본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

동아시아 재래종 밀(Triticum aestivum L.) 유전자원의 고분자 글루테닌 조성과 숙기 특성 평가

Evaluation of East Asian Landrace Wheat Revealed by High Molecular Weight Glutenin and Maturity Period

정연주|오세종|최유미|이명철|허온숙|고호철|현도윤|이수경
한국육종학회 (The Korean Society of Breeding Science)|2015.09|한국육종학회지 (KOREAN JOURNAL OF BREEDING SCIENCE)|제47권 제3호|pp. 264-275|DOI http://dx.doi.org/10.9787/KJBS.2015.47.3.264

0

조회

0

다운로드

1

인용

0

참고문헌

키워드

KoreaJapanWheatChinaLandraceGenetic resourcesEarly maturityHMW-gluteninGlu-1 score
주제분류농학

초록

본 연구는 국립농업과학원 농업유전자원센터와 일본 NIAS 가 보유하고 있는 밀 유전자원 중 한국, 일본, 중국원산 밀 재래종 유전자원 486자원을 대상으로, 국내 적응성판별을 위한성숙기 특성과 제빵 특성평가를 위하여 분자마커와 SDS-PAGE 를 이용하여 고분자글루테닌 조성을 분석하였으며, 또한 이에대한 원산지별 유전적 다양성을 조사하고 유용자원을 선발하였다. 결과는 다음과 같다. 첫째, SDS-PAGE와 DNA marker 를 이용한 고분자글루테닌 분석결과 기존의 보고와 조성패턴이 일치하는 자원은 전체의 381자원으로 78.6%이고, 이중24자원은(5.6%)는 재래종 유전자원 특성상 불균일성으로 인해 한 allele에 중첩된 band pattern을 보이는 자원이었으며, 13자원(3.2%)은 기존보고에서 볼 수 없는 새로운 band pattern 을 보이는 자원으로 비슷한 유형별로 그룹화해 추후 DNA sequencing 분석이 필요할 것으로 생각된다. 둘째, 한국과 일본 자원의 경우 Glu-A1과 Glu-B1 locus에서 Glu-A1c (null) 와 Glu-B1b (7+8) allele이 가장 높은 빈도를 보였으나, 중국자원의 경우 Glu-A1a (2 * )와 Glu-B1c (7 * +9)가 가장 높은 빈도를 보여 그 양상이 달랐다. 셋째, Glu-B1d (6+8)과Glu-B1e (20), Glu-D1b(3+12), Glu-D1c(4+12)는 한국자원만 가지고 있는 특이 allele이었고, Glu-B1f (13+16)과Glu-D1e (2+10)의 경우 오직 중국자원만 가지고 있는 독특한 allele로서 원산지별로 고유한 allele이 존재하였다. 넷째, 고분자 글루테닌 subunit 조합을 기준으로 하여 PIC 및UPGMA 분석을 통해 유전적 다양성을 분석한 결과 중국자원(PIC value 0.53)의 경우 한국, 일본 자원(PIC value 0.35) 보다 유전적 다양성이 높은 것으로 나타났다. 또한 UPGMA tree상 한국, 일본의 유전자원 대부분이 Group I 에 속하는것과 달리 중국자원의 대부분은 GroupⅡ에 속해 양국과는구별되는 특성을 보였다. 다섯째, 총 291자원에 대한 Glu-1점수평가를 실시한 결과, 총 26자원이 10점 만점 자원이었다. 이중 중국원산 자원이 23자원, 한국원산 자원은 3자원이었다. 선호되는 allele인 Glu-D1d를 가진 자원은 만점 자원을 제외하고 총 16점이 있었다. 또한 전체 자원 중에는 6점의 자원이147자원으로 가장 많았고, 8점 이상의 비교적 우수한 조성의자원은 84자원이었다. 여섯째, 선발된 만점 자원의 출수기, 성숙기를 조사한 결과, 6월 상순 이전에 성숙한 자원은 16자원으로 특히 이중 3자원(K151847, K151865, K151962)은 극조숙성인 국내품종들의 숙기와 비슷한 5월 하순 성숙해 특히 이용가능성이 높을 것으로 기대된다.

