볼리비아의 원산지인 Solanum acaule은 괴경을 형성하는 4배체이며, 감자(Solanum tuberosum L.)의 야생종 중 하나이다. S. acaule은 다양한 생물학적 및 비생물학적 요인에 대한 저항성을 가지고 있어, 감자 신품종 육성에 중요한 재료로 인식되고 있다. 그러나 이를 재배종 감자에 도입하기 위해서는 전통적인 교배가 어렵다. 이는 S. acaule와 재배종 감자 사이의 생리적 불화합성 때문이다. 이에 따라 S. acaule를 활용한 체세포잡종 육성에 대한 연구가 진행 중이며, 체세포융합을 통해 체세포잡종을 확보하고, 그것이 어떻게 DNA를 전달하는지 확인하기 위한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 S. acaule와 S. tuberosum을 구분할 수 있는 분자마커를 개발하는 것을 목표로 하고 있다.
<h1>서 론</h1> <p>볼리비아에 자생하는 Solanum acaule 는 감자(Solanum tuberosum L.)와 같이 괴경을 형성하는 4배체이며, 재배종 감자의 야생종 중의 하나이다(Bitter 1912; Dvořák 1983; Hawkes 1990). S. acaule 는 Phytophthora infestans에 의해 유발되는 감자역병, 감자잎말림바이러스(PLRV), 감자바이러스X (PVX), 감자바이러스Y (PVY), Potato spindle tuber viroid (PSTV)에 의한 감자걀쭉병, 감자시스트선충 등과 같은 생물학적 요인 및 서리와 같은 비생물학적 요인에 대한 저항성을 가지고 있어 감자의 신품종 육성에 중요한 재료로 인식되고 있다(Chávez et al. 1988; Chen and Li 1980; Chen et al. 1977; Estrada 1980; Ross 1986; Watanabe et al. 1994; Zoteeva et al. 2000). 이러한 유용 형질을 재배종 감자에 도입하기 위해서는 전통적인 육종법인 교배를 통한 방법을 이용하는 것이 보편적이나 본 연구에 사용된 야생종인 S. acaule 는 EBN (Endosperm Balanced Number)이 2로 재배종 감자의 EBN 4와의 차이로 인해 발생하는 생리적인 불화합성으로 직접적인 교배로 품종을 육성하는 것이 불가능하다(Cho et al. 1997; Hawkes 1990; Ortiz and Ehlenfeldt 1992; Spooner et al. 2014). 따라서, 야생종과 재배종 감자의 원형질체를 분리하고 이를 융합하는 방법으로 종간의 생리적 장벽을 극복하는 방법이 이용될 수 있다(Bidani etal. 2007; Nouri-Ellouz et al. 2016). 이러한 체세포잡종의 육성은 S. acaule와 S. tuberosum 간에 성공적으로 이루어진 것을 포함하여(Rokka et al. 1998; Yamada et al. 1998), S. brevidens, S. commersonii, S. nigrum, S. phureja 등 다양한 야생종을 대상으로 재배종 감자와의 체세포융합이 이루어진 바가 있다(Barsby et al. 1984; Binding et al. 1982; Kim-Lee et al. 2005; Puite et al. 1986). 따라서, S. acaule를 이용한 체세포잡종을 육성하는 연구가 진행중에 있으며, 향후 체세포융합을 통한 체세포잡종을 확보하였을 때 재배종 감자 및 S. acaule의 핵내 혹은 세포질 DNA가 체세포잡종에 어떻게 전달이 되는지를 확인하기 위해, 본 연구에서는 그 중 엽록체 DNA의 구성을 확인할 수 있도록 엽록체 유전체 정보를 활용하여 S. acaule와 S. tuberosum을 구분할 수 있는 분자마커를 개발하고자 하였다.</p> <p>엽록체의 유전체는 원형 이중가닥의 분자구조를 가지고 있으며, 속씨식물의 경우 약 115-165 kb의 크기로 두 개의 inverted repeats (IRs), 하나의 large single copy (LSC), 하나의 small single copy (SSC)를 포함하는 전형적인 4분할 구조로 되어 있다(Yurina and Odintosova 1998). Table 1에 제시한 바와 같이, 이미 감자뿐만 아니라 다양한 감자의 근연야생종을 대상으로 한 엽록체 유전체 연구가 진행되어 그 결과가 보고되었으며, Solanum 속에 포함되어 있는 이들 엽록체 유전체 모두가 앞서 알려진 바와 같이 크기, 유전자 구성, 구조 등이 매우 유사한 것으로 확인되었다(Palmer 1991; Raubeson and Jansen 2005; Saski et al. 2005; Sugiura et al. 1998). 그럼에도 불구하고 이러한 식물의 종간 엽록체 유전체 전체를 비교를 통해 InDel이나 SNP와 같은 영역을 확인할 수 있으며, 이는 많은 식물의 엽록체 유전체에서 유전자의 재배열이나 역위 등과 같은 염기서열에서의 구조적 변화에 의해 변이가 발생하기 때문이다(Calsa Junior et al. 2004; Cho et al. 2015; Jheng et al. 2012; Kim et al. 2005; Kim and Park 2019, 2020a, 2020b; Park 2021b, 2022; Saski et al. 2005). 이에 본 연구에서는 Park(2021a)이 보고한 S. acaule의 엽록체 전장유전체에 대한 세부 정보를 제공하고, 이 정보를 이용한 S. acaule 특이적 분자마커 개발의 결과를 제공하고자 한다.</p>