KR20230143303A - InDel molecular marker for discriminating sex of Actinidia arguta and uses thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다래나무의 성 판별용 InDel 분자마커 및 이의 용도에 관한 것으로, 본 발명의 InDel 분자마커는 다래 유전자원의 배수성 또는 생육단계와 관계없이 성별의 판별이 가능하므로, 다래 유전자원을 이용하는 육종 과정에서 과실과 종자를 맺는 암나무 계통 또는 수분수가 되는 수나무 계통의 조기 선발에 유용하게 이용될 수 있다.The present invention relates to the InDel molecular marker for sex determination of Actinidia Actinidia and its use. The InDel molecular marker of the present invention is capable of determining sex regardless of the ploidy or growth stage of the Actinidia actinidia genetic resource, so breeding using Actinidia genetic resource In the process, it can be useful for early selection of female tree lines that produce fruits and seeds or male tree lines that become pollinators.

Description

다래나무의 성 판별용 InDel 분자마커 및 이의 용도{InDel molecular marker for discriminating sex of Actinidia arguta and uses thereof}InDel molecular marker for discriminating sex of Actinidia arguta and uses thereof}

본 발명은 다래나무의 성 판별용 InDel 분자마커 및 이의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to the InDel molecular marker for sex determination of Actinidia chinensis and its use.

다래나무(Actinidia arguta)는 다래나무과 다래나무속에 속하는 대표적인 암수딴그루(자웅이주) 식물로, XY 성결정계에 따라 암나무와 수나무로 구분된다. 다래는 보통 암나무만 심어 과실을 생산하는데, 주변에 있는 수나무로부터 꽃가루를 받지 못하거나 인위적으로 꽃가루를 묻혀주지 않으면 스스로 열매를 맺을 수 없고, 수나무만 있는 경우에도 열매가 열리지 않는다. Actinidia arguta is a representative dioecious plant belonging to the Actinidia genus of the Actinidia family. It is divided into male and female trees according to the XY sex determination system. Actinidia usually produces fruit by planting only female trees, but it cannot bear fruit on its own unless it receives pollen from nearby male trees or is artificially pollinated, and even if there are only male trees, it does not bear fruit.

다래나무는 긴 유년기를 가지는데 유년기 동안 잎이나 가지 모양 등의 형태학적 특징으로는 성별을 구별할 수 없고, 꽃 기관의 생김새로 확인을 해야하기 때문에 육종 초기에 암나무 또는 수나무 계통을 선발하는 것은 다래의 육종에서 중요한 문제 중 하나이다. 다래는 내한성이 강하고, 비타민과 무기질, 식이섬유 등의 함량이 높아 잠재적인 효용 가치가 높은 종이다. 다래를 교배친으로 하는 육종을 통해 고품질의 키위를 생산할 수 있고, 재배종의 획일화로 인한 유전적 다양성 감소도 해소할 수 있다. Actinidia has a long childhood, but the sex cannot be distinguished through morphological characteristics such as leaf or branch shape during childhood, and must be confirmed by the appearance of flower organs. Therefore, it is difficult to select female or male tree lines in the early stages of breeding. This is one of the important issues in the breeding of Actinidia. Actinidia is a species with strong cold resistance and high potential utility value due to its high content of vitamins, minerals, and dietary fiber. High-quality kiwi can be produced through breeding using Actinidia as a cross parent, and the decrease in genetic diversity caused by the uniformity of cultivated species can also be resolved.

