KR20150056407A - 포도 대목 품종 판별 연관 snp 분자마커 및 이의 용도 - Google Patents

포도 대목 품종 판별 연관 snp 분자마커 및 이의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 서열번호 1 및 서열번호 2로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 3 및 서열번호 4로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 5 및 서열번호 6으로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 7 및 서열번호 8로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 9 및 서열번호 10으로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 11 및 서열번호 12로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 13 및 서열번호 14로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 15 및 서열번호 16으로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 17 및 서열번호 18로 이루어진 프라이머 세트 및 서열번호 19 및 서열번호 20으로 이루어진 프라이머 세트를 포함하는 군에서 적어도 하나가 선택된 포도 대목 품종을 판별할 수 있는 프라이머 세트 및 이를 이용하여 포도 대목 품종을 판별하는 방법에 관한 것이다.

Description

포도 대목 품종 판별 연관 SNP 분자마커 및 이의 용도{SNP molecular markers associated with distinction of grape understock variety and uses thereof}
본 발명은 고추와 관련된 SNP 분자마커에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고추의 특이 품종을 구분할 수 있는 SNP 분자마커와 이를 이용한 고추의 특이 품종을 구분할 수 있는 방법에 관한 것이다.
포도는 재배 역사가 길고 낙엽과수 중 전세계에서 재배 면적이 가장 넓은 과수이며, 재배 지역의 환경조건이나 과실의 이용 방법에 따라 다양한 품종이 육성되었다. 우리나라에서는 1906년에 원예모범장을 설치하고 수많은 포도 품종을 외국으로부터 도입하여 시험 재배하기 시작하였는데 켐벨얼리(Campbell Early)등을 제외한 많은 구미 개량 품종은 환경조건에 잘 맞지 않아 대부분 도태 되었다(Lee 등, 1999).
포도의 개량을 위해서는 접목묘의 품질이 매우 중요하다. 따라서 이러한 접목묘의 품질을 공인하기 위한 기술이 요구되고 있다. 과실의 특성이나 엽형 등 지상부의 표현형으로 구분이 가능한 접수 품종과 달리, 대목은 접목 이후 지하부 특성만으로 품종을 확인하는 것이 불가능하기 때문이다. 따라서, 생명공학 계통에서 이를 판별하기 위한 기술 개발이 진행되고 있다.
특히, 1996년 Steiner와 Muller가 18s rDNA 염기서열 분석의 방법으로 쌍각류 연체 동물의 계통분류로써 신뢰성 있는 자료가 될 수 있다고 주장한 이후로, 많은 과학자들이 다양한 고등 생명체의 계통 분류에 18s rDNA 염기서열 분석의 방법을 이용한 바 있다. 이에 따라서 포도의 대목을 판별하는데에 18s rDNA 염기서열 분석을 이용하기 위한 시도도 있었으나, 아직 실용적이지 못하고 실제 적용하기에 어려움이 많았기 때문에 더 많은 개발이 요구되는 실정이다.
한국 공개특허문헌 제10-2013-0102032호
본 발명은 포도 대목 품종을 판별할 수 있는 SNP 분자마커를 제공하여 이를 통한 정확한 대목 품종 유통을 가능하게 하여 포도 산업의 안정성에 기여하고자 한다.
본 발명의 일측면은 서열번호 1 및 서열번호 2로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 3 및 서열번호 4로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 5 및 서열번호 6으로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 7 및 서열번호 8로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 9 및 서열번호 10으로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 11 및 서열번호 12로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 13 및 서열번호 14로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 15 및 서열번호 16으로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 17 및 서열번호 18로 이루어진 프라이머 세트 및 서열번호 19 및 서열번호 20으로 이루어진 프라이머 세트를 포함하는 군에서 적어도 하나가 선택된 포도 대목 품종을 판별할 수 있는 프라이머 세트를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일측면은 포도 대목 품종을 판별할 수 있는 마커 및 증폭 반응을 수행하기 위한 시약을 포함하는 포도 대목 품종을 판별하기 위한 판별용 키트를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일측면은 포도 대목의 게놈 DNA를 분리하는 단계, 상기 단계의 DNA를 주형으로, 프라이머 세트를 이용하여 중합효소연쇄반응(PCR)을 수행하는 단계 및 상기 PCR 산물을 검출하는 단계를 포함하는 포도 대목 품종을 판별하는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일측면에 따른 프라이머 세트는 포도 대목 품종을 판별할 수 있기 때문에 이를 통한 포도 대목 품종 판별로 정확한 대목 품종 유통이 가능할 수 있으며 포도 산업의 안정성에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 10쌍의 분자마커의 HRM 분석 패턴 결과를 나타낸 그래프이다.
