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표제지

논문요약

목차

I. 서론 12

II. 연구사 14

1. 상추 일반 14

1) 국내외 상추 산업 14

2) 상추 특성 16

3) 국내 상추 소비현황 및 생산 방향 17

2. 상추 육종 연구 동향 19

3. 유전체 정보기반 육종 기술 21

4. 상추 생산성관련 SNP를 이용한 분자표지마커 발굴 22

III. 재료 및 방법 24

1. 식물재료 및 형태적 특성 조사 24

2. 통계학적 분석 26

1) 분산분석(analysis of variance) 26

2) 광의 유전력(Broad-sense Heritability) 28

3. DNA 추출 29

4. Barcode adaptor와 Common adaptor 제작 29

5. GBS(Genotyping by sequencing) 라이브러리 제작 방법 31

1) 제한 효소의 처리, Adapter ligation및 각 샘플의 통합 및 정제 31

2) PCR amplification 31

6. SNP analysis process 32

7. GWAS(genome-wide association study) 분석 34

IV. 결과 35

1. GBS library sequencing 및 SNP calling 35

2. 표현형간 상관관계 분석 37

3. 표현형간 주성분 분석(Principal component analysis) 39

4. 표현형간 다중회귀분석(Multiple regression) 41

5. 표현형간 유전력 분석 (Heritability) 43

6. GWAS 분석 (Genome Wide Association Study) 45

7. 유의한 SNP 분자표지마커 탐색 53

V. 요약 및 고찰 56

VI. 참고 문헌 58

ABSTRACT 65

표목차

Table 1. The ANOVA table that shows mathematical formula for the... 27

Table 2. Sumary of sequencing statistics and SNP filtering 36

Table 3. Pairwise correlation analysis among the phenotypes related to... 38

Table 4. Heritability analysis among lettuce productivity related... 44

Table 5. List of top 10 significant SNPs related to leaf number masured... 54

Table 6. List of top 10 significant SNPs related to leaf number masured... 54

그림목차

Figure 1. World-wide lettuce production status. 15

Figure 2. Domestic lettuce cultivation area and production amount from... 15

Figure 3. Average monthly transaction price of 4kg of green and red... 18

Figure 4. Average monthly overseas imports during the year 2014-2019. 18

Figure 5. Annual overseas inports during the year 2017-2019. 18

Figure 6. Composition of KNOU lettuce core collection in the lettuce types. 25

Figure 7. Overall structure of barcode and common adapter. 30

Figure 8. Diagram of Apek1 digestion site. 30

Figure 9. Schematic diagram of the GBS Library construction process. 32

Figure 10. Schematic diagram of SNP calling process through... 33

Figure 11. Flow chart for genome-wide association study(GWAS)... 34

Figure 12. PCR amplification results to confirm adaptor ligation in 288... 35

Figure 13. Size separation of pooled ligate from the GBS library... 35

Figure 14. SNP distribution across lettuce chromosomes. 36

Figure 15. Principal component analysis among the productivity related... 40

Figure 16. Summary of multiple regression analysis to select significant... 42

Figure 17. Manhattan and quantile-quantile(Q-Q) plot results that... 46

Figure 18. Manhattan and quantile-quantile(Q-Q) plot results that... 47

Figure 19. Manhattan and quantile-quantile(Q-Q) plot results that... 48

Figure 20. Manhattan and quantile-quantile(Q-Q) plot results that... 49

Figure 21. Manhattan and quantile-quantile(Q-Q) plot results that... 50

Figure 22. Manhattan and quantile-quantile(Q-Q) plot results that... 51

Figure 23. Manhattan and quantile-quantile(Q-Q) plot results that... 52

Figure 24. Individual plot of leaf numbers among the accessions between... 55

초록보기

본 연구는 생산성 관련 유용 유전자 및 분자표지를 탐색하여 생산성이 높은 품종을 유묘기 때 조기 선발하고 유전체 육종 효율증대와 다수확 품종 육성에 유용하게 활용되기 위한 기초자료로 제공하고자 수행하였다. 288자원 KNOU 상추 핵심집단의 총중량(g/주), 엽무게(g/주), 총엽수(개/주), 유효엽수(개/주), 엽면적(㎡/주), 비엽중(SLW. specific leaf weight, g/㎡), 비엽면적(SLA, specific leaf area. ㎡/g)의 기본 농업형질로 표현형을 조사하였으며, GBS Library를 실시하여 218,834개의 SNP를 탐색하였다. 조사된 표현형간 상관관계를 조사한 결과 총중량과 총엽수의 상관관계는 r＝0.7510로 뚜렷하게 높게 나타났으며, 주성분 분석결과에서도 총중량과 총엽수의 방향성이 같은 것으로 조사되었다. 다중회귀분석 결과 총엽수에 따른 총중량은 정의 상관관계로 엽수 1매 증가시 총중량 7.5g 증가함으로 예측되었으며, 총중량의 유전력은 42.9%, 총엽수의 유전력은 61.5%로 다른 표현형 요소들보다 높게 조사되었다. 조사된 농업형질 표현형 결과 총엽수는 총중량과 밀접하게 연관되어 있으며, 총엽수 증대를 통해 총중량을 증가시킬 수 있는 주요한 표현형으로 조사되었다.

생산성 증가를 예측할 수 있는 유용한 분자표지 발굴을 위해 조사된 농업형질 표현형과 218,837개의 SNP를 통해 GWAS를 실시하였다. 그 결과 총엽수(LN. Leaf_No) Manhattan plot 5번 염색체의 상위 SNP 10개중 MAF(Minor Allele Frequency) 10개 이상을 기준으로 P_223751377, P_262268338 2개의 SNP를 선발하였으며, 선발된 유용 SNP allele effect를 분산분석을 통해 확인한 결과 유의한 결과로 나타났다. 특정 조합간 유용 SNP allele effect에 따른 분석결과 총엽수 증가는 P_2 23751377 평균 3.6매, P_262268338 3.7매의 엽수 증가 효과를 기대할 수 있다.

본 연구를 통해서 총엽수의 표현형은 환경적 요인 이외에 유전적 연관성이 높음을 확인되었으며 총엽수관련 유용한 SNP allele을 통해 총중량 증대를 높일 수 있는 분자표지 마커에 활용될 수 있을 것으로 사료된다. 향후 고온기 다수성 품종 육종 시조기선발과 재배에 필요한 면적 및 노동력을 감소시킬 수 있으며 농가소득 증대에 유용하게 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

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