다중 표준 유전체 분석을 통한 고추 속 식물의 유전체 진화 및 종 분화 연구

Abstract

고추 (Capsicum spp.)는 널리 재배되는 매운맛을 함유한 작물이며 전세계 요리의 주된 재료이다. 본 연구에서는, 유전체 어셈블리, 어노테이션 그리고 가상염색체를 포함한 매운 고추 (Capsicum annuum CM334)의 고품질 표준 유전체가 구축되었다. 전체 3.48 Gb 중 3.06 Gb의 유전체가 어셈블이 되었고 이중, 2.63Gb가 12개의 염색체로 통합 되었다. 완성된 BAC 서열과 비교하여, 어셈블리된 유전체 서열이 검증 되었고 그 검증 결과는 어셈블리된 유전체와 완성된 BAC 서열간의 유사도가 99%이상임을 보여주었다. 전체 34,903개의 유전자와 그 유전자들의 생물학적 기능이 예측되었다. 고추의 다중 표준유전체 구축을 위하여 작물화된 2개의 고추 (Capsicum chinense and Capsicum baccatum)의 고품질 유전체 서열을 구축하였고 이미 완성된 고추 유전체와의 비교 유전체 분석을 수행하였다. 계통발생 분석을 통하여 고추 속 식물의 종 분화가 약 100만년에서 200만년 사이에 발생하였다는 것을 밝혀내었다. C. baccatum 과 다른 고추들의 유전체 크기의 차이는 극도로 축적된 Athila 반복서열 그룹에 의하여 발생하였다. LTR-retrotransposon 반복서열의 축적패턴을 통하여 살펴봤을 때 C. chinense와 C. baccatum의 LTR 반복서열의 축적은 명확하게 종 분화 시점에 증가를 하는 것을 확인하였다. 유전자 군의 비교 및 진화분석 결과, 각 고추 종에서 확장된 유전자 군은 최근 유전자 중복에 의해 종 분화 시점에 활발히 그 수가 증가하였음이 밝혀졌다. 결론적으로, 다중 고추 유전체는 비교 유전체 및 진화 연구를 위한 중요한 자원으로서의 역할을 할 것이며 더 나아가 고추 속 식물의 집단 유전체학 및 육종 연구를 위한 필수적인 원천을 제공할 것이다.