분자표지이용선발(marker-assisted selection)은 육종 목표형질과 연관된 DNA 서열을 기반으로 개발된 분자표지를 이용하여 육종 초기에 표현형을 예측할 수 있는 방법이다. 분자표지이용선발은 형질이 발현되기 이전에 목표형질을 가진 개체를 선발하여 육종 연한을 단축 가능하며 저렴한 장점이 있다. InDel(Insertion and deletion)은 염기서열의 삽입 또는 결실로 인한 길이 다형성으로, 유전체 내에 풍부하게 존재하는 변이이다. InDel이 위치한 영역의 염기서열을 기반으로 개발된 InDel 분자표지는 중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR)과 겔 전기영동의 간단한 과정으로 개체를 구분할 수 있으며, 재현성이 우수하다. 현재까지 벼, 토마토 등 다양한 식물에서 유용 농업형질과 연관된 InDel 분자표지가 개발되었다.Marker-assisted selection is a method that can predict phenotypes in the early stages of breeding using molecular markers developed based on DNA sequences associated with breeding target traits. Selection using molecular markers has the advantage of being inexpensive and shortening the breeding period by selecting individuals with the target trait before the trait is expressed. InDel (Insertion and deletion) is a length polymorphism caused by insertion or deletion of a base sequence, and is a mutation that exists abundantly in the genome. The InDel molecular marker, developed based on the base sequence of the region where InDel is located, can distinguish individuals through a simple process of polymerase chain reaction (PCR) and gel electrophoresis, and has excellent reproducibility. To date, InDel molecular markers associated with useful agricultural traits have been developed in various plants such as rice and tomato.

다래나무속 식물의 성 염색체는 염색체 25번으로 알려져 있으며, 현재까지 개발된 다래나무속 식물의 성 판별 분자표지는 재배종인 A. chinensisA. deliciosa의 염기서열을 기반으로 개발되었다. 하지만 기개발된 성 판별 분자표지는 종간 전이성이 낮아 다래나무속 식물의 종별 성 판별 분자표지 개발이 필요하다.The sex chromosome of Actinidia plants is known as chromosome 25, and the molecular markers for sex determination of Actinidia plants developed to date were developed based on the base sequences of the cultivated species A. chinensis and A. deliciosa . However, the previously developed sex determination molecular markers have low inter-species transferability, so it is necessary to develop species-specific sex determination molecular markers for Actinidia plants.

한편, 한국등록특허 제1716021호에는 '은행나무 암, 수 구별용 프라이머 및 이를 이용한 암, 수 구별 방법'이 개시되어 있고, 한국등록특허 제0685518호에는 '아스파라거스 암수판별용 프라이머 및 아스파라거스 암수판별 방법'이 개시되어 있으나, 본 발명의 다래나무의 성 판별용 InDel 분자마커 및 이의 용도에 대해서는 기재된 바가 없다.Meanwhile, Korean Patent No. 1716021 discloses ‘Primer for distinguishing between male and female ginkgo trees and method for distinguishing between male and female ginkgo trees’, and Korean Patent No. 0685518 discloses ‘Primer for determining male and female asparagus and method for determining male and female asparagus. ' is disclosed, but there is no description about the InDel molecular marker for sex determination of Actinidia of the present invention and its use.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명자들은 다래의 암나무 K5-10-5와 수나무 K5-3-7의 게놈 서열을 참조유전체 'Hongyang'(Actinidia chinensis) 서열에 정렬하고 암나무와 수나무 간의 InDel 다형성을 분석하여, 다래의 성염색체인 25번 염색체 15,865,259 bp 부근에서 수나무 염기서열의 결실이 나타난 것에 기반한 InDel 마커를 개발하였으며, 상기 InDel 마커가 다양한 다래의 암나무와 수나무 유전자원을 정확하게 판별할 수 있음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.The present invention was derived from the above requirements, and the present inventors aligned the genome sequences of the female tree K5-10-5 and the male tree K5-3-7 of Actinidia with the reference genome 'Hongyang' ( Actinidia chinensis ) sequence and By analyzing the InDel polymorphism between and male trees, we developed an InDel marker based on the deletion of the male base sequence around 15,865,259 bp of chromosome 25, the sex chromosome of Actinidia. The present invention was completed by confirming that circles could be accurately identified.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 서열번호 1 및 2의 올리고뉴클레오티드 프라이머 세트를 포함하는 다래나무(Actinidia arguta)의 성 판별용 프라이머 세트를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a primer set for sex determination of Actinidia arguta, including the oligonucleotide primer set of SEQ ID NOs: 1 and 2.