본 명세서에 있어서, "프라이머"는 카피하려는 핵산 가닥에 상보적인 단일 가닥 올리고뉴클레오티드 서열을 말하며, 프라이머 연장 산물의 합성을 위한 개시점으로서 작용할 수 있다. 하기 프라이머의 길이 및 서열은 연장산물의 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.
서열번호 1 내지 20으로 표시되는 염기서열은 본 발명의 일측면에 따른 실시예로서 제시되는 포도 대목의 품종을 판별하기 위한 분자마커의 염기서열을 나타낸다. 홀수 서열은 정방향(forward) 프라이머를 나타내며, 짝수 서열은 역방향(reverse) 프라이머를 나타낸다.
본 발명의 일측면에 따른 분자마커는 현재 유통되고 있는 포도 접목묘의 품질 인증을 위해 대목 품종 판별하기 위한 것일 수 있다. 이는 과실특성이나 엽형 등 지상부의 표현형으로 구분이 가능한 접수 품종과 달리, 대목은 접목 이후 지하부 특성만으로 품종을 확인하는 것이 불가능하기 때문이다.
본 발명의 일측면에 따른 분자마커를 이용하는 경우, 국내 주요 포도 대목 품종인 188.08, Kober 5BB, SO4, Teleki 5C, Teleki 8B, Conderc 3306, Conderc 3309 등 7품종을 판별할 수 있다. 특히, 이 중 Vsnp0001, 02, 07, 10 등 4종의 SNP 분자표지 조합을 이용하면 188.08 등 7개 품종 판별이 가능할 수 있다.
개발된 SNP 분자마커를 이용한 품종 판별의 결과
품종명 Vsnp0001 Vsnp0002 Vsnp0007 Vsnp0010
188.08 C C A2 A1
Kober 5BB A C B B
SO4 A B A1 B
Teleki 5C A C H2 B
Teleki 8B B C A1 A2
Conderc 3306 A C H1 A1
Conderc 3309 A C H1 H1
Campbell Early (접수품종) H A A1 A1
이하, 그 구체적인 실시예를 제시한다. 그러나 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에 국한되는 것은 아니며 통상의 기술자가 용이하게 도출할 수 있는 범위를 모두 포함한다고 해석함이 타당할 것이다.
SNP 탐색 및 primer 제작
같은 교배조합에서 유래한 Kober 5BB, SO4, Teleki 5C, Teleki 8B 등 포도 대목 4 품종 염기 서열 분석 후 포도 표준유전체에 mapping하는 과정을 거친다.
SNP(Single Nucleotide Polymorphism) 구간 탐색을 한 결과가 하기 표 2에 나타나 있다.
SNP 탐색 결과
표2. SNPs detection from whole genome sequencing
Sample No. of SNPs in total No. of SNPs in intergenic SNPs in genic
No. of UTR No. of CDS No. of Intron No. of genes
8B 174567 65279 3795 14319 91175 14448
5BB 167937 62697 3670 13736 87835 14365
5C 170390 63757 3696 13863 89075 14387
SO4 170944 63704 3746 14040 89455 14407
상기 SNP를 탐색한 결과를 기초로하여 SNP를 선택하는 과정을 거친다. SNP 선택시 보이는 염기서열을 기준으로 앞(forward), 뒤(backward) 300bp 구간에는 SNP가 존재하지 않는 구간만 선발하였다. 전체 SNP 중 위 조건을 만족하는 10개 SNP를 선발하였다. 그 결과가 하기 표 3에 나타나있다.