Abstract

This study is to raise the utilization of genetic resources of wheat (Triticum aestivum L.) landrace from East Asia (Korea, Japan, and China) by evaluating genetic variation related to end use quality concerned to bread making quality and early maturity, two very important characteristics of Korean wheat cropping system. To clarify the allelic variation of Glu-1 loci which decides HMW glutenin subunit composition, SDS-PAGE and DNA marker analysis were conducted by using 485 East Asian landrace wheat accessions in National Agrobiodiversity Center, RDA and NIAS genebank. And useful accessions getting full mark of glu-1 score and early maturity were selected to enhance the utilization of genetic resources to Korean wheat breeding. In this study, wheats from China showed the distinct characteristic. Whereas Glu-A1c (null) and Glu-B1b (7+8) allele are the most frequent in Korean and Japanese accessions, Glu-A1a (2*) and Glu-B1c (7*+9) are the most in Chinese accessions. When it comes to unique composition, Glu-B1f (13+16) and Glu-D1e (2+10) subunits are only in Chinese resources. Glu-B1d (6+8), Glu-B1e (20), Glu-D1b (7+8), and Glu-D1c (4+1) subunits are only in Korean resources. The accessions from China also has high PIC value (0.53) compared to ones from Korea (0.35) and Japan (0.35). Grouping by UPGMA analysis of combination of Glu-1 allele, most accessions from Korea and Japan are in the same group, but most Chinese ones were distinguished as the distinctive group. The evaluation of bread baking quality by Glu-1 scoring system, 26 accessions got full marks. Among them, 16 accessions from China were also matured before early June, suitable to Korean cropping system. Especially, 3 accessions (K151847, K151865, K151962) had very early maturity, matured in late May. These genetic resources, having good gluten composition and early maturity, are expected to widely be used for Korean wheat breeding.

참고문헌 (39)

  1. Ahn JH, "Evaluation of genetic variation at glutenin loci in Korean wheat landraces using allele-specific DNA markers", Plant Genet. Resour.-Charact.Util, 12, pp.353~356 (2014)
  2. Borlaug NE, "Wheat breeding and its impact on world food supply. vol.1335" (1968), Australian Academy of Science
  3. Cornish GB, "Gliadin and Glutenin: the unique balance of wheat quality", pp.243~280 (2006), Am. Assoc. Cereal Chem
  4. Dellaporta SL, "A plant DNA minipreparation: versionⅡ", Plant Mol. Biol. Rep, 1, pp.19~21 (1983)
  5. D’Ovidio R, "The low-molecular-weight glutenin subunits of wheat gluten", J. Cereal Sci, 39, pp.321~339 (2004)
  6. Gianibelli MC, "Biochemical, genetic, and molecular characterization of wheat glutenin and its component subunits", Cereal Chem, 78, pp.635~646 (2001)
  7. Gupta RB, "Two-step one-dimensional SDS-PAGE analysis of LMW subunits of glutenin", Theor. Appl. Genet, 80, pp.65~74 (1990)
  8. Jackson EA, "Proposal for combining the classification systems of alleles of Gli-1 and Glu-3loci in bread wheat (Triticum aestivum L.)", J. Genet. Breeding, 50, pp.321~336 (1996)
  9. 진현정, "일본 밀 자급도 상승 원인에 관한 분석", 식품유통연구, 28(3), pp.79~109 (2011), 한국식품유통학회
  10. Khan K, "Wheat grain protein", pp.223~278 (2009), Am. Assoc. Cereal Chem
  11. Kihara H, "Discovery of the DD-analyser, one of the ancestors of Triticum vulgare", Agric. Hortic, 19, pp.13~14 (1944)
  12. Lawrence GJ, "Dough quality of biotypes of eleven Australian wheat cultivars that differ in High-Molecular-Weight glutenin subunit composition", J. Cereal. Sci, 6, pp.99~101 (1987)
  13. 이종열, "국내 밀 품종의 2차원 전기영동 분석을 통한 고분자 글루테닌 분석", 한국육종학회지, 45(3), pp.240~252 (2013), 한국육종학회[DOI]
  14. 이종열, "밀의 저분자 글루테닌 서브유닛 단백질", 한국육종학회지, 46(4), pp.342~352 (2014), 한국육종학회[DOI]
  15. Lei ZS, "Y-type gene specific markers for enhanced discrimination of high-molecular weight glutenin alleles at the Glu-B1 locus in hexaploid wheat", J. Cereal. Sci, 43, pp.94~101 (2006)
  16. Liu K, "PowerMarker: Integrated analysis environment for genetic marker data", Bioinformatics, 21, pp.2128~2129 (2005)
  17. Liu L, "Comparison of low molecular weight glutenin subunits identified by SDS-PAGE, 2-DE, Maldi-TOF-MS and PCR in common wheat", BMC plant Biol, 10, pp.124~ (2010)
  18. Liu S, "New DNA markers for high molecular weight glutenin subunits in wheat", Theor. Appl. Genet, 118, pp.177~183 (2008)
  19. Liu Y, "Genetic diversity of HMW glutenin subunit in Chinese common wheat (Triticum aestivum L.) landraces from Hubei province", Genet. Resour. Crop Evol, 54, pp.865~874 (2007)
  20. Ma W, "Multiplex PCR typing of high molecular weight glutenin alleles in wheat", Euphytica, 134, pp.51~60 (2003)
  21. McFadden ES, "The origin of Triticum spelta and its free threshing hexaploid relatives", J. Hered, 37, pp.107~116 (1946)
  22. McIntosh RA, "Proc.9th Int. Wheat genetic symposium vol.5", pp.1~236 (1998), University of Sakatchewan, University Extension Press
  23. Ministry of Agriculture, "Key statistics of agriculture, forestry, livestock and food", 282~294 (2014)
  24. Moczulski M, "Multiplex PCR identification of wheat HMW glutenin subunit genes by allele-specific markers", J. Appl. Genetics, 44, pp.459~472 (2003)
  25. Nakamura H, "Allelic variation in high-molecular-weight glutenin subunit loci of Glu-1 in Japanese common wheats", Euphytica, 106, pp.131~138 (1999)
  26. Nakamura T, "Rapid classification of partial waxy wheats using PCR based markers", Genome, 45, pp.1150~1156 (2002)
  27. Nei M, "Analysis of gene diversity in subdivided populations", Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 70, pp.3321~3323 (1973)
  28. 박철수, "SDS-PAGE 및 PCR 을 활용한 국산 밀 품종의 글루텐닌 조성 분석", 한국육종학회지, 44(3), pp.245~257 (2012), 한국육종학회
  29. Payne PI, "Genetics of wheat storage proteins and the effect of allelic variation on bread-making quality", Ann. Rev. Plant Physiol, 38, pp.141~153 (1987)
  30. Payne PI, "Structural and genetical studies on the High-molecular-weight subunits of wheat glutenin", Theor. Appl. Genet, 60, pp.229~236 (1981)
  31. Payne PI, "Control by homologous group I chromosomes of the high-molecularweight subunits of glutenin, a major protein of wheat endosperm", Theor. Appl. Genet, 58, pp.113~120 (1980)
  32. Payne PI, "The relationship between HMW glutenin subunit composition and bread-making quality of British-grown wheat varieties", J. Sci. Food. Agric, 40, pp.51~65 (1987)
  33. Rudd JC, "Host plant resistance genes for Fusarium head blight", Crop Sci, 41, pp.620~627 (2001)
  34. The Analysis Standard of Research and Investigation for Agricultural Science Technology, "Rural Development Administration", ~ (2003)
  35. The Analysis Standard of Research and Investigation for Agricultural Science Technology, "Rural Development Administration", ~ (2012)
  36. Rural Development Administration, "Farming Standards Handbook: wheat. In: Kang CS, Kim KH, Kim YJ, Jung YG, Kang MS", 70~71 (2011)
  37. Takata K, "Difference in combination between Glu-B1 and Glu-D1 alleles in bread-making quality using near-isogenic lines", Food Sci. Technol. Res, 9, pp.67~72 (2003)
  38. Wieser H, "Chemistry of glutenin proteins", Food Micro, 24, pp.115~119 (2007)
  39. Zohary D, "Domestication of plants in the world. The origin and spread of cultivated plants in west Asia, Europe and the Nile valley" (1993), Clarendon Press

