을 수행한 경우 자색 양배추인 B90 계통이 LAA 타입의 양배추와 그룹화되었으나, BoRVE5 아미노산 서열을 이용하여 계통 분석을 수행한 경우에는 자색 양배추인 B90 계통이 자색 양배추와 그룹화된 것을 확인하였다(도 6). 이를 통해, LAA 타입과 HAA 타입 양배추 간의 많은 다형성이 인트론에 존재하며, 이는 안토시아닌 축적 형질과 큰 연관이 없을 것으로 예상되었다.In addition, when phylogenetic analysis was performed using the BoRVE5 base sequence of 10 cabbage lines (Table 1), the B90 line, a purple cabbage, was grouped with the LAA type cabbage, but when the lineage analysis was performed using the BoRVE5 amino acid sequence, purple It was confirmed that the cabbage line B90 was grouped with purple cabbage (FIG. 6). Through this, many polymorphisms between LAA-type and HAA-type cabbage exist in introns, which were not expected to be significantly associated with anthocyanin accumulation traits.

실시예 3. BoRVE5 아미노산 구성 분석Example 3. BoRVE5 amino acid composition analysis

BoRVE5의 다양성과 기능을 유추하기 위하여 8개의 양배추 유래 BoRVE와 4개의 애기장대 유래 AtRVE의 아미노산 서열을 근거로 계통수를 작성하였다. 그 결과, 도 7A에 나타난 바와 같이 3개의 클레이드(clade)로 나타났는데, 그 중 하나는 생체 시계와 안토시아닌 축적과 관련이 있는 RVE4와 RVE8로 이루어져 있고, 다른 하나는 기능이 잘 알려지지 않은 REV3, RVE5 및 RVE6으로 이루어져 있으며, 나머지 하나는 RVE1, RVE2 및 RVE7로 이루어져 있었다. 이를 통해, 애기장대에서 밝혀진 REV 기능이 양배추의 RVE 기능과 유사할 것으로 예상되었다.To infer the diversity and function of BoRVE5, a phylogenetic tree was created based on the amino acid sequences of 8 cabbage-derived BoRVE and 4 Arabidopsis-derived AtRVE. As a result, as shown in Figure 7A, it appeared in three clades, one of which consists of RVE4 and RVE8, which are related to the biological clock and anthocyanin accumulation, and the other is REV3, whose function is not well known, It consists of RVE5 and RVE6, and the other consists of RVE1, RVE2 and RVE7. Through this, the REV function revealed in Arabidopsis was expected to be similar to that of cabbage.

또한, 양배추에서 클로닝한 유전자 서열을 이용한 아미노산 서열을 나열한 결과, BoRVE5a와 BoRVE5b 아미노산 서열 간에 아미노산 차이를 보이는 부분이 있었으나, MYB 단백질의 주요 도메인인 MYB 도메인과 LCL 도메인에는 차이가 없었다(도 7B). 이를 통해 BoRVE5a와 BoRVE5b 단백질 기능에 큰 차이는 없을 것으로 예상되었다.In addition, as a result of listing the amino acid sequence using the gene sequence cloned from cabbage, there was a portion showing an amino acid difference between the amino acid sequences of BoRVE5a and BoRVE5b, but there was no difference in the MYB domain and the LCL domain, which are the main domains of the MYB protein (FIG. 7B). Through this, it was expected that there would be no significant difference in the functions of BoRVE5a and BoRVE5b proteins.

실시예 4. 저온 처리에 의한 양배추의 안토시아닌 축적 패턴 분석Example 4. Analysis of anthocyanin accumulation pattern in cabbage by low-temperature treatment

저온에서 안토시아닌 축적 형질을 판단하기 위하여, LAA 타입(842, 2409, 2437, 09WH45, Golden Cross, Speed King) 또는 HAA 타입(154, 337, CT154, T-523, T-530)의 녹색 양배추와 자색 양배추(7S4-51, 7S4-63)를 정상 생장 온도(CK: 20~30℃)에서 자란 양배추와 저온에서 1개월 자란 양배추(Agronomy, 2020, 10, 602, Song et al. 참고)의 안토시아닌 축적을 측정하여 비교하였다.In order to determine the anthocyanin accumulation trait at low temperature, green cabbage and purple of LAA type (842, 2409, 2437, 09WH45, Golden Cross, Speed King) or HAA type (154, 337, CT154, T-523, T-530) Anthocyanin accumulation in cabbage (7S4-51, 7S4-63) grown at normal growth temperature (CK: 20-30°C) and cabbage grown for one month at low temperature ( see Agronomy , 2020, 10, 602, Song et al.) was measured and compared.