SNP 선발 결과
표3. Summary of SNPs Position
Name Chr. Position Ref. 8B 5BB 5C SO4
Vsnp0001 chr1 19411453 A G A A A
Vsnp0002 chr4 14339819 A A A A G
Vsnp0003 chr6 7412356 A A G A G
Vsnp0004 chr7 6404147 G G G A G
Vsnp0005 chr11 1950261 A G G A A
Vsnp0006 chr15 12935462 A A A A G
Vsnp0007 chr17 1504466 G G G A G
Vsnp0008 chr17 7579512 A A G A A
Vsnp0009 chr17 12071949 A A G A A
Vsnp0010 chrUn 22861288 A G A A A
상기 결과를 토대로 SNP의 보이는 염기서열의 앞, 뒤 300bp 염기서열을 Primer3 프로그램에 입력하여 SNP primer를 제작하였다. 그 결과가 하기 표 4에 나타나 있다. 그리고 하기 표 4의 위에서부터 차례대로 forward와 reverse 순서로 서열번호는 매겨진다.
SNP 프라이머 정보
표4. Development of SNP primers
Name Forward primer Tm Reverse primer Tm
Vsnp0001 ACCCACTAGACTAATTGGTCTCA 58.32 AGGCTTCTTCATGGAGTTCT 56.14
Vsnp0002 TGGCAACTGACTCAGCAACA 60.11 TGGAAGTTTCTTATTGTTGCTCT 56.37
Vsnp0003 GGGGTCCTTTGTTCCATTTGC 60 TCCTCCCTTCAGAATGGCTG 59.09
Vsnp0004 GTGTCCATGACCAGGGGAAA 59.6 AAGCACACATTTGGCTTGTCC 59.93
Vsnp0005 GGGAAGGTGACGAGGCTAAT 59.17 GCTCTTTGGGGTGCAACTTG 59.97
Vsnp0006 TCACATTGATGGGAACTGCG 58.55 ACAGCACAACCAACCCTTCT 59.74
Vsnp0007 GACTTTTGGCTTTACAGAGTGGT 59.12 TCTTCCTGAATTCTAAAGTCCCT 56.63
Vsnp0008 CTTGCTTAGTTGATTTATTCCACA 55.69 ACTTAGGGCATTCTAAGCCA 56.2
Vsnp0009 AGTCCATCTCCCTGGAAGCA 60.25 AGGAATCGCTTCTTCGTTCACT 60.03
Vsnp0010 TTCAGTGCTCCTTGTGTGCA 60.11 GCAAAACAAGGGAGGTAAGATGG 59.81
HRM 분석(High Resolution Melting Analysis)
HRM 분석은 CFX96 ThochTM Real-Time PCR Detection System(Bio-Rad, CA, USA)을 사용하여 수행하였다. PCR 반응액은 genomic DNA 10ng, 10× PCR buffer 2ul(ELPIS Bio, Korea), 10mM dNTP mixture 1 uL(ELPIS Bio, Korea), rTaq PLUS polymerase 0.1uL(ELPIS Bio, Korea), LCGreen Plus+ Melting Dye 1uL(BioFire Diagnostics, UT, USA), 각 분자표지에 해당하는 한 쌍 각각의 10pmole·uL-1 프라이머(표3) 1uL, 그리고 멸균된 3차 증류수로 총 20uL로 맞추었다.
PCR 반응은 CFX96을 이용하여 98℃에서 초기 denaturation을 수행한 뒤, 95℃에서 10초간 denaturation과 60℃에서 20초간 annealing 하는 과정을 40회 반복하였음 마지막으로 95℃에서 10초간 denaturation 반응을 시킨 후, 68℃에서 90℃까지 0.2℃씩 올리면서 각 온도에서 5초간 유지하는 동안 형광을 측정하여 HRM melting 그래프를 그렸고, 이를 도 1에 나타내었다. 또한, Precision Melt Analysis 프로그램(Bio-Rad, CA, USA)을 사용하여 유전자형을 분석하였다.
