Totalomics Solutions

TotalOmics

이탈리아 연구팀이 재배 품종 사과 유전체의 비밀을 풀다.

2010.11.26


2010년 8월 30일 학술지 ‘Nature Genetics’에 재배 품종 사과 ‘골든 딜리셔스’ 유전체의 비밀이 풀렸다는 논문이 실렸다. 이 프로젝트는 이탈리아 트렌티노에 위치한 아그라리오 산 미세르 연구소(Istituto Agrario San Michele all'Adige; IASMA) 주도로 이루어졌으며, 18개의 국제적인 연구팀이 참여한 공동 프로젝트이다. 많은 나라의 연구소와 수십 명(85)의 저자들이 참여하여 공동 연구되고 논문이 발표된 것으로 보아 온화한 지역에서 가장 많이 소비되는 경제적으로 중요한 과일인 사과의 유전체에 관심을 많이 가지고 있었던 것을 알 수 있다.


이탈리아(특히 트렌티노)는 세계적인 사과 생산국이고, 특히 ‘골든 딜리셔스’는 이탈리아에서 가장 널리 보급된 재배 품종 사과이다.


이 프로젝트는 2007~2008년 2년 동안 750Mb 유전체 크기를 갖는 사과의 DNA 염기서열(해독된 시퀀싱 총 13Gb의 뉴클레오티드)을 생산하고, 2009년부터 어셈블리하고 분석하였다. 골든 딜리셔스 사과 유전체를 전통적인 방식과 WGS방식을 결합하여 해독해냈다. 생어 방식의 해독으로 유전체의 26%를 해독하고 로슈사의 454 GS FLX Titanium으로 나머지 74%의 유전체를 해독하고 어셈블리하여 16.9배(16.9X)의 총 해독량을 얻었다.


IASMA는 4년 전(2007년) 이 배수체 유전체 서로간에 상동성이 매우 낮은 포도(grapevine)의 게놈을 이미 완전히 해독한 바 있다. 이번 골든 딜리셔스 사과의 해독 프로젝트는 2007년 8월에 시작하여 2009년 사과 염색체 17개의 82%를 해독했다. 그리고 2010년 8월 30일에 사과 유전자 90% 이상을 발굴하고 위치를 파악했다고 발표했다.


해독된 사과 유전체의 총 콘티그의 길이는 603.9Mb이고 이것은 전체 사과 유전체의 91.3%에 해당한다. 1,643개의 마커와 염색체 당 17개의 연관그룹이 발굴되었다. 이로써 추정된 사과 유전체의 정확한 크기는 약 742.3Mb이다.


이 연구를 통해 사과나무(Malus)를 포함한 Pyreae 유전체의 진화를 설명하는 모델을 제시하고 재배 품종 사과의 기원에 대한 통찰력을 제공하고 있다. 오래 전에 발생한 게놈 중복과 최근(5천만년전: 50MYA)의 게놈 중복을 비교해 봄으로써 Pyreae의 기원을 규명한 것이다.


또한 사과는 지금까지 해독됐던 식물 유전체보다 5만 7386개의 유전자를 더 가지고 있는 것으로 확인됐다.


이 재배 사과 품종은 약 3 ~ 4천만 년전에 야생 사과 계통인 Malus sieversii 로부터 유래된 것이고, 이 야생종은 여전히 카자스탄과 중국 전역의 숲에서 넓게 자리잡고 번식하고 있다. 사과 염색체는 약 5천만 년전에 Pyreae의 선조의 9개의 염색체 대부분이 중복(duplication)되고, 단 1개의 염색체가 손실된 후 현재 17개의 염색체를 지니게 된 것으로 확인되었다.


이 프로젝트로 질병 저항성과 관련된 992개 유전자 세트와 향기와 맛 등 잠재적으로 분자육종(Molecular inbreeding) 향상에 기여할 수 있는 유전자도 확인했다. 이것을 통해 더 맛있고 생산성이 좋은 사과 개발에 박차를 가할 수 있을 것으로 보인다.


사과는 자방이 발달하여 열매가 되는 것이 아니라, 악편의 기저부분과 꽃턱이 발달하여 열매가 되는 이과(Pome)에 속한다. 몇 개의 유전자 패밀리들이 식별되어 이과(Pome)의 식물에 대해 좀 더 잘 이해를 할 수 있는 계기가 될 것으로 보인다.


꽃과 과일의 성장에 관련됐다고 알려진 MADS-box 전사인자를 암호화하는 유전자의 하위군과 소르비톨 관련 유전자도 규명했으며, 이는 또한 사과 재배량의 향상과 탄수화물 대사와 관련된 연구에 크게 기여할 것으로 보인다.


 ► 프로젝트에 참여한 국제 연구기관

 IASMA(Istituto Agrario San Michele all'Adige)

 미국 : 미리어드 지네틱스, 454/로슈, Amplicon Express, 워싱턴 주립 대학교(WSU), 워싱턴 대학교

 프랑스 : INRA Anger

 뉴질랜드 : 식물∙식품 연구소

 벨기에 : 겐트 대학교

 이탈리아 : Parco Tecnologico Padano, 파도바 대학교, 밀라노 대학교


사과가 속해 있는 장미과(Rosaceae)는 약 300과 1000종 이상으로 구성되며, 온화한 지역에서 경제적으로 중요한 식물이다. 아름다운 꽃을 피우는 식물과 함께 다양한 과실을 생산하는 식물들이 포함되어 있다.


여기서 알아본 사과나무는 현화식물문>쌍떡잎식물강>장미목>장미과에 속하며, 이 배수체 유전체 서로간에 상동성이 매우 낮은 또는 매우 높은 이질성을(heterozygosity) 가지고 있다.


글 : mkseo

편집 : Thkim

글 오류 신고는 thkim@therabio.org 으로 보내주세요.

키워드 : 사과, 골든 딜리셔스, 이과, pome, Malus sieversii, 중복, duplication, GWD, Genome Wide Duplication

출처 : http://www.nature.com/ng/journal/v42/n10/abs/ng.654.html

(주)테라젠이텍스 바이오 지점 | 사업자 번호 135-85-47633 | 대표자명 고진업
수원시 영통구 이의동 차세대융합기술원 B동 2층

cheap oakley sunglasses

Slendertone Belt

sac longchamp

longchamp singapore