아시아 및 아프리카 원산 참깨(Sesame indicum L.) 유전자원의 농업형질과 리그난 함량 평가
Characterization of Agronomic Traits and Evaluation of Lignan Contents in Asian and African Sesame (Sesamum indicum L.) Germplasms
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본 연구에서는 다수성 및 고리그난 참깨 품종 육성에 활용될수 있는 자원을 발굴하고자 아시아 및 아프리카 원산 참깨 165자원을 대상으로 농업형질 조사와 리그난 함량 분석을 수행하였다. 그 결과, 참깨 유전자원은 다양한 농업형질을 보였으며, 세사민, 세사몰린, 리그난 함량은 각각 0.5-12.6 ㎎/g, 0.1-3.5 ㎎/g, 1.1-16.1 ㎎/g의 높은 변이를 보였다. 대륙 원산에 따른농업형질을 분석한 결과, 대부분의 농업형질이 아시아 원산자원과 아프리카 원산자원 간에 차이를 나타냈다. 아시아 원산자원이 아프리카 원산자원에 비해 개화기와 성숙기가 짧고, 초삭고가 낮고, 착삭부위장이 길며, 천립중이 가벼운 특성을 보였다. 그러나 대륙 원산에 따른 리그난 함량의 차이는 보이지 않았다. 농업형질과 리그난 함량 간의 상관관계를 분석한 결과, 리그난 함량은 개화기, 초삭고 형질과 양의 상관관계를, 착삭부위장, 천립중 형질과 음의 상관관계를 보여, 수량성 관련 농업형질과 리그난 함량은 음의 상관관계를 가짐을 알 수 있었다. 농업형질과 리그난 함량에 대한 주성분 분석결과, 세 개의 주성분이전체 변이의 73.6%를 설명하였다. 대부분의 농업형질과 리그난함량이 세 개의 주성분과 높은 상관관계를 보여, 본 연구에서 평가한 농업형질 및 리그난 함량은 참깨 165자원의 다양성을 설명하는 주요인으로 판단되었다. 또한, 농업형질과 리그난 함량에대한 군집 분석 결과, 수량성이 낮고 리그난이 높은 군집 1 (67자원), 수량성이 높고 리그난 함량이 높은 군집 2 (34자원), 수량성이 군집 1과 3의 중간 정도이며 리그난 함량이 낮은 군집 3 (64자원)으로 나눌 수 있었다. 최종적으로, 참깨 165자원에 대한 농업형질 및 리그난 함량 분석 결과를 기반으로 다수성(IT29416, IT167042, K276848, K276849)및 고리그난(IT169254, IT170031, IT169250, IT154876, IT170034) 우수자원을 각각 발굴하였다. 선발된 우수자원은 다수성 및 고리그난 참깨 품종 육성 시 유용한 육종소재로 활용될 것으로 기대된다.
Abstract
Sesame (Sesamum indicum L.) is an ancient oilseed crop, which is usually cultivated for its seeds. Sesame breeding aims to achieve high seed yield and quality, along with resistance to biotic or abiotic stresses. It is estimated that sesame is originated from Asia or Africa continent. In this study, we characterized 10 agronomic traits and evaluated lignan contents in 165 sesame germplasm originated from Asia or Africa, to select high-yield or high-lignan content accessions. Sesame germplasm showed diverse phenotypes and highly variable lignan contents (sesamin: 0.5-12.6 ㎎/g, sesamolin: 0.1-3.5 ㎎/g, lignan: 1.1-16.1 ㎎/g). Based on originated continent, there are significant difference in agronomic traits, but no in lignan content. Correlation analysis revealed that yield-related agronomic traits were negatively related with lignan contents. Also, PCA analysis showed that most agronomic traits and lignan contents were principal components explaining diversity of whole sesame germplasm. Sesame germplasm was clustered into three groups based on agronomic traits and lignan contents. Finally, we selected high-yield (IT29416, IT167042, K276848, K276849) and high-lignan candidate accessions (IT169254, IT170031, IT169250, IT154876, IT170034), respectively. These accessions are expected to be valuable resources for breeding of high-yield and high-lignan contents functional cultivars.
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