Assessment of Allele Composition of HMW-GS Glu-B1 Locus in Domestic Wheat Cultivars Using PCR-based Markers
PCR 마커를 이용한 국내 밀 품종의 고분자 글루테닌 Glu-B1 대립유전자 조성 평가
PCR 마커를 이용한 국내 밀 품종의 고분자 글루테닌 Glu-B1 대립유전자 조성 평가
Myoung Hui Lee, Kyeong-Min Kim, Myoung-Goo Choi, Chon-Sik Kang, Mira Yoon, Ki-Chang Jang, and Changhyun Choi*
이명희⋅김경민⋅최명구⋅강천식⋅윤미라⋅장기창⋅최창현*
National Institute of Crop Science, Rural Development Administration, Wanju, 55365, Republic of Korea
농촌진흥청 국립식량과학원
Received June 4, 2024; Revised July 4, 2024; Accepted July 8, 2024.
This is an Open-Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
- Abstract
- In common wheat (Triticum aestivum L.), the protein content and glutenin protein composition are the key quality-determining parameters. Allelic variations, especially in high-molecular-weight glutenin subunits (HMW-GSs), affect bread quality significantly. The HMW-GS Glu-1 locus consists of two tightly linked genes encoding x- and y-type subunits that exhibit highly variable frequencies. In this study, we evaluated Glu-B1 alleles using allele-specific PCR markers in 44 domestic wheat cultivars. The composition of Glu-1Bx7+Glu-1By8 in the 24 cultivars was either Glu-1Bx7+Glu-1By8, Glu-1Bx7*+ Glu-1By8, or Glu-1Bx7*+Glu-1Bx8*. In addition, the two cultivars initially identified Glu- 1Bx7+Glu-1By8* were corrected to Glu-1Bx7*+Glu-1By8*. Seven cultivars previously classified as having Glu-1Bx7+Glu-1By9 composition contained Glu-1Bx7*+ Glu-1Bx9. The allele composition of the cultivar was identified as Glu-1Bx20+Glu-1By20 instead of Glu-1By20. The HMW-GSs of 21 wheat varieties were analyzed using ultra-performance liquid chromatography and sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis. These results will be helpful for evaluating the composition of Glu-B1 alleles in domestic wheat and accurately assessing the quality of domestic wheat flour.
- Keywords : domestic wheat, high-molecular-weight glutenin subunit, Glu-1Bx, Glu-1By, PCR-based marker
- 서언
밀(Triticum aestivum L.)은 다양한 식품의 밀가루 공급원으로 전 세계적으로 재배되는 3대 주요 식량작물이다. 단백질 함량과 구성은 밀의 주요 품질 결정 매개변수로 사용되며 글루텐 단백질이 주요 반죽 특성에 광범위한 영향을 미친다(Brankovic et al. 2018, Heo & Sherman 2013, Shewry et al. 1992). 글루테닌 단백질은 고분자 글루테닌(high-molecular-weight glutenin subunits, HMW-GSs)과 저분자 글루테닌(low-molecular-weight glutenin subunits, LMW- GSs) 단백질로 구성된다(Gianibelli et al. 2001, Lee et al. 2018, Shewry et al. 1992). HMW-GS는 1번 염색체 장완에 위치하는 Glu-A1, Glu-B1과 Glu-D1 유전자좌에 의해 암호 되며 x-type과 y-type의 대립유전자로 구성된다(Skeritt 1998). HMW-GS 단백질은 곡물 단백질의 약 5-10%만을 차지하지만 HMW-GS 구성의 대립형질 변이는 제빵 품질 변이의 최대 50-70%를 설명하는 것으로 보고되었다(Wang et al. 2013). Glu-A1, Glu-B1과 Glu-D1 유전자좌 모두에서 광범위한 다형성이 발견되었으며 다형성의 정도는 다양한 재래종, 야생종 및 밀 근연종에 대한 분석을 통해 여전히 증가하고 있다(Gianibelli et al. 2001, Shin et al. 2020, Wan et al. 2000).
