QTL mapping and candidate gene analysis for pant shape and yield-related traits using whole genome resequncing in rice

Abstract

이 연구는 벼의 초형을 결정하고 수량을 증가시키는 형질관련 유전자를 동정하기 위하여 수행되었다. 초형과 수량을 결정하는 양적형질 유전자들을 분석하기 위하여 자포니카 품종의 SNU-SG1과 고수확량의 통일벼 품종 Milyang23을 교배하여 QTL 분석을 진행하였다. 세대진전을 통해 얻은 178개의 F7 recombinanat inbred lines (RILs)을 얻고 여기서 벼의 농업형질 중 키, 출수일, 분얼수, panicle 길이, panicle 두께, 지엽 길이, 지엽 두께, 수확량의 8개 농업형질에 대하여 QTL(Quantitative trait loci) 분석을 진행하였다. 유전자 동정 과정 중 QTL mapping 과정 및 유전자 분석 과정의 효율성을 높이고자 각 부모형에 대하여 whole genome sequencing (Illumina사의 Genome Analyser Ⅱx를 이용한 Next Generation Sequencing)을 진행하였다. 벼의 12개 유전자를 QTL mapping하는데 분자 마커 125개가 이용되었고, 이 중 RM marker 64개, STS marker 33개 그리고 차세대 시퀀싱을 이용하여 제작한 28개의 NID(Next generation sequencing InDel) marker가 사용되었다. 그 결과 LOD 2.8 이상인 QTL 46개를 얻었다. 46개의 QTL 중 표현형기여도 기준으로 20개의 main effect QTL을 선정하였으며, 여기서 17개의 유력한 후보유전자를 찾았다. 이 17개 후보 유전자는 SNP에 의해서 단백질 합성이 중단되거나 틀 이동이 일어나 비정상적으로 단백질이 합성되는 경우에 해당된다. QTL 분석에 whole genome sequencing 방법을 도입 함으로써 좀 더 효율적인 분자마커 디자인이 가능 했으며, 또한 벼의 초형 및 수량 형질에 대한 후보유전자 동정이 가능하였다. 이번 연구를 통하여 유용한 형질에 대한 QTL분석 자료를 얻었고 SNP 분석법에 있어 시퀀싱 기술을 이용한 진일보한 시도였다고 사료된다.