또한, 본 발명은 프라이머 세트 및 증폭 반응을 수행하기 위한 시약을 포함하는 다래나무의 성 판별용 키트를 제공한다.Additionally, the present invention provides a kit for determining the sex of Actinidia chinensis, which includes a primer set and reagents for performing an amplification reaction.

또한, 본 발명은 다래 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 다래나무의 성 판별방법을 제공한다.In addition, the present invention includes the steps of isolating genomic DNA from a sputum sample; Using the isolated genomic DNA as a template and performing an amplification reaction using the primer set according to the present invention to amplify the target sequence; and detecting the product of the amplification step. It provides a method for determining the sex of Actinidia tree including a step.

본 발명의 InDel 분자마커는 다래 유전자원의 배수성 또는 생육단계와 관계없이 성별의 판별이 가능하므로, 다래 유전자원을 이용하는 육종 과정에서 과실과 종자를 맺는 암나무 계통 또는 수분수가 되는 수나무 계통의 조기 선발에 유용하게 이용될 수 있을 것이다.Since the InDel molecular marker of the present invention can determine gender regardless of the ploidy or growth stage of Actinidia genetic resources, early selection of female tree lines that bear fruits and seeds or male tree lines that become pollinators during the breeding process using Actinidia genetic resources. It may be useful for .

도 1은 본 발명의 InDel 마커를 이용하여 다래의 암나무(A)와 수나무(B) 유전자원을 대상으로 PCR을 수행한 결과이다.Figure 1 shows the results of PCR performed on genetic resources of female (A) and male (B) Actinidia plants using the InDel marker of the present invention.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 1 및 2의 올리고뉴클레오티드 프라이머 세트를 포함하는 다래나무(Actinidia chinensis)의 성 판별용 프라이머 세트를 제공한다.In order to achieve the object of the present invention, the present invention provides a primer set for sex determination of Actinidia chinensis, including the oligonucleotide primer set of SEQ ID NOs: 1 and 2.

본 발명의 프라이머 세트에 있어서, 상기 서열번호 1 및 2의 프라이머 세트는 다래 암나무와 수나무의 게놈 서열을 비교하여 수나무 서열에서 20 bp 염기 결실 영역을 포함하는 부위를 증폭할 수 있는 프라이머 세트이다. 구체적으로, 다래 암나무와 수나무의 게놈 서열과 참조 유전체(Hongyang, Actinidia chinensis; GenBank assembly accession No. GCA_009663005.1)의 서열을 비교하여, 참조 유전체 기준으로 다래의 성염색체인 25번 염색체의 15,865,259~15,865,279 bp에 해당하는 20 bp 염기(ATTGGAAACAAGTTGTGGAA)가 수나무의 서열에서 결실된 영역에 기반하여 제작된 프라이머 세트이다. 상기 염기 결실 영역은 유전자간 부위(intergenic region)에 위치한다. In the primer set of the present invention, the primer set of SEQ ID NOs: 1 and 2 is a primer set that can amplify a region containing a 20 bp base deletion region in the male tree sequence by comparing the genome sequences of female and male Actinidia. . Specifically, by comparing the genome sequences of female and male Actinidia chinensis with the sequence of the reference genome (Hongyang, Actinidia chinensis ; GenBank assembly accession No. GCA_009663005.1), the sequence of chromosome 25, the sex chromosome of Actinidia chinensis, was compared to 15,865,259 based on the reference genome. This is a primer set created based on the region where 20 bp bases (ATTGGAAACAAGTTGTGGAA), corresponding to 15,865,279 bp, were deleted from the sequence of the male tree. The base deletion region is located in an intergenic region.