현재 대립유전자의 다형성을 판별하기 위해 polymerase chain reaction (PCR), sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE), reversed-phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC), reversed-phase ultra-performance liquid chromatography (RP-UPLC), matrix-assisted laser desorption/ionization time-of flight mass spectrometry (MALDI-TOF-MS) 및 다양한 질량 분석 기술을 활용하고 있다(Gao et al. 2010, Jang et al. 2017, Lee et al. 2013, Yan et al. 2003, Yu et al. 2013). Single nucleotide polymorphism (SNP) 및 Indel을 기반으로 하는 allele specific-PCR (AS-PCR)과 같은 분자 마커는 밀 육종에서 HMW-GS 대립유전자를 스크리닝 하기 위한 빠르고 효율적인 방법이며 이전연구에서 다양한 HMW-GS 대립유전자에 대해 구별할 수 있는 PCR 기반 마커가 개발되었다(Ahmad 2000, Butow et al. 2003, Lee et al. 2024, Lei et al. 2006, Liu et al. 2008, Ma et al. 2003, Ragupathy et al. 2008, Schwarz et al. 2004, Smith et al. 1994, Xu et al. 2008).
국내에서 재배되고 있는 밀 품종은 HMW-GS 유전자 조성에 따라 가공 용도별 구분하여 육성하고 있으며, Glu-B1의 경우 Glu-B1b (Glu-1Bx7+Glu-1By8) 조성이 가장 많고 다음으로 Glu-B1f (Glu-1Bx13+Glu-1By16)와 Glu-B1c (Glu-1Bx7+ Glu-1By9) 순으로 보고되었다(Lee et al. 2013). 그러나 최근 유전자 판별 PCR 마커 개발로 국내 품종 안백, 은파, 고분의 Glu-B1의 대립유전자 조성은 Glu-B1c (Glu-1Bx7+Glu-1By9)가 아닌 Glu-B1u (Glu-1Bx7*+Glu-1By9)로 판별되었다(Lee et al. 2024). 따라서 본 연구에서는 가공특성이 우수한 고품질 밀 계통 육성 및 품종 개발 자료로 활용하기 위하여 국내에서 육성한 밀 44 품종의 HMW-GS Glu-B1의 대립유전자 조성을 PCR 기반 마커로 재평가하고자 하였다.
- 재료 및 방법
공시 재료
본 연구에서 이용된 밀 종자는 국내에서 육성 및 재배한 44 품종으로 국립식량과학(전라북도 완주군) 전작 포장에서 농촌진흥청 표준재배법(RDA 2012)에 준하여 파종하고 수확하였다. 국내 밀 44 품종 정보 및 Glu-1B 대립유전자 조성은 이전에 보고된 문헌을 참조하여 Table 1에 표시하였다(Jang et al. 2020, Lee et al. 2013, Shin et al. 2020).
Genomic DNA 추출 및 PCR 분석
밀 종자를 Petri Dish에서 키운 후 어린잎을 채취하여 plastic grinder를 이용하여 분쇄하였다. Genomic DNA는 식물 Genomic DNA prep kit (Solgent, Korea)를 이용하여 추출하였고, 추출된 genomic DNA는 Nanodrop 1000 spectrophotometer (Thermo Scientific, Wilmington, USA)를 이용하여 정량 하였다(Lee et al. 2022). PCR분석은 VeritiTM Dx 96-Well Thermal Cycle (Applied Biosystem, USA)를 이용하였고, PCR 반응을 위해 100 ng genomic DNA을 사용하였다. 각 10 pmol의 forward primer와 reverse primer, 1×PCR master mix solution (인터론바이오, Korea)을 사용하였다. 사용한 Primer는 Lee et al. (2024)이 보고한 문헌을 참고하여 Table 2에 표기하였으며 염기서열 정보와 primer 위치는 supplementary file에 표기하였다. PCR 조건은 94℃에서 5분간 re-denaturation을 수행한 후 denaturation 94℃에서 30초, annealing 온도는 60-68℃ 범위에서 30초, extension 72℃에서 30초 과정을 30회 반복하였다. 이후 extension을 72℃에서 5분간 진행하였다. Annealing 온도는 Table 2에 표시하였다. PCR산물은 1-3% agarose gel에서 전기영동 후 젤 이미지 시스템(Davinch-K, Korea)으로 이미지를 획득하였다(Lee et al. 2024).
