국화 QTL 분석을 이용한 카로티노이드 유전자 기반 화색 판별용 분자표지 개발

• 영문명: Development of Molecular Markers for Flower Color Determination Based on Carotenoid Genes Using QTL Analysis in Chrysanthemum
• 발행기관: 한국육종학회
• 저자명: 이예지(Ye-Ji Lee) 원소윤(So Youn Won) 정재아(Jae-A Jung) 김정선(Jung Sun Kim)
• 간행물 정보: 『한국육종학회지』Vol.57 No.2, 91~102쪽, 전체 12쪽
• 주제분류: 농수해양 > 기타농수해양
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2025.06.01

국문 초록

화색(花色)은 국화의 시장성을 결정하는 주요 형질 중 하나로, 소비자 선호도와 육종 가치에 중요한 영향을 미친다. 본 연구에서는 국화의 화색과 관련된 유전적 요인을 탐색하고, 이를 기반으로 화색을 판별할 수 있는 유전자 기반의 분자표지를 개발하고자 하였다. 이를 위해, 화색이 다른 두 야생 국화 ‘CWT2’(진한 노란색)와 ‘CWT8’(흰색)을 교배하여 생성된 94개의 F₁ 집단을 대상으로 genotyping-by-sequencing (GBS) 분석을 수행하였다. 총 79,002개의 SNP을 발굴한 후, 2,548개의 고품질 GBS-SNP 마커를 기반으로 QTL 분석을 수행하였으며, 그 결과 총 4개의 화색 관련 QTL 영역이 확인되었다. 이들 QTL은 모두 카로티노이드 생합성, 카로티노이드 분해 및 methylerythritol phosphate (MEP) 경로와 관련된 16개의 후보 유전자를 포함하고 있었다. 국화의 화색 판별을 위한 분자표지를 개발하기 위해 후보 유전자들의 염기서열을 분석하여 부모와 16개의 F₁ 개체 간 다형성을 검정하였다. 그 결과, qFC7.1 영역에서 카로티노이드 생합성 관련 유전자 VDE 및 CYP707A4가 16개체 중 11개체에서 분리되어 약 69%의 선발 효율을 보였다. 또한, qFC7.3 영역의 CYP707A2는 부모를 포함한 모든 F₁ 개체에서 다형성이 확인되어 카로티노이드 분해에 중요한 역할을 하는 유전자임을 시사하였다. 본 연구의 결과는 국화에서 화색을 조절하는 유전적 메커니즘을 이해하는 데 기초 자료를 제공하며, QTL 분석기반의 유전자 탐색을 통해 국화 화색 관련 주요 유전자를 규명하였다. 또한, 본 연구에서 개발된 유전자 기반 분자표지는 향후 국화 육종에서 marker-assisted selection (MAS)을 활용한 새로운 품종 선발에 기여할 것으로 기대된다.

영문 초록

Flower color is one of the key trait that determines the marketability of chrysanthemums. However, genetic research on chrysanthemum remains limited because of numerous environmental factors and the complexity of the chrysanthemum genome. To gain a deeper understanding of the genetic mechanisms underlying flower color in chrysanthemum, this study conducted genotyping analysis on 94 F1 progenies derived from a cross between two wild chrysanthemum parents, ‘CWT2’ and ‘CWT8,’ which exhibit distinct flower colors. Genotyping-by-sequencing (GBS) was used for SNP identification, resulting in 79,002 single nucleotide polymorphisms (SNPs). After stringent filtering, 2,548 SNP markers were selected to construct a GBS-SNP linkage map, which was subsequently used to detect quantitative trait loci (QTLs) associated with flower color. Four QTL were identified, encompassing genes involved in carotenoid biosynthesis, carotenoid degradation, and the methylerythritol phosphate pathway. Among the 16 candidate genes analyzed for their potential role in flower color determination, three genes (VDE, CYP707A4, and CYP707A2) were ultimately selected for molecular marker development. The findings of this study provide a valuable foundation for understanding the genetic basis of carotenoid degradation in chrysanthemums. Future in-depth research is expected to facilitate the development of new chrysanthemum varieties for breeding programs through marker-assisted selection in breeding programs.

목차

서언

재료 및 방법

결과 및 고찰

적요

사사

References

키워드

chrysanthemum QTL carotenoid flower color marker-assisted selection