상기 프라이머는 각 프라이머의 서열 길이에 따라, 서열번호 1 및 2의 서열 내의 15개 이상, 16개 이상, 17개 이상, 18개 이상, 19개 이상의 연속 뉴클레오티드의 절편으로 이루어진 올리고뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 예를 들면, 서열번호 1의 프라이머(20개 올리고뉴클레오티드)는 서열번호 1의 서열 내의 16개 이상, 17개 이상, 18개 이상, 19개 이상의 연속 뉴클레오티드의 절편으로 이루어진 올리고뉴클레오티드를 포함할 수 있다. 또한, 상기 프라이머는 증폭 부위에 결합할 수 있는 서열번호 1 및 2의 각 염기서열에서 부가, 결실 또는 치환된 서열도 포함할 수 있다. 상기 서열번호 1의 올리고뉴클레오티드 프라이머는 정방향 프라이머이며, 서열번호 2의 올리고뉴클레오티드 프라이머는 역방향 프라이머이다.The primer may include an oligonucleotide consisting of a segment of 15 or more, 16 or more, 17 or more, 18 or more, 19 or more consecutive nucleotides in the sequences of SEQ ID NOs: 1 and 2, depending on the sequence length of each primer. there is. For example, the primer (20 oligonucleotides) of SEQ ID NO: 1 may include an oligonucleotide consisting of a segment of 16 or more, 17 or more, 18 or more, 19 or more consecutive nucleotides within the sequence of SEQ ID NO: 1. . In addition, the primer may also include sequences added, deleted, or substituted in each base sequence of SEQ ID NOs: 1 and 2 that can bind to the amplification site. The oligonucleotide primer of SEQ ID NO: 1 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 the nucleic acid strand to be copied, and can serve as a starting point for the synthesis of a primer extension product. The length and sequence of the primers should allow for initiation of synthesis of the extension product. The specific length and sequence of the primer will depend on the complexity of the DNA or RNA target desired as well as the conditions under which the primer is used, such as temperature and ionic strength.

본 명세서에 있어서, 프라이머로서 이용된 올리고뉴클레오티드는 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.In the present specification, the oligonucleotide used as a primer may include a nucleotide analogue, for example, phosphorothioate, alkylphosphorothioate, or peptide nucleic acid, or may contain an insert It may contain an intercalating agent.

본 발명은 또한, 서열번호 1 및 2의 프라이머 세트 및 증폭 반응을 수행하기 위한 시약을 포함하는 다래나무의 성 판별용 키트를 제공한다.The present invention also provides a kit for sex determination of Actinidia chinensis, which includes primer sets of SEQ ID NOs: 1 and 2 and reagents for performing an amplification reaction.

본 발명의 다래나무의 성 판별용 키트에 있어서, 상기 증폭 반응을 수행하기 위한 시약은 DNA 폴리머라제, dNTPs 및 버퍼를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the kit for determining the sex of Actinidia of the present invention, reagents for performing the amplification reaction may include, but are not limited to, DNA polymerase, dNTPs, and buffer.

본 발명의 다래나무의 성 판별용 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 for determining the sex of Actinidia chinensis of the present invention may additionally include a user guide describing optimal reaction performance conditions. The guide is a printed material that explains how to use the kit, for example, how to prepare PCR buffer, and the suggested reaction conditions. Instructions include information leaflets in the form of pamphlets or leaflets, labels affixed to the kit, and instructions on the surface of the package containing the kit. Additionally, the guide includes information disclosed or provided through electronic media such as the Internet.

본 발명은 또한, The present invention also,

다래나무 시료로부터 게놈 DNA를 분리하는 단계;Isolating genomic DNA from the Actinidia tree sample;

상기 분리된 게놈 DNA를 주형으로 하고, 본 발명에 따른 서열번호 1 및 2의 프라이머 세트를 이용하여 증폭 반응을 수행하여 표적 서열을 증폭하는 단계; 및 Using the isolated genomic DNA as a template and performing an amplification reaction using the primer sets of SEQ ID NOs: 1 and 2 according to the present invention to amplify the target sequence; and

상기 증폭 단계의 산물을 검출하는 단계;를 포함하는 다래나무 성 판별방법을 제공한다.It provides a method for determining the sex of Actinidia Actinidia, including the step of detecting the product of the amplification step.