UPLC 분석에 의한 밀 단백질 분석
밀 글루테닌 단백질은 Zhang et al. (2008)에 의해 보고된 추출방법을 변형하여 밀 종실 1립에서 추출하였다(Lee et al. 2023, 2024). 추출한 글루테닌 단백질은 Waters의 Alliance e2695 UPLC system (Alliance e 2695, Waters Corp., MA, USA)으로 측정하였으며 ACQUITY UPLC Peptide BEH C18 컬럼(300 A, 1.7 μm, 2.1 mm×50 mm) 과 photodiode array detector를 사용하였다. 이동상 용매는 0.1% trifluoroacetic acid가 포함된 H2O (A)와 0.1% trifluoroacetic acid가 포함된 acetonitrile (B)를 사용하였다. 샘플 주입량은 3 μL이고 유속은 0.55 μL/min이다. 용매 기울기는 21% (B)에서 47% (B)로 0 분에서 30 분간 변화를 주었고, 컬럼 온도와 샘플 온도는 각 55℃와 10℃로 하였다(Lee et al. 2023, 2024).
SDS-PAGE 분석에 의한 밀 단백질 분석
품종별로 종실 1립에서 추출한 글루테닌 단백질을 Bradford protein assay 용액(Bio-rad, USA)과 반응시켜 Multiskan Sky High Microplate spectrophotometer (Thermo Scientific, USA)를 사용하여 흡광도(595 nm)를 측정하였다. 단백질 약 10 μg을 10% SDS-PAGE 젤에 전기영동 후 Coomassie Brilliant Blue R 250 (Bio-rad, USA) 염색 시약으로 염색하였다(Lee et al. 2023, 2024).
Glu-1Bx 와 Glu-1By 대립 유전자 sequence alignment
Glu-1Bx 대립유전자와 Glu-1By 대립유전자의 염기서열 정보는 Lee et al. (2024)이 보고한 정보를 바탕으로 National Center for Biotechnology information (NCBI)에서 수집하였으며 accession number는 Supplementary Table 1에 표시하였다. Multiple sequence alignments는 Clustal Omega (www.ebi.ac.uk/Tools/msa/Clustalo)에서 수행하였으며 primer 위치는 Supplementary Figs. 1-3에 표시하였다.
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- 결과 및 고찰
국내 밀 품종의 Glu-1Bx 대립유전자 조성 평가
국내 육성 밀 44 품종의 Glu-B1 대립유전자좌의 대립유전자 조성을 PCR 기반 마커로 평가하였다. 밀 품종 정보, 기존에 보고된 Glu-B1 대립유전자 조성과 본 연구에서 재평가된 Glu-B1 대립유전자 조성은 Table 1에 표시하였으며 사용된 PCR 프라이머 세트(primer set, PS)는 Table 2에 표시하였다. Glu-1Bx의 대립유전자 조성은 PCR 기반 프라이머 세트(PS1-11)로 분석하였다(Table 2).