그 결과, 정상 생장 온도(CK) 조건보다 저온(LT) 조건에서 생장시킨 양배추의 안토시아닌 함량이 증가하였고, 특히 LAA 타입의 녹색 양배추보다 HAA 타입의 녹색 양배추와 자색 양배추에서 안토시아닌 축적 수준이 정상 생장 온도보다 저온에서 현저히 증가한 것을 확인하였다(도 8).As a result, the anthocyanin content of cabbage grown under the low temperature (LT) condition was higher than that of the normal growth temperature (CK) condition. In particular, the level of anthocyanin accumulation was higher in HAA type green cabbage and purple cabbage than in LAA type green cabbage. It was confirmed that it significantly increased at a lower temperature (FIG. 8).

실시예 5. 안토시아닌 합성과 Example 5. Anthocyanin synthesis and BoRVE5BoRVE5 대립유전자의 관계 분석 Allele relationship analysis

저온 처리된 LAA 타입(2409, Golden Cross) 또는 HAA 타입(T-523, T-530)의 녹색 양배추와 자색 양배추(7S4-51, 7S4-63)에서 BoRVE5aBoRVE5b의 발현 수준을 확인한 결과, BoRVE5a 유전자는 LAA 타입의 녹색 양배추에서만 발현되고 HAA 타입의 녹색 양배추와 자색 양배추에서는 매우 낮은 수준으로 발현되었다. 반면, BoRVE5b 유전자는 LAA 타입의 녹색 양배추에서 거의 발현되지 않고, HAA 타입의 녹색 양배추와 자색 양배추에서 발현 수준이 현저히 증가한 것을 확인하였다. 이러한 발현 양상은 안토시아닌 합성의 핵심 유전자인 BoDFR의 발현 양상과 유사하였다(도 9).As a result of checking the expression levels of BoRVE5a and BoRVE5b in green and purple cabbage (7S4-51, 7S4-63) of cold-treated LAA type (2409, Golden Cross) or HAA type (T-523, T-530), BoRVE5a The gene was expressed only in LAA type green cabbage and at very low levels in HAA type green cabbage and purple cabbage. On the other hand, it was confirmed that the BoRVE5b gene was hardly expressed in LAA type green cabbage, and the expression level was significantly increased in HAA type green cabbage and purple cabbage. This expression pattern was similar to that of BoDFR , a key gene for anthocyanin synthesis (FIG. 9).

또한, BoRVE5 발현과 생체리듬과의 연관성을 조사하기 위해, LAA 타입의 녹색 양배추(842)와 HAA 타입의 녹색 양배추(337)에서 BoRVE5aBoRVE5b 유전자와 안토시아닌 합성 관련 유전자(BoCHS, BoF3H, BoDFR)의 발현을 아침(6AM), 낮(2PM) 또는 밤(10PM) 시간대에 분석한 결과, BoRVE5aBoRVE5b 유전자는 특정 시간대에 관계없이 LAA 타입의 양배추에서는 BoRVE5a의 발현 수준이 높고, HAA 타입의 양배추에서는 BoRVE5b 유전자와 안토시아닌 합성 관련 유전자의 발현 수준이 높은 것을 확인하였다(도 10). 이를 통해, 본 발명의 안토시아닌 축적 수준과 연관된 BoRVE5aBoRVE5b 유전자는 생체리듬과 연관성이 없음을 알 수 있었다.In addition, in order to investigate the association between BoRVE5 expression and circadian rhythm, in the LAA-type green cabbage (842) and HAA-type green cabbage (337), the BoRVE5a and BoRVE5b genes and the anthocyanin synthesis-related genes ( BoCHS, BoF3H, BoDFR ) were As a result of analyzing the expression at morning (6AM), daytime (2PM) or nighttime (10PM) time zones, the BoRVE5a and BoRVE5b genes showed high expression levels of BoRVE5a in LAA-type cabbage, and BoRVE5b in HAA-type cabbage, regardless of the specific time period. It was confirmed that the expression level of genes and anthocyanin synthesis-related genes were high (FIG. 10). Through this, it was found that the BoRVE5a and BoRVE5b genes associated with the anthocyanin accumulation level of the present invention are not related to the circadian rhythm.

