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목차

콩의 원산지 중국에서의 콩 유전체 프로젝트의 의미


Glycine max(콩, 대두, soybean)

진정쌍떡잎식물군(Eudicots) > 장미목 (Rosales) > 콩과(Fabaceae) > 콩속(Glycine)>콩(Glycine max)

Genome sequencing status
- Glycine max (Project ID: 15675) by Purdue University [In progress]
- Glycine max (Project ID: 19861) by US DOE Joint Genome Institute (JGI-PGF) [Assembly]
Genome data Gene data (2010.12.06)
Genome size : 1,200Mb
Chromosome : 20개(2n = 40)
DNA – 60,441
EST – 1,461,436
Protein – 35.313
Gene - 3,958













최근 중국의 연구진들에 의해서 야생종과 재배콩 유전체에 대한 유전 다양성 분석이 진행되었다. “31개의 야생종, 재배종 콩의 리시퀀싱 유전적 다양성 분석(Resequencing of 31 wild and cultivated soybean genomes identifies patterns of genetic diversity and selection)”이라는 제목으로 네이쳐 유전체 부분에 게재 되었다.(Nature Genetics_2010.11.14) 이 연구에 참여중인 기관들은 중국의 홍콩중문대학, BGI(베이징게놈연구소), 중국 농업과학원 등 중국의 주요 농업 및 유전체 연구분야의 주요 기관들이 참여하였다.


콩에 대해서는 최근에 다양한 연구가 진행되어 왔었다. 아이오와 주립대학 농업경제학부의 USDA연구팀과 미국 에너지성 공동유전체 연구소( US DOE Joint Genome Institute)등이 진행하였던 콩 레퍼런스 유전체 시퀀싱과 동시에 논문이 이미 네이쳐에 발표가 된 바 있다.( "Genome sequence of the palaeopolyploid soybean." Nature 463, 178-183 (14 January 2010))이 논문에 따르면 콩의 유전체의 가장 정확한 지놈 사이즈, GC 컨텐츠, 유전체 복잡도, 반복서열, 유전체 중복 정도에 대한 특성을 이해할 수가 있다.



글라이신 맥스, 윌리엄스 82 품종(Glycine max var. Williams 82)의 1.1Gb의 유전체를 샷건 지놈시퀀싱 방식을 이용한 모든 유전체 지도를 염색체 단위로 해독하고 분석해 내었다. 애기장대나, 포플러나무 보다 70% 더 많은 단백질을 암호화 하고 있으며 총 46,430개의 유전자를 콩에서 발견하였다. 콩의 유전체는 다배수체 유전체(palaeopolyploid, ancient ployploid)의 형태를 지니고 있으며 5천9백만년전부터 유전체 복제가 일어났고, 중복된 유전체 부위를 수없이 가지고 있으며, 글리신 특이적 복제는 최근 1천 300만년전에 이루어 졌다고 보고 있다. 이러한 복제의 결과 유전체의 75% 정도가 세배로 복제되어 있으며, 두 번의 복제로 유전자적 다양성과 대규모 유전자 결실 및 거대 유전체의 재조합이 일어나게 되었다. 콩의 염색체의 끝부분에 유전자 들이 많이 발견 되었으며, 이는 유전자 재조합 현상에 의해 염색체의 끝부분에 삽입 또는 복제가 많이 된 것으로 보인다.


이러한 콩의 유전체 연구가 이루어졌음에도 중국에서 31개체의 콩을 리시퀀싱(resequencing)한 것은 한 품종의 콩에 대한 유전체 정보는 품종간의 특성의 다양성을 모두 포괄 할 수 없으며, 또한 재배종이 아닌 야생종들에 내재되어있는 콩의 자원적 가치를 이끌어 내어, 콩의 재배종과 야생종의 유전적 다양성을 잘 이해 하여 콩 종자의 자원적 가치를 보호하며 이러한 자원을 이용하여 보다 고품질의 콩을 육종해 나갈 수 있을 것 이란 전망에서 이 프로젝트를 진행했다고 이 연구팀은 밝혔다.



이 논문은 31개체 야생종(17)과 재배종(14)을 Illumina Genome Analyzer Ⅱ platform을 이용하여 시퀀싱하였고, SOAP-denovo 프로그램을 통해 유전체 분석작업을 진행하였다. 이러한 과정의 게놈 리시퀀싱을 통하여 18만 종의 변이 유전자를 발견하였고, 콩의 진화과정에 생성되었거나 소실된 유전자를 발견하였다. 205,614개의 tag SNP를 동정 하였으며, 이를 통하며 QTL 지도화 및 품종개량 등의 조합연구가 가능할 것으로 보인다. 특히 야생종의 유전체 분석결과는 재배종 보다 높은 수준의 유전다양성을 보유하고 있어, 재배 콩을 이용한 유전연구 결과 보다 더욱 다양하며, 질병에 대한 저항성 및 품질향상에 대한 고품질 콩으로의 육종이 가능할 것으로 보인다.


이러한 연구의 계기는 중국의 콩에 대한 유전자원의 확보의 목적이 제일 큰 것으로 보인다. 미국의 경우 전 세계적인 생물 종의 수집 및 유전자원의 확보를 통해 48 만점에 이르는 생물 종 자원을 확보 중이다. 이 생물 종들 중에는 중국 및 각 국가, 심지어 우리나라의 생물 종들도 포함이 되어 있으며, 이러한 자원들을 통한 품종개량 등을 통해 로열티 등 다양한 이익을 창출해 내고 있다. 이러한 상황을 인식하고 보다 많은 생물 종에 대한 확보와 연구를 위해 노력하고 있다. 사실 이미 미국에서 보유중인 1만 7천여 콩류의 대부분이 중국과 한국 등지에서 수집된 것이라고 하며 지금껏 미국에 소리 없이 빼앗겨온 유전자원에 대한 주권을 지키고자 하는 의미로 프로젝트 이름도 “대두 회가(大豆回家)라 명명하였다고 한다.


참고자료


- 다배수체 콩의 유전체 시퀀싱 (Genome sequence of the palaeopolyploid soybean)
(genome sequencing by DOE Joint Genome Institute (JGI-PGF))
http://www.nature.com/nature/journal/v463/n7278/pdf/nature08670.pdf

“31개의 야생종, 재배종 콩의 리시퀀싱 유전적 다양성 패턴의 분석과 선택 (Resequencing of 31 wild and cultivated soybean genomes identifies patterns of genetic diversity and selection)” (genome sequencing by BGI)
http://www.nature.com/ng/journal/v42/n12/pdf/ng.715.pdf

- JGI와 CIG(center for integrative Genomics)의 콩 유전체 자료
http://www.phytozome.net/soybean

- 국립식량과학원 내 한국콩연구회에서 운영하는 콩 과학 박물관
http://www.soyworld.org/ (국내연구논문 및 사이버 콩 박물관(콩의 역사, 영양학적 가치 등)에 다양한 자료들이 게재되어 있습니다.)  

- 중국기사: 콩유전학연구중대발견 (大豆基因组学研究获重大突破)
http://www.biotech.org.cn/news/news/show.php?id=82630


저자

글 : ejyang
편집 : Thkim
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키워드 : 콩, 유전다양성,
 




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