SNP 분자표지 개발
개발된 Vsnp0001~Vsnp0010 등 10쌍의 SNP 분자마커는 시험에 사용한 7개 포도 대목 품종에서 다형성을 보여 품종 판별용 분자마커로 사용할 수 있었다. 이 중 Vsnp0001, 02, 07, 10 등 4종의 SNP 분자표지 조합을 이용하면 188.08, Kober 5BB, SO4, Teleki 5C, Teleki 8B, Conderc 3306, Conderc 3309 등 7개 품종 판별이 가능함을 확인할 수 있었다. 그 결과가 하기 표 5에 나타나 있다.
Identification of grape rootstock cultivars using SNP markers
표5. Identification of grape rootstock cultivars using SNP markers
품종명 Vsnp0001 Vsnp0002 Vsnp0003 Vsnp0004 Vsnp0005 Vsnp0006 Vsnp0007 Vsnp0008 Vsnp0009 Vsnp0010
188.08 C C A A B C A2 B A A1
Kober 5BB A C H A A A B B B B
SO4 A B H A H B A1 A A B
Teleki 5C A C B H1 H A H2 A A B
Teleki 8B B C B A A A A1 B A A2
Conderc 3306 A C H A H A H1 A A A1
Conderc 3309 A C H H2 H A H1 A A H1
Campbell Early
(접수품종)
H A B A H A A1 A A A1
개발된 SNP 분자표지를 이용한 대목 품종 판별
상기 방법으로 개발이 완료된 SNP 분자마커를 이용하여 포도 대목 품종을 판별하는 시험을 한 결과 하기 표 6과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
List of plant materials used for validation
표6. List of plant materials used for validation
품종명 점수 수집지
188.08 2 국립원예특작과학원 과수과, 포도묘목업체A
Kober 5BB 5 국립원예특작과학원 과수과, 미국 ARS(Geneva), 프랑스 INRA,
상주 과수묘목관리센터, 포도묘목업체A
SO4 5 국립원예특작과학원 과수과, 일본 식원묘목연구소, 미국 ARS(Geneva), 프랑스 INRA, 상주 과수묘목관리센터
Teleki 5C 4 국립원예특작과학원 과수과, 미국 ARS(Davis), 프랑스 INRA, 포도묘목업체A
Teleki 8B 2 국립원예특작과학원 과수과, 미국 ARS(Davis)
Conderc 3306 2 국립원예특작과학원 과수과, 미국 ARS(Geneva)
Conderc 3309 2 국립원예특작과학원 과수과, 미국 ARS(Geneva)
상기 표 6에 있는 국내·외에서 수집한 대목 품종을 대상으로 개발된 SNP 분자마커를 적용한 결과 하기 표 7과 같이, 재현성 있는 결과를 얻었으며 개발된 분자표지를 이용하여 시험에 사용한 7개 포도 대목 품종을 판별 할 수 있었다.