실시예 6. 분자마커 개발과 검증 - 저온에서 안토시아닌 축적이 낮은 양배추(LAA)와 높은 양배추(HAA) 구별Example 6. Molecular Marker Development and Verification - Distinguishing Cabbage with Low Anthocyanin Accumulation at Low Temperature (LAA) and High Cabbage (HAA)

BoRVE5aBoRVE5b 유전자의 엑손 4번 및 5번에 유전적 다형성이 존재하였고, 아미노산 암호화를 변화시키는 SNP와 InDel에 기반한 프라이머를 제작한 후(표 5) PCR을 수행하여 범용 여부를 검증하였다. Genetic polymorphisms existed in exons 4 and 5 of the BoRVE5a and BoRVE5b genes, and primers based on SNP and InDel that change the amino acid encoding were prepared (Table 5) and then PCR was performed to verify whether they are universal.

그 결과, BoRVE5a 유전자는 오직 LAA 타입의 녹색 양배추(2437, 09WH45, 2409, 842)에서만 검출되었고, BoRVE5b 유전자는 HAA 타입의 녹색 양배추(154, 337)와 자색 양배추(7S4-63, 7S4-51)에서만 검출되었으며(도 11A), HAA 타입 중에서 CT-415는 이형으로 검출된 것을 확인하였다(도 11B). 이를 통해, BoRVE5a 유전자가 동형일 경우 LAA 타입의 양배추이고, BoRVE5b 유전자가 동형 또는 이형일 경우 HAA 타입의 양배추로 판별할 수 있음을 알 수 있었다.As a result, the BoRVE5a gene was detected only in LAA-type green cabbage (2437, 09WH45, 2409, 842), and the BoRVE5b gene was detected in HAA-type green cabbage (154, 337) and purple cabbage (7S4-63, 7S4-51). was detected only in ( FIG. 11A ), and among HAA types, it was confirmed that CT-415 was detected as heterozygous ( FIG. 11B ). Through this, it was found that when the BoRVE5a gene is homozygous, it is LAA type cabbage, and when the BoRVE5b gene is homozygous or heterozygous, it can be identified as HAA type cabbage.

또한, 녹색 양배추 47계통과 자색 양배추 57계통(표 2)을 대상으로 확대 수행한 결과, LAA 타입의 녹색 양배추에서는 BoRVE5a 동형이고, HAA 타입의 녹색 양배추에서는 BoRVE5b 동형이거나 이형일 것이라는 결론을 내렸으며, 자색 또는 적색 양배추는 BoRVE5b를 동형으로 가지고 있음을 알 수 있었다(도 12). In addition, as a result of expanding the coverage of 47 green cabbage lines and 57 purple cabbage lines (Table 2), it was concluded that the LAA type green cabbage was the BoRVE5a isoform, and the HAA type green cabbage was the BoRVE5b isoform or heterozygous. Alternatively, it was found that red cabbage has an isoform of BoRVE5b (FIG. 12).

이를 통해, 본 발명의 BoRVE5a BoRVE5b 유전자간의 InDel 또는 SNP 다형성을 증폭시킬 수 있는 프라이머 세트를 이용하면 저온 처리된 녹색 양배추를 대상으로 안토시아닌 축적 정도를 정확하게 판단할 수 있을 것으로 사료되었다.Through this, it was considered that the degree of anthocyanin accumulation could be accurately determined in low-temperature-treated green cabbage by using a primer set capable of amplifying InDel or SNP polymorphisms between the BoRVE5a and BoRVE5b genes of the present invention.