본 발명의 방법은 다래나무 시료에서 게놈 DNA를 분리하는 단계를 포함한다. 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 includes the step of isolating genomic DNA from an Actinidia chinensis sample. Methods known in the art for isolating the genomic DNA may be used, for example, the CTAB method may be used, or the Wizard prep kit (Promega) may be used. The target sequence can be amplified by performing an amplification reaction using the isolated genomic DNA as a template and an oligonucleotide primer set according to an embodiment of the present invention as primers. Methods for amplifying target nucleic acids include polymerase chain reaction (PCR), ligase chain reaction, nucleic acid sequence-based amplification, and transcription-based amplification system. 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 these, PCR is a method of amplifying a target nucleic acid from a primer pair that specifically binds to the target nucleic acid using polymerase. These PCR methods are well known in the art, and commercially available kits can also be used.

본 발명의 일 구현 예에 따른 방법에서, 상기 다래나무 시료는 다래나무의 (덩굴)줄기, 잎, 뿌리, 열매 또는 종자 등일 수 있으나 이에 제한되지 않으며, 본 발명에서는 다래나무 덩굴 줄기의 선단부 시료를 사용하였다.In the method according to one embodiment of the present invention, the Actinidia vine sample may be, but is not limited to, a (vine) stem, leaf, root, fruit, or seed of Actinidia vine, and in the present invention, a sample of the tip of the Actinidia vine stem is used. used.

본 발명의 일 구현 예에 있어서, 상기 다래나무의 성 판별방법은 상기 증폭 단계의 산물을 검출하는 단계를 포함하며, 상기 증폭 단계 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 determining the sex of Actinidia chinensis includes the step of detecting a product of the amplification step, and the detection of the product of the amplification step is performed using a DNA chip, gel electrophoresis, capillary electrophoresis, or radioactivity measurement. , may be performed through fluorescence measurement or phosphorescence measurement, but is not limited thereto. As one of the methods for detecting amplification products, capillary electrophoresis can be performed. Capillary electrophoresis can be performed using, for example, the ABi Sequencer. Additionally, gel electrophoresis can be performed, and gel electrophoresis can use agarose gel electrophoresis or acrylamide gel electrophoresis depending on the size of the amplification product. In addition, the fluorescence measurement method is to perform PCR by labeling the 5'-end of the primer with Cy-5 or Cy-3, and the target sequence is labeled with a detectable fluorescent labeling substance, and the labeled fluorescence is measured using a fluorometer. can do. In addition, the radioactivity measurement method involves adding a radioisotope such as 32 P or 35 S to the PCR reaction solution to label the amplification product when performing PCR, and then using a radioactivity measurement device, such as a Geiger counter or liquid scintillation. Radioactivity can be measured using a liquid scintillation counter.

본 발명의 일 구현 예에 따른 다래나무 성 판별방법에 있어서, 상기 서열번호 1 및 2의 프라이머 세트를 이용하여 다래나무 게놈 DNA를 주형으로 PCR을 수행한 경우 133 bp 크기의 밴드가 검출되면 다래 암나무로, 113 bp 및 133 bp 크기의 밴드가 모두 검출되면 다래 수나무로 판별할 수 있다.In the method for determining the sex of Actinidia Actinidia according to one embodiment of the present invention, when PCR is performed using the primer set of SEQ ID NOs: 1 and 2 using Actinidia Actinidia genomic DNA as a template, if a band of 133 bp is detected, it is a female Actinidia tree. Therefore, if both 113 bp and 133 bp bands are detected, it can be identified as Actinidia eucalyptus.

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 examples. However, the following examples only illustrate the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1. 다래나무의 게놈 DNA 추출Example 1. Extraction of genomic DNA from Actinidia tree

