많은 식물종 간에 다형성으로 특이한 분자마커 개발에 대한 연구가 필요하므로, 본 연구는 가지과의 다른 종들의 cpDNA와 비교 분석하고, 그 결과를 통해 PCR 기반의 S. demissum 특이적 분자마커를 개발한 결과를 보고하고자 한다. 다른 야생종과의 비교 분석을 통해 가지속 야생종 진화를 더 심도 깊게 연구할 수 있으며, PCR 기반의 분자마커는 감자의 품종 육성에 긍정적인 영향을 줄 수 있다.
<h1>서 언</h1> <p>Solanum demissum은 멕시코에서 자생하는 6 배체의 괴경을 형성하는 감자(Solanum tuberosum L.) 야생 종 중의 하나이다. 이 야생종은 감자에서 Phytophthora infestans에 의해 발생하는 감자 역병(late blight)에 저항성을 보여 이에 대해 가장 중요한 재료로 알려져 있으며 이미 레이스 특이적인 다수의 유전자가 재배종 감자에 도입되어 활용되었다. 이 야생 종의 EBN (Endo-sperm Balanced Number)은 4로 4 배체의 재배종 감자와 동일한 EBN을 가지고 있이 직접적인 교배를 통해 새로운 품종을 육성하는데 이용될 수 있으며, 실제 재배종 감자인 S. tuberosum과의 교잡으로 잡종 세대를 어렵지 않게 얻을 수 있었다. 이에 더해, 감자 야생종들의 유전체 구성이 유전자 및 GISH 분석 등에 의해 진화적으로 구명되었는데, AABBPP 게놈 구성으로 이질6배체로 확인된 S. hougasii를 포함한 몇몇 야생종의 경우 이질배수성인 반면 S demissum의 경우 AA 게놈 기반의 동질6배체 인 것으로 확인되었다. 하지만, 이러한 결과는 핵내 게놈 분석의 결과로 진화적 관점에서 미토콘드리아나 색소체의 게놈(cpDNA 또는 mtDNA) 분석과 관련된 연구는 거의 없어, 본 연구에서의 S. demissum 엽록체 전장 유전체의 결과는 다른 야생종과의 비교 분석을 통해 다양한 배수성을 보이는 가지속(Solanum) 야생종의 진화와 관련된 좀 더 심도 깊은 연구를 가능하게 할 것이며, S. demissum cpDNA와 다른 야생종 또는 재배종 감자 cpDNA와의 비교 분석을 통해 개발된 PCR 기반의 분자마커는 감자의 품종 육성에 기여할 수 있을 것이다.</p> <p>웅성불임이나 광합성 등과 같은 특별한 기능을 하는 유전자들로 구성되어 있는 cpDNA 및 mtDNA와 같은 세포질 유전체는 이들만의 특이한 유전체 구성을 가지고 있으며, 감자 cpDNA의 경우 A, C, S, T, W등 다섯 가지의 타입을 가지고 있으며, 대부분 재배종 감자의 경우 T 타입의 cpDNA와 함께 \( \beta \) 타입의 mtDNA를 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 또한, 보고된 감자와 감자 야생종 cpDNA의 유전적 구성 및 구조와 크기 등은 다른 식물들과 유사하게 한 쌍의 IR (Inverted Repeat)과 LSC (Large Single Copy) 및 SSC (Small Single Copy) 영역으로 4 분할 되어 있으며, 대부분의 cpDNA는 다양한 단백질, rRNA, tRNA로 코딩되는 130 여개 유전자로 구성되어 매우 유사한 것으로 알려져 있다. 하지만, 여전히 많은 식물종 간에는 cpDNA에서의 유전자 역위 및 재배치 등에 따른 SNP나 InDel과 같은 다형성이 나타나 이러한 정보를 통해 종 특이적 분자마커 개발이 가능하여 그 연구의 필요성이 여전히 존재하고 있다.</p> <p>이에 본 연구에서는 앞서 Cho에 의해 간략히 보고된 바 있는 S. demissum의 전체 cpDNA에 대해 상세 정보를 제공하며, 이와 가지과(Solanaceae)의 다른 종들의 cpDNA와 비교 분석하고 그 결과를 이용해 PCR 기반의 S. demissum 특이적 분자마커를 개발한 결과를 제공하고자 한다.</p>