44 품종 중에 PS1에 의해 34 품종이 검출되어 34개 품종은 Glu-1Bx7 homologus (Glu-1Bx7, Glu-1Bx7*, Glu-1Bx7OE), Glu-1Bx17, 또는 Glu-1Bx14(-) 대립유전자를 포함하는 것을 알 수 있었다(Fig. 1a). 그 중에 올, 청계, 탑동, 남해, 서둔. 진품, 신미찰, 수안, 조아, 호중, 아리흑, 백찰, 은파, 고분, 안백, 조농, 신미찰1, 황금알, 태중, 중모2008은 PS2에서 금강에 비해 18 bp 결실을 보였고(Fig. 1b, Supplementary Fig. 1), Glu-1Bx17로 알려진 중모2008은 PS3에서 추가로 108 bp 결실을 보였다(Fig. 1c, Supplementary Fig. 1). 따라서 기존에 보고된 연구결과 Glu-B1b (Glu-1Bx7+Glu-1By8) 조합으로 알려진 25 품종 중에 올, 청계, 탑동, 남해, 서둔, 진품, 신미찰, 수안, 조아, 호중, 아리흑, 백찰과 Glu-B1c (Glu- 1Bx7+Glu-1By9) 조합인 은파, 고분, 안백, 조농, 신미찰1, 황금알, 태중의 Glu-1Bx 대립유전자는 Glu-1Bx7이 아닌 Glu- 1Bx7*임을 알 수 있었다. 그리고 중모2008은 기존에 보고된 바와 일치되는 Glu-1Bx17임을 알 수 있었다. PS4에서 18 bp 결실을 보이는 품종은 없어서 국내 밀 품종에는 Glu-1Bx14(-) 대립유전자를 포함하는 품종은 없었다(Fig. 1d, Supplementary Fig. 1). 그리고 PS5에서 프로모터 영역에 43 bp 삽입을 보이는 품종도 없어서 국내에서 육성하는 밀에는 Glu-1Bx7OE 대립유전자를 포함하고 있지 않음을 알 수 있었다(Fig. 1e. Supplementary Fig. 2). 국내 밀 조은, 조품, 연백, 백중, 적중, 수강, 다중, 조중, 조한은 PS6에서 Glu-1Bx13 특이적으로 검출되었고, PS7에서 프로모터 영역에 54 bp의 결실을 보여 기존에 알려진 정보와 동일하게 Glu-1Bx13 임을 알 수 있었다(Figs. 1f-1g, Supplementary Figs. 1-2).
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Fig. 1. PCR analysis of Glu-1Bx alleles in 44 domestic wheat cultivars. The variety numbers above the figure are the same as in Table 1. Arrows indicate indels. DM, DNA size marker; PS, primer set.
우주밀은 Glu-1Bx가 null로 알려져 있으나 PS5와 PS8에서 프로모터 영역에 185 bp 삽입을 보였다(Figs. 1e-1h, Supplementary Fig. 2). 프로모터에 185 bp 삽입 가능성이 있는 대립유전자는 Glu-1Bx6, Glu-1Bx14(+), 또는 Glu-1Bx20이다(Geng et al. 2014). PS10에서 특이적인 PCR 생산물을 보여 Glu-1Bx20일 가능성을 보였고(Fig. 1i), PS11에서 검출되는 PCR product는 없어서 Glu-1Bx6은 아님을 알 수 있었다(Fig. 1j). 국내 밀 계통인 수원28 및 수원42는 Glu-1Bx20+ Glu-1By20 대립유전자 조성을 포함 하는 것으로 보고되었다(Lee et al. 2024). 따라서 우주 밀이 Glu-1Bx20 대립 유전자를 포함하는지 조사하기 위해 PS8-10을 사용하여 수원28 및 수원42와 비교하였다. 우주밀은 Glu-1Bx20 대립유전자를 포함하는 수원28 및 수원42와 같은 패턴을 보여 Glu-1Bx 대립유전자가 Glu-1Bx20 임을 추정할 수 있었다(Fig. 2).
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Fig. 2. PCR analysis of Glu-1Bx allele in Wooju. Detection of PCR products by PS8 (a), PS9 (b), PS10(c). DM, DNA size marker; PS, primer set.