<110> The Industry & Academic Cooperation in Chungnam National University (IAC) <120> Molecular marker based on RVE5 gene from cabbage for discriminating anthocyanin deposition at low temperature and uses thereof <130> PN20364 <160> 23 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 248 <212> DNA <213> Brassica oleracea <400> 1 aatcatgaat cgacaaatct gccaatacct gtgattcaag gtatatggtt tttgatttta 60 gtttgttgta tctatgaatg gtgtggtgtt taaccatata tggtgtaatg aatattagag 120 gaaccaggag tctcggccac agctctccca aagaatcgct gttacagcac cagtaataag 180 gaagttaagc caaatttacc agctgtgaca cacccgaaca atgaagaaag ttgtgaaaag 240 acacctag 248 <210> 2 <211> 260 <212> DNA <213> Brassica oleracea <400> 2 aatcatgaat cgacaaatct gccaatacct gcgattcaag gtatagtgac atcatggttt 60 ttgattttag tttgttgtat ctatgaatgg tgtggtgttt aaccatatat ggtgtaatga 120 atattagagg aaccgggagt ctcggccaca gctctcccaa agaatcgctg ttacagcacc 180 agtaataagg aagttaagcc aaatttacca gctgtgacga cagacccgaa caatgaagaa 240 agttgtgaaa agacacgtag 260 <210> 3 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 tggtttgtcc tattttgtct aata 24 <210> 4 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 4 acattgtcct tatcaacaca tatc 24 <210> 5 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 5 atggtgtcgc taaacgctag acc 23 <210> 6 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 6 acaaaatagg acaaaccact gcgctt 26 <210> 7 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 7 cagcgattct ttgggagagc tgtg 24 <210> 8 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 8 cctgtgattc aagaggaacc agga 24 <210> 9 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 9 cacaactttc ttcattgttc gggtgtg 27 <210> 10 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 10 aatacctgcg attcaagagg aaccg 25 <210> 11 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 11 aactttcttc attgttcggg tctgtcg 27 <210> 12 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 12 gttcacaagg agtgcaagtt tcgg 24 <210> 13 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 13 acaaacttcc tggtctcaac ctgc 24 <210> 14 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 14 agtatacgtg gcttcttgac acgg 24 <210> 15 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 15 acgaarggga caaagccacg 20 <210> 16 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 16 tcccacgaat gagaacatga 20 <210> 17 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 17 caccgtcaac cctaggaaaa 20 <210> 18 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 18 tgccaatcta cgagggtttc 20 <210> 19 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 19 agcttctcct tgatgtctct cac 23 <210> 20 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 20 gaatcgacaa atctgccaat acctgtg 27 <210> 21 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 21 acaactttct tcattgttcg ggtgtg 26 <210> 22 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 22 cgacaaatct gccaatacct gcg 23 <210> 23 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 23 caactttctt cattgttcgg gtctgtc 27 <110> The Industry & Academic Cooperation in Chungnam National University (IAC) <120> Molecular marker based on RVE5 gene from cabbage for discriminating anthocyanin deposition at low temperature and uses it <130> PN20364 <160> 23 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 248 <212> DNA <213> Brassica oleracea <400> 1 aatcatgaat cgacaaatct gccaatacct gtgattcaag gtatatggtt tttgatttta 60 gtttgttgta tctatgaatg gtgtggtgtt taaccatata tggtgtaatg aatattagag 120 gaaccaggag tctcggccac agctctccca aagaatcgct gttacagcac cagtaataag 180 gaagttaagc caaatttacc agctgtgaca cacccgaaca atgaagaaag ttgtgaaaag 240 acacctag 248 <210> 2 <211> 260 <212> DNA <213> Brassica oleracea <400> 2 aatcatgaat cgacaaatct gccaatacct gcgattcaag gtatagtgac atcatggttt 60 ttgattttag tttgttgtat ctatgaatgg tgtggtgttt aaccatatat ggtgtaatga 120 atattagagg aaccgggagt ctcggccaca gctctcccaa agaatcgctg ttacagcacc 180 agtaataagg aagttaagcc aaatttacca gctgtgacga cagacccgaa caatgaagaa 240 agttgtgaaa agacacgtag 260 <210> 3 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 tggtttgtcc tattttgtct aata 24 <210> 4 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 4 acattgtcct tatcaacaca tatc 24 <210> 5 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 5 atggtgtcgc taaacgctag acc 23 <210> 6 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 6 acaaaatagg acaaaccact gcgctt 26 <210> 7 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 7 cagcgattct ttgggagagc tgtg 24 <210> 8 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 8 cctgtgattc aagaggaacc agga 24 <210> 9 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 9 cacaactttc ttcattgttc gggtgtg 27 <210> 10 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 10 aatacctgcg attcaagagg aaccg 25 <210> 11 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 11 aactttcttc attgttcggg tctgtcg 27 <210> 12 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 12 gttcacaagg agtgcaagtt tcgg 24 <210> 13 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 13 acaaacttcc tggtctcaac ctgc 24 <210> 14 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 14 agtatacgtg gcttcttgac acgg 24 <210> 15 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 15 acgaarggga caaagccacg 20 <210> 16 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 16 tcccacgaat gagaacatga 20 <210> 17 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 17 caccgtcaac cctaggaaaa 20 <210> 18 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 18 tgccaatcta cgagggtttc 20 <210> 19 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 19 agcttctcct tgatgtctct cac 23 <210> 20 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 20 gaatcgacaa atctgccaat acctgtg 27 <210> 21 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 21 acaactttct tcattgttcg ggtgtg 26 <210> 22 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 22 cgacaaatct gccaatacct gcg 23 <210> 23 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 23 caactttctt cattgttcgg gtctgtc 27