실험에 사용된 29점의 다래나무 유전자원은 국립원예특작과학원 남해출장소에서 제공받았다(표 1). 29점의 다래 선단부 덩굴에서 채취한 유엽을 증류수로 세척하고 개별포장하여 -70℃에서 보관하였다. Plant DNeasy Mini Kit(Qiagen, 독일)를 이용하여 게놈 DNA를 추출하였고, 추출한 게놈 DNA의 농도와 순도는 DS-11 Spectrophotometer(DeNovix, 미국)를 이용하여 확인하였으며, 10 ng/㎕로 정량하여 사용하였다.The genetic resources of 29 Actinidia trees used in the experiment were provided by the Namhae Branch of the National Institute of Horticultural and Herbal Science (Table 1). The leaves collected from 29 Actinidia apex vines were washed with distilled water, individually packaged, and stored at -70°C. Genomic DNA was extracted using the Plant DNeasy Mini Kit (Qiagen, Germany), and the concentration and purity of the extracted genomic DNA was confirmed using a DS-11 Spectrophotometer (DeNovix, USA), and was quantified at 10 ng/㎕. .

본 발명에 사용된 다래나무 유전자원Actinidia tree genetic resources used in the present invention 학명scientific name 성별gender 유전자원genetic resources Actinidia Actinidia
argutaarguta
femalefemale K5-2-3, K5-2-13, K5-2-18, K5-4-7, K5-10-1, K5-10-5, K5-12-6, ChiakK5-2-3, K5-2-13, K5-2-18, K5-4-7, K5-10-1, K5-10-5, K5-12-6, Chiak
malemale K5-2-22, K5-3-3, K5-3-6, K5-3-7, K5-3-8, K5-3-12, K5-3-13, K5-3-18, K5-4-8, K5-5-1, K5-5-12, K5-5-14, K5-6-10, K5-9-1, K5-9-8, K5-11-1, K5-11-2, K5-11-3, K5-11-8, K5-13-6, K5-14-1K5-2-22, K5-3-3, K5-3-6, K5-3-7, K5-3-8, K5-3-12, K5-3-13, K5-3-18, K5- 4-8, K5-5-1, K5-5-12, K5-5-14, K5-6-10, K5-9-1, K5-9-8, K5-11-1, K5-11- 2, K5-11-3, K5-11-8, K5-13-6, K5-14-1

실시예 2. 다래나무 유전자원의 게놈 리시퀀싱 결과 및 다래나무 성 판별을 위한 후보 InDel 마커 선발Example 2. Genome resequencing results of Actinidia chinensis genetic resources and selection of candidate InDel markers for sex determination of Actinidia chinensis

Illumina Hiseq X를 이용하여 암나무 K5-10-5와 수나무 K5-3-7의 리시퀀싱(resequencing)을 수행하였다. 시퀀싱 후 컷어댑트(cutadapt)로 리드(reads)의 어댑터(adaptor) 서열을 제거하였으며, SolexaQA package의 DyanmicTrim과 LengthSort 프로그램을 이용하여 양질의 리드로 정제하는 트리밍(quality trimming)을 진행하였다. 전처리 과정을 거친 정제된 리드(cleaned reads)는 BWA 프로그램을 사용하여 참조유전체인 'Hongyang'(Actinidia chinensis)에 맵핑되었다. SAMtools를 사용하여 원시 InDel(raw InDel)을 탐색하고 공통 서열을 추출하였다. 암나무와 수나무 간의 InDel 다형성을 비교·분석하기 위해 샘플 간 통합 InDel 매트릭스를 작성하였으며, 상기 작성된 암나무와 수나무 간의 InDel 매트릭스를 대상으로 다형성을 나타내는 InDel을 탐색하였다. 암나무 K5-10-5와 수나무 K5-3-7의 리시퀀싱 결과는 하기 표 2에 나타내었다.Resequencing of female tree K5-10-5 and male tree K5-3-7 was performed using Illumina Hiseq After sequencing, the adapter sequences of the reads were removed using cutadapt, and quality trimming was performed to purify the reads into high-quality reads using the DyanmicTrim and LengthSort programs in the SolexaQA package. The cleaned reads that went through the preprocessing process were mapped to the reference genome 'Hongyang' ( Actinidia chinensis ) using the BWA program. SAMtools was used to search raw InDels and extract consensus sequences. To compare and analyze the InDel polymorphism between female and male trees, an integrated InDel matrix between samples was created, and InDels showing polymorphism were searched for the InDel matrix between male and female trees created above. The resequencing results of female tree K5-10-5 and male tree K5-3-7 are shown in Table 2 below.