국내 밀 품종의 Glu-1By 대립유전자 조성 평가
Glu-1By의 대립유전자 조성을 PS12-17로 분석하였다(Table 2, Fig. 3). 이전 연구결과에서 Glu-1By8은 두가지 프라이머 세트에서 특이적으로 검출이 되는데 PS12에서는 Glu-1By8 특이적인 PCR 생산물이 검출되고, PS13에서는 Glu-1By8만 특이적으로 검출되지 않았다(Lee et al. 2024). 올, 그루, 다홍, 청계, 탑동, 남해, 우리, 올그루, 알찬, 금강, 서둔, 새올, 진품, 밀성, 조경, 다분, 한백, 수안, 고소, 조아, 호중, 백강, 새금강은 PS12에서 Glu-1By8 특이적으로 검출되었고(Fig. 3a), PS13에서는 PCR 산물을 보이지 않았다(Fig. 3b). 따라서 위의 23 품종은 Glu-1By8임을 알 수 있었다. 그리고, 은파, 고분, 안백, 조농, 신미찰1, 황금알, 태중은 PS14와 PS15에서 45 bp 결실을 보여 Glu-1By9임을 보였다(Figs. 3c-3d, Supplementary Fig. 3). 조농은 이전 연구에서 Glu-B1 유전자좌의 대립유전자 조성이 Glu-1Bx7+Glu-1By8로 보고되었다가(Park et al. 2011, Lee et al. 2013) 다시 Glu-1Bx7+Glu-1By9 로 수정되었다(Jang et al. 2017). 그러나 본 연구결과에서 조농의 Glu-1Bx의 대립유전자 조성은 Glu-1Bx7*로 판별되어 Glu-B1 대립유전자 조성은 Glu-1Bx7*+ Glu-1By9임을 알 수 있었다. 그리고 조은, 조품, 연백, 백중, 적중, 수강, 다중, 조중, 조한은 PS16에서 Glu-1By16 특이적으로 검출되었고, 중모2008은 PS17에서 Glu-1By18 특이적으로 검출되어 Glu-1By 대립유전자가 각각 Glu-1By16과 Glu-1By18임을 알 수 있었으며 기존에 보고된 정보와 일치하였다(Figs. 3e-3f).
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Fig. 3. PCR analysis of Glu-1By alleles in 44 domestic wheat cultivars. The variety numbers above the figure are the same as in the Table 1. DM, DNA size marker; PS, primer set. Arrows indicate indels.
Glu-1By8* 대립유전자의 sequence 정보는 등록되지 않아 SNP 마커로 개발되지 않았지만 Glu-1By8 특이적으로 검출되지 않으며 Glu-1By9 검출 마커에서 45 bp Indel을 보이지 않고, Glu-1By16, Glu-1By18과 Glu-1By15/20으로도 검출되지 않는 대립유전자는 Glu-1By8*로 제시되었다(Lee et al. 2024). 따라서 신미찰, 아리흑, 백찰 3개 품종은 Glu-1By8* 로 추정된다. 백찰은 Glu-1Bx7+Glu-1By8* 로 보고되었고(Jang et al. 2017), 신미찰은 이전 연구에서 Glu-B1 유전자좌의 대립유전자 조성이 Glu-1Bx7+Glu-1By8로 보고되었다가(Park et al. 2011, Lee et al. 2013) 다시 Glu-1Bx7+ Glu-1By8* 로 수정되었다(Jang et al. 2017). 그러나 본 연구에서 아리흑, 백찰, 신미찰의 대립유전자 조성은 Glu-1Bx7*+ Glu-1By8*로 판별되었다. 그리고 우주밀은 PS14-15에서 45 bp 삽입을 보여 Glu-1By20으로 추정된다(Supplementary Fig. 3).
UPLC 분석에 의한 국내 밀 품종의 HMW-GS 단백질 분석
Glu-1Bx와 Glu-1By 유전자좌의 대립유전자 조성이 기존에 알려진 정보와 다른 20 품종의 글루테닌 단백질 조성을 UPLC로 분석하였다(Fig. 4). 금강과 비교했을 때 19 품종의 Glu-1Bx7*은 Glu-1Bx7에 비해 retention time이 평균 1초정도 길었으나 쉽게 구별이 되지는 않았다. Glu-1By8*는 Glu-1Dx보다 먼저 추출되고 Glu-1By8은 Glu-1Dx보다 늦게 추출되어 UPLC 분석에서 구별이 가능하였고, PCR 기반 marker로 판별한 결과와 일치하였다. 이전 연구결과에서 Glu-A1의 대립유전자가 Glu-1Ax1 또는 Glu-1Ax2*일 때 Glu-1Bx7*+Glu-1By8과 Glu-1Bx7*+Glu-1By8*의 Glu-score는 동일하게 3점으로 품질에서의 차이는 크지 않을 것이라 추측된다(Vyhnanek et al. 2013).