관련 논문AI추천

국내 밀 품종의 2차원 전기영동 분석을 통한 고분자 글루테닌 분석강천식, 김민숙, 김영미, 김영태, 김주형, 김효정, 박철수, 안상낙, 이종열, 임선형, 하선화한국육종학회 · 한국육종학회지2013 · 제45권 제3호PCR 마커를 이용한 국내 밀 품종의 고분자 글루테닌 Glu-B1 대립유전자 조성 평가강천식, 김경민, 윤미라, 이명희, 장기창, 최명구, 최창현한국육종학회 · 한국육종학회지2024 · 제56권 제3호PCR 마커를 이용한 국내 밀 품종의 고분자 글루테닌 GLU-A1과 GLU-D1 대립유전자 조성 평가강천식, 김경민, 김민주, 이명희, 이정희, 최창현한국육종학회 · 한국육종학회지2025 · 제57권 제4호SDS-PAGE 및 PCR 을 활용한 국산 밀 품종의 글루텐닌 조성 분석강천식, 김경훈, 박철수, 신상현한국육종학회 · 한국육종학회지2012 · 제44권 제3호밀 유전자원의 단백질 특성 분석 및 글루텐 단백질 조성 평가강천식, 고종민, 김경민, 김경훈, 박진희, 손재한, 손지영, 이고은, 이명희, 최준용, 최창현한국육종학회 · 한국육종학회지2022 · 제54권 제4호국내 밀 품종의 글리아딘 및 Spa 유전자 평가강천식, 김지은, 박철수, 윤영미, 이종열, 조성우한국육종학회 · 한국육종학회지2016 · 제48권 제3호

이 간행물의 다른 논문 (21건)

유럽연합 식물신품종보호제도에 대한 고찰고희종, 소은희, 최근진, 박찬웅pp. 173-182양배추 육성계통을 이용한 시들음병 저항성과 FocBo1 유전자 발현과의 관계 분석박정미, 문주연, 박은지, 김미리pp. 183-191Hypo-, Hyper-tetraploid 포도의 수체생육 및 과실특성박성민, 박영식, 허재윤, 엄남용, 방순배pp. 192-198찰벼 품종별 찰떡의 찰기 관련 전분 및 호화 특성김미정, 조준현, 곽지은, 김보경, 윤미라, 김욱한, 양창인, 이점식, 이춘기, 전재범, 이정희pp. 199-208콩 유전자원의 지방함량과 지방산조성 평가 및 유용자원의 선발이구환, 김홍식, 이정동, 손은호, 윤건식, 장은규, 황세구, 송항림pp. 209-218
원문 보기