다래 암나무와 수나무의 리시퀀싱 결과Resequencing results of female and male Actinidia trees SexSex AccessionAccession No. of
mapped reads
No. of
mapped reads
Mapping coverage(%)Mapping coverage(%) Depth of
coverage(×)
Depth of
coverage(×)
No. of InDels
(Insertion/Deletion)
No. ofInDels
(Insertion/Deletion)
FemaleFemale K5-10-5K5-10-5 121,651,936121,651,936 73.2873.28 32.0232.02 949,717 / 1,096,116949,717 / 1,096,116 MaleMale K5-3-12K5-3-12 110,717,833110,717,833 73.0373.03 28.1628.16 943,285 / 1,090,455943,285 / 1,090,455

리시퀀싱을 수행한 암나무와 수나무 유전자원 간의 InDel 중에서, 성염색체인 25번 염색체에 위치하는 6,396개의 InDel을 선발한 다음, XY 성결정계를 고려하여 암나무에서 동형접합이고 수나무에서 이형접합인 InDel을 필터링하여 선발하였다. 이 중에서 아가로스 겔 전기영동으로 다형성을 판별할 수 있도록 InDel 크기가 20 bp 이상인 23개의 후보 InDel을 선발하였다.Among the InDels between the genetic resources of female and male trees that underwent resequencing, 6,396 InDels located on chromosome 25, the sex chromosome, were selected, and then, considering the XY sex determination system, InDels that were homozygous in female trees and heterozygous in male trees were selected. were selected by filtering. Among these, 23 candidate InDels with an InDel size of 20 bp or more were selected so that polymorphism could be determined by agarose gel electrophoresis.

상기 선발된 23개의 후보 InDel의 인접 서열(flanking sequence) 600 bp를 추출한 후 Primer3를 이용하여 타켓으로 하는 InDel 영역에 프라이머 서열이 존재하지 않고, PCR 증폭산물의 크기가 100 bp 이상이며, 프라이머 서열은 20 bp이고, 프라이머 서열의 GC 함량이 50%에 근접하도록 프라이머를 디자인하였다. 프라이머 디자인 과정 중 상기 조건에 부합하는 프라이머가 제작되지 않는 InDel 2개는 이후 실험에서 제외하여, 총 21개의 InDel을 선발하였다.After extracting 600 bp of the flanking sequence of the 23 candidate InDels selected above, Primer3 was used to determine that there was no primer sequence in the targeted InDel region, the size of the PCR amplification product was 100 bp or more, and the primer sequence was The primer was designed to be 20 bp and the GC content of the primer sequence was close to 50%. During the primer design process, two InDels for which primers that did not meet the above conditions were not produced were excluded from subsequent experiments, and a total of 21 InDels were selected.

실시예 3. 다래나무 성 판별을 위한 InDel 마커의 최종 선발 및 검증Example 3. Final selection and verification of InDel markers for sex determination of Actinidia Actinidia

상기 선발된 21개의 InDel 중에서 다래 성 판별을 위한 최종 InDel을 선발하기 위해, 표 1의 다래나무 유전자원을 대상으로 21개의 InDel에 기반한 프라이머 세트를 이용하여 PCR을 수행하였다. PCR 반응물은 Tag polymerase 10 ㎕, DNA 4 ㎕(10 ng/㎕), 정방향 및 역방향 프라이머 각 2 ㎕(10 pmole/㎕) 및 3차 증류수 2 ㎕를 혼합하여 총 20 ㎕가 되도록 하였다. PCR은 전변성(pre-denaturation) 95℃ 3분; 변성(denaturation) 95℃ 30초, 결합(annealing) 60℃ 1분, 신장(extension) 72℃ 1분의 과정을 총 34회 반복; 최종 신장(final extension) 72℃ 3분의 조건으로 수행하였다. PCR 종료 후 2% 아가로스 겔 전기영동을 수행하여 증폭산물의 다형성을 확인하였다.To select the final InDel for sex determination of Actinidia among the 21 InDels selected above, PCR was performed using a primer set based on 21 InDels targeting the Actinidia tree genetic resources in Table 1. The PCR reaction was made by mixing 10 μl of Tag polymerase, 4 μl of DNA (10 ng/μl), 2 μl each of forward and reverse primers (10 pmole/μl), and 2 μl of tertiary distilled water to make a total of 20 μl. PCR pre-denaturation 95°C for 3 minutes; Denaturation at 95°C for 30 seconds, annealing at 60°C for 1 minute, and extension at 72°C for 1 minute were repeated a total of 34 times; Final extension was performed at 72°C for 3 minutes. After completion of PCR, 2% agarose gel electrophoresis was performed to confirm the polymorphism of the amplification product.