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Fig. 4. Measures of Glu-1Bx and Glu-1By expression in 21 domestic wheat cultivars using ultra performance liquid chromatography. Retention times (RTs) were determined for each peak in the HMW-GS region. The Glu-1Bx and Glu-1By alleles are shown in blue. AU, arbitary units; HMW-GS, high-molecular-weight glutenin; LMW-GS, low-molecular-weight glutenin.
PCR 마커로 Glu-1Bx20+Glu-1By20으로 추정된 밀 품종 우주는 UPLC 분석에서도 Glu-1By20의 위치와 함께 Glu-1Bx20 위치에서도 피크가 관찰되어 Glu-B1 대립유전자 조성이 Glu-Bx20이 포함됨을 알 수 있었다(Fig. 4).
SDS-PAGE 분석에 의한 HMW-GS 조성 비교
기존의 결과와 다르게 판별된 국내 밀 20 품종과 대조구로 금강밀의 HMW-GS 조성을 SDS-PAGE로 분석하였다. 금강과 비교했을 때 7 품종의 Glu-1Bx7*와 Glu-1Bx7 단백질 크기가 서로 유사하였고 Glu-1By8과 Glu-1By8*의 단백질 크기도 유사하여 SDS-PAGE로 구별할 수 없었다(Fig. 5). 그러나 Glu-1Bx20+Glu-1By20 유전자 발현은 UPLC 분석에서 단백질 크기에 따라 확인할 수 있었다(Fig. 5). 따라서 우주밀은 Glu-1B 유전자좌의 대립유전자 조성이 PCR 기반 마커 분석, UPLC 분석과 SDS-PAGE 분석으로 Glu-1Bx20+Glu-1By20임을 알 수 있었다.
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Fig. 5. Measures of Glu-1Bx and Glu-1By expression in 21 domestic wheat cultivars by SDS-PAGE. PM, protein size marker; HMW-GS, high-molecular-weight glutenin subunit; LMW-GS, low-molecular-weight glutenin subunit.
국내 밀 품종의 HMW-GS Glu-1B 대립유전자 조성
국내 밀 44 품종의 HMW-GS 유전자 조성을 재평가한 결과 19 품종의 Glu-1Bx7이 Glu-1Bx7*로, 1 품종의 Glu-1By8이 Glu-1By8*로 판별되었다. 따라서 Glu-1Bx7+Glu-1By8 조성이 14 품종, 다음으로 Glu-1Bx7*+Glu-1By8 조성과 Glu- 1Bx13+Glu-1By16 조성이 9 품종, Glu-1Bx7*+Glu-1By9 조성이 7 품종, Glu-1Bx7*+Glu-1By8*가 3 품종이며 Glu-1Bx17+ Glu-1By18 조성과 Glu-1Bx20+Glu-1By20 조성이 각 1 품종이었다(Table 3). Glu-1Bx7+Glu-1By8, Glu-1Bx7*+Glu-1By8, Glu-1Bx13+Glu-1By16, Glu-1Bx7*+Glu-1By9의 4 가지 조성이 전체의 89%를 차지하며 기존의 보고와 다르게 Glu- 1Bx7+Glu-1By9와 Glu-1Bx7+Glu-1By8*의 대립유전자 조성은 포함하지 않았다(Table 1, Table 3).
