배추 유전체의 3배수체 구조 복잡성 때문에 정밀도가 높은 clone-by-clone 방식을 채택하여 분석하였다. 이 방법은 평균 \(120 \mathrm{kbp}\) 이상의 BAC 클론으로 구성된 최소중첩경로를 기반으로 하며, 유전지도, 물리지도 및 세포유전학적 분석을 통합한다. 각 염색체의 seed BAC을 기준으로 서열을 연장하여 연결하는 전략이며, 배추의 BAC 클론들을 선별하여 애기장대의 유전자 지역과 비교하고, 배추 염색체에 배치하여 seed BAC으로 선정하였다.
<h1>배추 유전체 염기서열</h1> <h2>유전자 지역 염기서열 분석 전략</h2> <p>배추과 작물은 동서양을 막론하고 경제적, 사회적으로 중요한 작물일 뿐만 아니라 식물과학의 관점에서도 복잡한 배수체 진화와 분화 연구를 위하여 애기장대 이후의 모델로서 차지하는 비중이 크기 때문에 배추의 유전자 지역의 완성도 높은 염기서열 및 구조 분석은 의미가 크다. 유전체 해독에는 clone-by-clone 방법과 WGS 방법이 각각의 장단점을 가지고 병행되어 왔는데, 우리는 (엄밀히 말해 BrGSP는 협의에 의하여) 배추 유전체의 3 배수체 구조의 복잡성 때문에 시간과 비용면에서 다소 불리하지만 분석 결과의 정밀성이 훨씬 높은 clone-by-clone 유전체 해독 전략을 선택하였다. Clone-by-clone 전략은 통상적으로 평균 \( 120 \mathrm{kbp} \) 이상의 BAC 클론으로 이루어진 완성도 높은 최소중첩경로 (minimum tiling path)를 기반으로 진행되는데, 이는 유전지도와 물리지도 및 세포유전학적 분석을 종합하여 만들 수 있다.</p> <p>한편, Yang 등 (2006)은 배추에는 특별히 유사한 (home-ologous) 염색체 지역이 많고, 이들 지역에서 선택된 BAC 클론들의 염기서열을 분석한 결과, 매 \( 3-4 \mathrm{kbp} \) 마다 유전자가 존재하는 높은 밀도의 유전자 분포를 보일 뿐만 아니라 각 지역 간의 대응 유전자의 염기서열 유사성이 \( 82 \% \) 이상으로 매우 높다는 보고를 하였다. 따라서 중기와 태사기 염색체를 사용한 다양하고 정밀한 FISH 분석을 통하여 일부 염기서열 만으로는 확정할 수 없는 BAC 클론들의 물리적 위치를 실험적으로 검증하고 결정하는 과정이 반드시 필요하다. 또한 양배추 유전체에 대한 WGS 염기서열 \( 0.44 \mathrm{X} \) 를 분석한 결과 전이인자 염기서열이 예상 밖으로 많이 생산되기도 하였다 (Zhang and Wessler 2004; Ayele et al. 2005). 따라서 clone-by-clone 전략을 통해 배추 유전체를 해독할 경우 효율성과 정확성이 높을 것으로 사료된다.</p> <h2>비교유전체 분석에 근거한 seed BAC 선발</h2> <p>Clone-by-clone 전략은 각 염색체별 seed BAC 을 기점으로 서열을 신장하여 연결하는 전략이므로 우선 seed BAC 을 다수 확보하는 것이 중요하다. 애기장대의 유전자 지역이 배추 유전체에 기본적으로 3 배수화되어 분포한다는 사실에 근거하여, 배추의 BES와 애기장대의 유전체 서열을 비교하여 애기장대 진정염색질 영역을 최대한 커버하면서 최소 중첩하도록 배추BAC 클론들을 선발하고, 이들을 분자마커를 이용하여 배추 염색체에 위치시켜서 seed BAC 으로 선발하였다 (그림 2). 이러한 전략을 바탕으로 약 46,000 개 배추 BAC클론의 BES 를 애기장대와 BLASTZ 분석하였다. 이 때 각 BES 가 \(<\mathrm{E}^{-6} \) 조건에서 가장 유사성이 높은 애기장대 염기서열 한 곳만 선정하도록 한 후, BAC 클론의 양쪽 BES 가 애기장대의 동일 염색체에서 \( 30-500 \mathrm{kbp} \) 이내에 올바른 방향을 갖는 클론 4,647개를 선발 정리하였다 (Yang et al. 2005). 이들 BAC 클론은 애기장대 유전자 지역 약 \( 93 \mathrm{Mbp} \) 를, 즉 전체 유전체의 약 \( 78 \% \) 또는 유전자 지역의 약 \( 92 \% \) 에 해당하는 부분을 커버하였다. 선발된 BAC 클론을 대상으로 BAC-FISH 및 BES 를 이용한 STS mapping을 통하여 배추 염색체 상의 위치를 결정하면 염기서열 시작을 위한 seed BAC 을 확보하게 된다. 배추 유전체는 애기장대에 비하여 약 \( 70 \% \) 정도로 위축되었기 때문에 평균 \( 120 \mathrm{kbp} \) 크기의 배추 BAC 클론은 애기장대 약 \( 165 \mathrm{kbp} \) 에 해당하므로 이론적으로 약 600 개의 배추 BAC 클론은 애기장대 유전자 지역 유전체 약 \( 100 \mathrm{Mbp} \) 를 커버할 수 있다. 2008 년 중반까지 우리는 589 개의 최소 중첩되는 BAC 클론을 선발하고 염기서열 분석하여 배추 염색체에 mapping 하였다 (Mun et al. 2009). 한편 분석된 BAC 의 mapping에는 추가적인 FISH 분석과 물리지도 contig 정보가 이용되기도 하였다 (그림 2). 이들 seed BAC 염기서열의 총 길이는 \( 65.8 \mathrm{Mbp} \) 였는데, 실제로는 애기장대의 유전자 영역 \( 75.3 \mathrm{Mbp} \) 를 커버하였다. Seed BAC 및 물리지도와 BES 정보를 통합 제공하는 배추 유전자 영역의 contig \( 160 \mathrm{Mbp} \) 는 각 염색체별로 seed BAC 으로부터 염기서열을 신장하여 완성하는데 사용되었다. 분석된 seed BAC 의 염기서열 자료는 국립농업과학원 배추 유전체 웹사이트에서 열람할 수 있다.</p>