그 결과, 21개의 후보 InDel 중에서, 25번 염색체의 15,865,259 bp 부근에서 수나무 서열 내 20 bp의 염기 결실 영역에 기반하여 제작된 프라이머 세트 CBk25id01(표 3)이 다양한 다래 암나무와 수나무 유전자원을 정확하게 구분할 수 있음을 확인하였다(도 1). 다래 암나무 시료의 PCR 증폭산물은 133 bp 크기의 밴드를 나타내었고, 다래 수나무 시료의 PCR 증폭산물은 133 bp와 113 bp 크기의 밴드를 모두 나타내었다. As a result, among the 21 candidate InDels, the primer set CBk25id01 (Table 3), which was created based on a 20 bp base deletion region in the male tree sequence near 15,865,259 bp of chromosome 25 (Table 3), accurately identified various female and male Actinidia genetic resources. It was confirmed that they could be distinguished (Figure 1). The PCR amplification product of the female Actinidia tree sample showed a band of 133 bp, and the PCR amplification product of the male Actinidia tree sample showed bands of both 133 bp and 113 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) 크기(bp)Size (bp) CBk25id01CBk25id01 F: GTTGTTCACCCATCCAAACA (1)F: GTTGTTCACCCATCCAAACA (1) 133 (female)133 (female) R: TTTAAGGGAATGAGCCGAAC (2)R: TTTAAGGGAATGAGCCGAAC (2) 113/133 (male)113/133 (male)

<110> Chungbuk National University Industry-Academic Cooperation Foundation <120> InDel molecular marker for discriminating sex of Actinidia arguta and uses thereof <130> PN22090 <160> 2 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 1 gttgttcacc catccaaaca 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 tttaagggaa tgagccgaac 20 <110> Chungbuk National University Industry-Academic Cooperation Foundation <120> InDel molecular marker for discriminating sex of Actinidia arguta and uses it <130> PN22090 <160> 2 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 1 gttgttcacc catccaaaca 20 <210> 2 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 tttaagggaa tgagccgaac 20

Claims (5)

서열번호 1 및 2의 올리고뉴클레오티드 프라이머 세트를 포함하는 다래나무(Actinidia arguta)의 성 판별용 프라이머 세트.A primer set for sex determination of Actinidia arguta , including the oligonucleotide primer set of SEQ ID NOs: 1 and 2. 제1항의 프라이머 세트 및 증폭 반응을 수행하기 위한 시약을 포함하는 다래나무(Actinidia arguta)의 성 판별용 키트.A kit for sex determination of Actinidia arguta , 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 buffer. 다래나무 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 다래나무(Actinidia arguta)의 성 판별방법.
Isolating genomic DNA from the Actinidia tree sample;
Using the isolated genomic DNA as a template and performing an amplification reaction using the primer set of claim 1 to amplify the target sequence; and
A method for determining the sex of Actinidia arguta , comprising the step of detecting a product of the amplification step.
제4항에 있어서, 상기 증폭 산물의 검출은 DNA 칩, 겔 전기영동, 방사성 측정, 형광 측정 또는 인광 측정을 통해 수행되는 것인 방법.The method of claim 4, wherein the detection of the amplification product is performed using a DNA chip, gel electrophoresis, radioactivity measurement, fluorescence measurement, or phosphorescence measurement.
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