Validation of SNP markers developed in this study
표7. Validation of SNP markers developed in this study
품종명 Vsnp0001 Vsnp0002 Vsnp0003 Vsnp0004 Vsnp0005 Vsnp0006 Vsnp0007 Vsnp0008 Vsnp0009 Vsnp0010
188.08 C C A A B C A2 B A A1
188.08 C C A A B C A2 B A A1
Kober 5BB A C H A A A B B B B
Kober 5BB A C H A A A B B B B
Kober 5BB A C H A A A B B B B
Kober 5BB A C H A A A B B B B
Kober 5BB A C H A A A B B B B
SO4 A B H A H B A1 A A B
SO4 A B H A H B A1 A A B
SO4 A B H A H B A1 A A B
SO4 A B H A H B A1 A A B
SO4 A B H A H B A1 A A B
Teleki 5C A C B H1 H A H2 A A B
Teleki 5C A C B H1 H A H2 A A B
Teleki 5C A C B H1 H A H2 A A B
Teleki 5C A C B H1 H A H2 A A B
Teleki 5C A C B H1 H A H2 A A B
Teleki 8B B C B A A A A1 B A A2
Teleki 8B B C B A A A A1 B A A2
Conderc 3306 A C H A H A H1 A A A1
Conderc 3306 A C H A H A H1 A A A1
Conderc 3309 A C H H2 H A H1 A A H1
Conderc 3309 A C H H2 H A H1 A A H1
<110> Republic of Korea <120> SNP molecular marker of grape understock's variety and uses thereof <130> 13-0200 <160> 20 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Vsnp0001(forward) <400> 1 acccactaga ctaattggtc tca 23 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Vsnp0001(reverse) <400> 2 aggcttcttc atggagttct 20 <210> 3 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Vsnp0002(forward) <400> 3 tggcaactga ctcagcaaca 20 <210> 4 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Vsnp0002(reverse) <400> 4 tggaagtttc ttattgttgc tct 23 <210> 5 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Vsnp0003(forward) <400> 5 ggggtccttt gttccatttg c 21 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Vsnp0003(reverse) <400> 6 tcctcccttc agaatggctg 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Vsnp0004(forward) <400> 7 gtgtccatga ccaggggaaa 20 <210> 8 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Vsnp0004(reverse) <400> 8 aagcacacat ttggcttgtc c 21 <210> 9 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Vsnp0005(forward) <400> 9 gggaaggtga cgaggctaat 20 <210> 10 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Vsnp0005(reverse) <400> 10 gctctttggg gtgcaacttg 20 <210> 11 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Vsnp0006(forward) <400> 11 tcacattgat gggaactgcg 20 <210> 12 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Vsnp0006(reverse) <400> 12 acagcacaac caacccttct 20 <210> 13 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Vsnp0007(forward) <400> 13 gacttttggc tttacagagt ggt 23 <210> 14 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Vsnp0007(reverse) <400> 14 tcttcctgaa ttctaaagtc cct 23 <210> 15 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Vsnp0008(forward) <400> 15 cttgcttagt tgatttattc caca 24 <210> 16 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Vsnp0008(reverse) <400> 16 acttagggca ttctaagcca 20 <210> 17 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Vsnp0009(forward) <400> 17 agtccatctc cctggaagca 20 <210> 18 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Vsnp0009(reverse) <400> 18 aggaatcgct tcttcgttca ct 22 <210> 19 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Vsnp0010(forward) <400> 19 ttcagtgctc cttgtgtgca 20 <210> 20 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Vsnp0010(reverse) <400> 20 gcaaaacaag ggaggtaaga tgg 23

Claims (3)

  1. 서열번호 1 및 서열번호 2로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 3 및 서열번호 4로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 5 및 서열번호 6으로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 7 및 서열번호 8로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 9 및 서열번호 10으로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 11 및 서열번호 12로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 13 및 서열번호 14로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 15 및 서열번호 16으로 이루어진 프라이머 세트, 서열번호 17 및 서열번호 18로 이루어진 프라이머 세트 및 서열번호 19 및 서열번호 20으로 이루어진 프라이머 세트를 포함하는 군에서 적어도 하나가 선택된 포도 대목 품종을 판별할 수 있는 프라이머 세트.
  2. 제1항에 따른 포도 대목 품종을 판별할 수 있는 마커; 및 증폭 반응을 수행하기 위한 시약을 포함하는 포도 대목 품종을 판별하기 위한 판별용 키트.
  3. 1) 포도 대목의 게놈 DNA를 분리하는 단계;
    2) 상기 단계 1)의 DNA를 주형으로, 제 1항에 따른 프라이머 세트를 이용하
    여 중합효소연쇄반응(PCR)을 수행하는 단계; 및
    3) 상기 PCR 산물을 검출하는 단계를 포함하는 포도 대목 품종을 판별하는 방법.
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