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- 결론
본 연구에서는 국내 육성 밀 44개 품종의 HMW-GS Glu-B1의 유전자 조성을 PCR 기반 마커로 재평가하였다. 이전 연구에서 알려진 Glu-B1 대립유전자 조성은 Glu-1Bx7+Glu-1By8이 24 품종, Glu-1Bx7+Glu-1By8*가 2 품종, Glu-1Bx7+Glu-1By9가 7 품종, Glu-1Bx13+Glu-1By16이 9 품종, Glu-1Bx17+Glu-1By18 조성과 Glu-1By20 조성이 각 1 품종이었다. 그러나 올, 청계, 탑동, 남해, 서둔. 진품, 신미찰, 수안, 조아, 호중, 아리흑, 백찰, 은파, 고분, 안백, 조농, 신미찰1, 황금알, 태중의 Glu-1Bx 대립유전자가 Glu-1Bx7이 아닌 Glu-1Bx7*로 판별되어 Glu-1Bx7+Glu-1By9조성을 포함하는 품종은 없었으며, 기존의 보고와 다르게 Glu-1Bx7+Glu-1By8*조성도 포함되지 않았다. Glu-1Bx7과 Glu-1Bx7*는 UPLC와 SDS-PAGE 결과에서도 크기 차이로 구별하기 어려웠으나 PCR 기반 마커로는 판별이 가능하였다. Glu-1By8과 Glu-1By8* 대립유전자는 PCR 기반 marker와 UPLC 분석으로 구분할 수 있었으나 SDS-PAGE에서 단백질 크기로는 구별이 되지 않았다. 우주는 Glu-1Bx 대립유전자가 null로 보고되었지만 프로모터 영역에서 185 bp 삽입을 보였으며 Glu-1Bx14(+)/20검출 마커로 특이적인 PCR 밴드를 보였다. 그리고 UPLC와 SDS-PAGE에서 Glu-1Bx20이 검출되어 Glu-B1의 대립유전자 조성이 Glu-1Bx20+Glu-1By20임을 알 수 있었다. PCR 기반 마커로 기존에 UPLC 분석과 SDS-PAGE로 구별하기 힘들었던 대립유전자 조성을 빠르고 정확하게 판별할 수 있었다. 하지만 증가하고 있는 대립유전자의 다형성을 모두 판별하기에는 한계가 있으며 PCR로 구별이 안되는 경우도 있어서 판별의 정확성을 위해 여러 분석 방법을 통한 검정이 함께 이루어 져야 할 것이다.
- 적요
HMW-GS의 조성이 단백질 특성과 제빵특성에 중요하며 Glu-B1 유전자좌의 대립유전자는 Glu-1Bx 타입과 Glu-1By 타입으로 구성된다. 기존에 보고된 국내 밀 44개 품종의 Glu-B1의 대립유전자 조성은 Glu-B1b (Glu-1Bx7+Glu-1By8) 조합이 가장 많았고, 다음으로 Glu-B1f (Glu-1Bx13+Glu-1By16)와 Glu-B1c (Glu-1Bx7+Glu-1By9) 순으로 보고되었다. 최근에 PCR 기반 마커 개발로 국내 밀 고분, 은파와 안백의 Glu-B1c (Glu-1Bx7+Glu-1By9)조성이 Glu-B1u (Glu-1Bx7*_ Glu-1By9)로 판별됨에 따라 국내 밀 44 품종의 Glu-B1의 대립유전자 조성을 재평가하고자 하였다. 기존에 보고된 국내 일부 밀 품종의 Glu-1Bx7과 Glu-1By8이 Glu-1Bx7*와 Glu-1By8*로 판별되었다. 그리고 우주는 Glu-1Bx20이 포함되어 있었으며, Glu-B1c (Glu-1Bx7+Glu-1By9)조성을 가진 국내 밀 7 품종은 모두 Glu-B1u (Glu-1Bx7*+Glu-1By9)로 판별되었다. 이 연구에서 수행한 국내 밀 44 품종들의 HMW-GS Glu-B1 유전자좌의 대립유전자 조성의 정확한 판별로 국내 밀 품질 분석의 정확성에 기여할 것이라 판단된다.
- 보충자료
본문의 Supplementary Table 1과 Figs. 1-3은 한국육종학회지 홈페이지에서 확인할 수 있습니다.
kjbs-56-3-257-supple.pdf
- 사사
본 연구는 2024년도 농촌진흥청 국립식량과학원 전문연구원 과정 지원사업과 농촌진흥청 연구사업(가공 용도별 밀 품종개발 및 육종효율 증진연구(4단계), 과제번호: PJ016771052024)에 의해 이루어진 것임.
- Supplementary information
Supplementary File
- References
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