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표제지

논문요약

목차

I. 서언 12

II. 연구사 14

1. 상추 14

1) 국내외 상추산업의 특징 14

2) 상추 일반 15

2. 상추의 화아분화 및 추대 16

3. 핵심집단 17

4. GBS library 제작 및 SNP calling 18

5. GWAS 18

III. 재료 및 방법 19

1. KNOU 상추 핵심집단 자원구성 및 추대까지의 일수 및 적산온도 조사 19

2. 통계분석 26

3. KNOU 상추 핵심집단 DNA 추출 28

4. GBS library 제작 및 PCR amplification 29

5. SNP calling 32

6. GWAS 분석 33

IV. 결과 34

1. 상추 핵심자원의 추대일수와 적산온도 결과 34

2. 유전력 34

3. Genomic DNA 추출 35

4. GBS library 구축 및 PCR 분석 35

5. SNP calling 37

6. GWAS 분석에 의한 SNP 마커 개발 39

V. 요약 및 고찰 52

참고문헌 53

ABSTRACT 58

표목차

Table 1. Averages in required days to bolting(D2B) and corresponding cumulative temperature(CT2B) among accessions of KNOU... 20

Table 2. ANOVA table to estimate variance components of parameters regarding... 26

Table 3. Heritability estimations for the required days to bolting(D2B) and the... 35

Table 4. Sequencing summaries and derived SNP filtering results through the GBS... 37

Table 5. SNP distributions across lettuce chromosomes. Overall, 97,528 SNPs were... 37

Table 6. List of top 15 significant SNPs associated with the variation underlying the... 42

Table 7. List of top 15 significant SNPs associated with the variation underlying the... 43

Table 8. List of top 15 significant SNPs associated with the variation underlying the... 44

Table 9. List of top 15 significant SNPs associated with the variation underlying the... 45

Table 10. List of significant SNPs which are simultaneously detected by... 46

그림목차

Figure 1. World Lettuce Production Status 14

Figure 2. Domestic lettuce cultivation area and production from the year 2016 to 2019. 14

Figure 3. Composition of KNOU core collection 288 by the lettuce types. 19

Figure 4. Schematic diagrams that show single-stranded top(a) and bottom(b) sequence... 29

Figure 5. Schematic diagrams that show DNA sequence after the ligation process... 30

Figure 6. Schematic diagram that shows 5' and 3' primers annealed to the... 31

Figure 7. Schematic diagrams that show processes required in the library... 31

Figure 8. A flow chart that describes the process to filter 97,528 SNPs through... 32

Figure 9. Phenotypic distributions for the required days to bolting(D2B) and the... 34

Figure 10. Quality test for genomic DNA used in the library preparation for... 35

Figure 11. Gel electrophoresis results that show PCR-amplified inserts ligated in the... 36

Figure 12. Size separation result with BioanAlyser(Aglient) of the 288-plexed... 36

Figure 13. Genome-wide distribution of 97,528 lettuce SNPs. SNPs within 1Mb... 38

Figure 14. The Manhattan and quantile-quantile(Q-Q) plot that shows the P-value... 40

Figure 15. The Manhattan and quantile-quantile(Q-Q) plot that shows the P-value... 41

Figure 16. Individual plot results representing the variation underlying the... 47

Figure 17. Individual plot results representing the variation underlying the... 48

Figure 18. Individual plot results representing the variation underlying the... 49

Figure 19. Individual plot results representing the variation underlying the... 50

Figure 20. Individual plot results representing the variation underlying the... 51

초록보기

본 연구는 고온기 상추의 조기추대로 인한 생산량 감소와 품질 하락을 해결하기 위한 방안 중 하나인 만추대성 품종 개발을 위해 NGS유전체 육종 기술을 이용해서 분자표지 마커를 개발하여 만추대성 품종 육종의 기초자료로 제공하고자 수행하였다.

추대관련 표현형 데이터를 알아보기 위해 경기도 입북동 소재 비가림 하우스에서 2018·2019년에 걸쳐 KNOU상추 핵심집단 288자원을 완전확률화설계(completely randomized design. 완전임의 배치법이라고도 함)로 자원당 20cmx20cm 간격으로 2018년 4반복, 2019년 8반복 재배하였다. 조사 항목은 추대까지 일수(Day to Bolting : D2B)·추대까지의 적산온도(Cumulative Temperature up to Bolting : CT2B) 이며 추대는 출뢰(꽃대발아) 시점을 기준으로 하여 추대까지의 일수 및 추대까지의 적산 온도에 대하여 조사 하였으며, 적산온도는 지상 1m 높이에 적산온도계를 설치하여 시설 내의 평균온도를 측정하고 평균온도에서 -5C를 차감한 수정된 평균온도의 적산온도로 조사하였다. 또한 유전력 계산을 통해 추대형질이 유전자형과 얼마나 긴밀한 관계에 있는지 알아보았다.

NGS 기술 중 하나인 GBS 분석결과 약 885,768,994의 raw read를 얻었고, 총 length는 108,413 Mbp였다. 이 중 trimming을 거치면서 남은 read 개수는 약 77%인 690,932,478개, 총 length는 83,143 Mbp되었다. 평균 read length는 101bp에서 93bp정도였다. SNP filtering(Read Depth〉5, GQ〉15, Missing-Rate〈＝50%)을 통해 총 97,528개의 SNP를 얻었으며, SNP들은 전반적으로 염색체 모든 영역에서 고르게 탐색되었다. 표현형과 SNP사이의 association 분석을 위해 미국 코넬 대학교의 Institute for Genomic Diversity에서 개발한 전장유전체 연관분석 소프트웨어인 GAPIT(Genomic Association and Prediction Integrated Tool)을 이용하여 GWAS를 실시하였으며, 추대에 대한 연관분석으로 나온 유의적인 SNP들은 p-value 값을 토대로 작성 하였다. 2018·2019년 추대까지의 온도와 추대까지의 적산온도는 Manhattan plot과 QQ plot을 통해 유의적인 SNP가 탐지됨을 확인할 수 있었으며 4가지 형질의 상위 15개의 SNP를 선발하였다. 그 중 공통 SNP 5개를 선발하였으며, 선발된 SNP는 P_160010031, P_160010057, P_162215421, P_160010094, P_162466345이다. 또한, 선발된 SNP의 대립유전자는 P_160010031은 A/T, P_160010057은 G/T, P_162215421은 C/G, P_160010094는 C/T, P_162466345는 A/C 조사되었으며, 이들 5개의 SNP는 major allele와 minor allele 그룹 간의 추대까지의 일수는 평균 6~9일, 추대까지의 적산온도는 평균 106~172℃의 차이를 확인할 수 있었으며, allele 평균들 간의 차이가 나타나는 5개의 SNP는 추대관련 후보 SNP로 추정할 수 있다. 추정된 SNP 5개는 만추대 선발 관련 유전자 및 분자표지마커 발굴을 위한 마커로 유용하게 활용될 것으로 기대한다.

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