Claims (7)

서열번호 1의 염기서열로 이루어진 양배추 유래 BoREV5a 유전자 단편; 및 서열번호 2의 염기서열로 이루어진 양배추 유래 BoREV5b 유전자 단편;으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 유전자 단편을 유효성분으로 포함하는, 2~10℃의 저온에서 양배추의 안토시아닌 축적을 판별하기 위한 마커 조성물.Cabbage-derived BoREV5a gene fragment consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1; And Cabbage-derived BoREV5b gene fragment consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2; A marker composition for determining anthocyanin accumulation in cabbage at a low temperature of 2 to 10 ℃, comprising one or more gene fragments selected from the group consisting of as an active ingredient. 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 양배추 유래 BoREV5a 유전자 단편 또는 서열번호 2의 염기서열로 이루어진 양배추 유래 BoREV5b 유전자 단편을 증폭하기 위한, 2~10℃의 저온에서 양배추의 안토시아닌 축적을 판별하기 위한 프라이머 세트.For amplifying the cabbage-derived BoREV5a gene fragment consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or the cabbage-derived BoREV5b gene fragment consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2, a primer set for determining anthocyanin accumulation in cabbage at a low temperature of 2 to 10 ° C. 제2항에 있어서, 상기 프라이머 세트는 서열번호 20 및 21의 염기서열로 이루어진 올리고뉴클레오티드 프라이머 세트; 또는 서열번호 22 및 23의 염기서열로 이루어진 올리고뉴클레오티드 프라이머 세트;인 것을 특징으로 하는 프라이머 세트.According to claim 2, wherein the primer set is an oligonucleotide primer set consisting of the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 20 and 21; or an oligonucleotide primer set consisting of the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 22 and 23; 제2항 또는 제3항의 프라이머 세트; 및 증폭 반응을 수행하기 위한 시약을 포함하는 2~10℃의 저온에서 양배추의 안토시아닌 축적을 판별하기 위한 키트.The primer set of claim 2 or 3; and a kit for determining anthocyanin accumulation in cabbage at a low temperature of 2 to 10° C., comprising a reagent for performing an amplification reaction. 제4항에 있어서, 상기 증폭 반응을 수행하기 위한 시약은 DNA 폴리머라제, dNTPs 및 버퍼를 포함하는 것인 키트.The kit according to claim 4, wherein the reagents for performing the amplification reaction include DNA polymerase, dNTPs and a buffer. 양배추 시료로부터 게놈 DNA를 분리하는 단계;
상기 분리된 게놈 DNA를 주형으로 하고, 제2항 또는 제3항의 프라이머 세트를 이용하여 증폭 반응을 수행하여 표적 서열을 증폭하는 단계; 및
상기 증폭 단계의 산물을 검출하는 단계;를 포함하는, 2~10℃의 저온에서 양배추의 안토시아닌 축적을 판별하는 방법.
isolating genomic DNA from the cabbage sample;
using the isolated genomic DNA as a template and amplifying a target sequence by performing an amplification reaction using the primer set of claim 2 or 3; and
Detecting the product of the amplification step; comprising, a method of determining anthocyanin accumulation in cabbage at a low temperature of 2 to 10 ℃.
제6항에 있어서, 상기 증폭 단계의 산물의 검출은 DNA 칩, 겔 전기영동, 방사성 측정, 형광 측정 또는 인광 측정을 통해 수행되는 것인 방법.The method according to claim 6, 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.
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