본 연구에서는 배추의 스트레스 저항성을 향상시키기 위한 분자마커를 개발하였다. 특히, AOX 유전자에 초점을 맞추어 Brassica rapa ESTs 중 15개를 찾아내고 이를 기반으로 고온에 대한 저항성이 상대적으로 약한 '지부'품종과 강한 '권심'품종의 DNA 염기서열을 조사하였다. 이를 통해 4개의 insertion 또는 deletion이 확인되었고, 이를 바탕으로 4개의 공동우성 마커를 개발하였다. 이들 분자마커는 배추의 환경스트레스 저항성과 유전적 연관성을 분석하는데 유용할 것으로 예상된다.
<h1>초록 : 배추 alternative oxidase 합성 유전자와 연관된 분자마커 개발</h1> <p>작물의 수량과 품질은 저온 및 고온 스트레스에 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 배추에서의 스트레스 저항성과 연관된 분자마커를 개발하기 위하여 저온에서의 스트레스 저항성에 영향을 미치는 것으로 알려져 있는 alternative oxidase (AOX) 합성 유전자 관련 분자 마커를 개발하였다. 총 15개의 AOX 합성 유전자와 관련된 Brassica rapa ESTs를 arabidopsis AOX 합성 유전자 염기서열을 이용하여 찾을 수 있었다. 이를 이용하여 고온에서 상대적으로 약한 '지부'품종과 상대적으로 강한 '권심' 사이에서 DNA 염기서열을 조사하여 4개의 ESTs에서 insertion 또는 deletion을 찾았고 PCR로 확인 가능한 4개의 공동우성 마커를 개발하였다. 본 연구에서 개발된 분자마커는 배추 작물에서 환경스트레스 저항성과 유전적 연관성을 확인하는데 유용하게 사용될 수 있다고 기대된다.</p> <h1>서 론</h1> <p>Brassica속은 씨앗을 이용한 오일, 야채, 및 조미료로 이용되는 작물 등을 포함한다. 그 중 배추, Brassica rapa L. ( \(2n = 20 \), genome AA)는 김치의 주재료로 국내뿐 아니라 세계 시장에서도 식품영양학적 우수성을 인정받아 그 수요가 증가하고 있다. 배추는 호냉성 채소로 생육적온인 \( 20 ^ {\circ } \mathrm { C } \) 이상이 되면 생육이 약해지며 이러한 고온 스트레스는 생산량 및 품질 저하를 유발할 수 있다. 또한 재배 적온보다 기온이 낮아지면 동해를 입게 되며 작물의 생산력을 저하시키는 요인이 될 뿐만 아니라 작물종이 생산되는 지리적 위치를 제한하는 등 수확량에 영향을 미쳐 경제적 손실을 입게 한다.</p> <p>고온 또는 저온 스트레스가 작용하는 환경에서 활성산소종의 과다한 축적을 방지해 식물체의 활동을 개선하는 것으로 추측되는 기능성 유전자인 Alternative oxidase (AOX) gene은 식물에 있는 전자전달계의 일부분을 형성하는 효소이다. AOX 유전자의 발현은 저온스트레스, 활성산소종, 그리고 병원체의 침입 등에 영향을 주는 것으로 알려져 있는데 아마도 산화 스트레스의 감소를 통해 환경 스트레스에 대한 내성 향상을 강화할 것으로 추측된다. Alternative oxidase는 미토콘드리아내막에 붙어있는 필수 막단백질로 추위와 같은 스트레스가 작용하는 환경 속에서 활성 산소족의 과다한 축적을 방지함으로써 식물체의 활동을 개선할 것으로 추측된다. 고베대학의 Shigeo Takumi의 연구논문에 의하면 AOX는 스트레스를 유발하는 환경에서 모든 조직 내의 과다한 활성산소족의 형성을 방지하며 대사 작용에도 영향을 미칠 수 있는 것으로 발표하였다.</p> <p>많은 연구진들이 작물 생산성을 증가시키고 작물의 재배가능 지역을 확장 시키고자 스트레스를 유발하는 저온 또는 고온 환경에서 작물의 저항성을 개선시킨 새로운 품종 개발에 노력하고 있다. 스트레스 저항성 형질을 감수성 품종에 도입하기 위해서 많은 시간과 비용이 필요하므로 이를 극복하기 위해 고안된 것이 바로 DNA marker를 이용한 선발이다. 이러한 마커에는 단일염기다형성(single nucleotide polymorphism, SNP) 마커가 많이 사용되고 있다.</p> <p>이러한 경향에 맞춰 본 연구는 배추 내서성 육종에 적용이 가능한 스트레스 저항성 관련 분자마커개발을 위해 AOX 유전자와 관련된 다형성 분자 마커를 개발하였다. 이를 이용하여 장기적으로 저온 저항성에 직접적으로 연관된 DNA 마커 개발을 하여 환경 스트레스 저항성 배추품종개발에 기초연구 자료로 활용될 수 있다고 생각된다.</p>