바이오인

○ 감귤은 로열티 문제로 2012년 1월 7일에 품종보호 대상작물로 가장 늦게 지정된 작물로서 국내 신품종의 육성이 시급하고, 품종보호 등록된 품종의 식별이 매우 중요한 작물 중 하나임

※ 2012년 1월 7일 지정 품종보호 대상작물: 감귤, 딸기, 블루베리, 양앵두, 해조류

○ 이에, 국립종자원 감귤의 핵산(DNA) 분석을 통하여 품종을 식별할 수 있는 기술을 개발하였으며 관련 기술을 특허 출원함

※ 핵산(DNA, Deoxyribo Nucleic Acid): 유전자의 본체를 구성하는 핵산

 

○ 단순 반복 염기서열(SSR)분석법 으로 22개의 마커를 이용하여 73품종을 식별할 수 있는 기술

◇ 핵산 분석의 활용 분야

○ 품종보호 출원품종과 가장 유사한 품종의 선정, 품종보호 침해 및 분쟁종자 대비시험의 해결 지원

 

* 단순 반복 염기서열(SSR, Simple Sequence Repeat) 분석법 : 염색체 내 특정 부위에 분포하는 염기반복서열 종류에 대한 반복수가 동일 종내 품종마다 다른 점을 이용하여 단순 반복 염기서열을 PCR로 증폭하고 반복수의 차이를 비교하여 개체특이성이 있는 핵산 조각들의 크기를 확인하는 유전자 분석법

 

국립종자원(원장 신현관)은 핵산 분석법을 이용하여 감귤 품종을 식별하는 방법을 개발하였다고 밝혔다.

 

○ 감귤은 2012년 1월 7일부터 품종보호 대상작물로 지정되어 품종보호 출원된 품종이 11품종, 생산수입판매신고 건수가 182건(2014년 2월 기준)이다.

- 특히 감귤은 국내에 재배되고 있는 대부분의 품종이 도입 품종으로서 로열티 문제가 대두되면서 국내 품종의 육성이 증가되고 있는 작물이다.

 

○ 이에 국립종자원에서는 2013년부터 감귤의 품종식별 기술 개발에 노력한 결과, 22개 단순 반복 염기서열(SSR) 마커를 이용하여 감귤 113품종에 대한 핵산 프로파일 데이터베이스(profile database)를 구축하였다.

 

- 이 기술은 현재 ‘초위성체 마커(SSR 마커)를 이용한 감귤 품종식별 방법’으로 특허 출원되어 심사 중에 있다.

※ 핵산(DNA) 프로파일 데이터베이스: 자동염기서열분석기 등을 이용하여 품종에 따른 핵산 단편의 크기를 정확하게 측정하여 수치화한 자료

 

○ 핵산 분석에 의한 감귤 품종식별 방법은 소량의 잎 조직만으로도 정확하게 품종을 구분할 수 있으며, 4주 안에 그 결과를 알 수 있다.

국립종자원 관계자는 핵산분석에 의한 감귤 품종식별 방법을 활용하여 품종보호 출원품종의 대조품종 선정뿐 아니라 품종보호 침해 및 종자분쟁 해결에도 적극적으로 나설 것이라고 밝혔다.

 

 

 

 

<표 1> 국내 감귤 재배면적, 생산량

 

                                                                                                                                    (단위: 재배면적-ha, 생산량-t)

연도	재배면적	생산량
2006	21,382	620,292
2007	21,476	777,547
2008	21,229	636,413
2009	21,396	752,837
2010	21,143	614,786
2011	21,424	680,507
서울	-	-
부산	-	-
대구	-	-
인천	-	-
광주	-	-
대전	-	-
울산	-	-
경기	-	-
강원	-	-
충북	-	-
충남	9	-
전북	2	-
전남	37	432
경북	-	-
경남	13	91
제주	21,363	679,984

 

        <표 2> 감귤 수출 물량                                                                                                                         (단위: 천톤)

연도	2012	2013
수출물량	3.6	3.7

 * 출처: 한국농수산식품유통공사

 

 

□ DNA 분리
  ○ 액체질소(-196℃)를 이용하여 공시 품종을 마쇄한 다음 DNA 분리 키트(제품명: NucleoSpin® PlantⅡ)를 이용하여 DNA 분리

 

□ 중합효소 연쇄반응(PCR: Polymerase Chain Reaction)
  ○ PCR 반응물 조제는 genomic DNA 20 ng을 template DNA로 이용하여, 10× buffer(500 mM KCl; 100 mM Tris-HCl, pH 8.3; 15 mM MgCl2), 2.5 mM의 dNTP mixture, 5~10 pmol의 SSR 프라이머(primer)*, 1 units의 Taq DNA 중합효소(polymerase)**를 첨가하여 실시
    * 프라이머(primer) :「특정 DNA 서열에 대하여 상보적인 짧은 단선의 DNA 서열」로 증폭해야 하는 DNA 조각의 시작과 끝을 지정해줌
    ** DNA 중합효소(polymerase) : DNA 이중나선 중 한 개의 사슬을 주형으로 하여 「새로운 DNA 사슬 형성을 촉매하는 효소」로 DNA의 복제에 작용
  ○ PCR은 유전자증폭기(기기명: C1000 Thermocycler)에서 40 cycle을 실시하며, DNA 변성(denaturation)은 94℃에서 30초, DNA 결합(annealing)은 55℃에서 30초, 그리고 DNA 연장(extension)은 72℃에서 45초간 수행

□ 대립유전자 및 데이터 분석
  ○ PCR 증폭산물은 자동염기서열분석장치(기기명: Genetic Analyzer 3130XL, Applied Biosystem)로 전기영동하고 각 품종별 대립유전자의 크기는 분석프로그램(GeneMapper 3.7)을 이용하여 분석
  ○ 유사도 분석프로그램(NTSYSpc2.10b)을 이용하여 품종 간 유사도 분석

□ 분석 결과
  ○ 감귤 113품종을 22개의 SSR 분자표지로 분석한 결과 대립유전자의 수는 3~15개의 범위로 다양하게 분포하였고, 각 분자표지별 다형성 정도를 나타내는 지수(PIC, Polymorphism Information Content) 값은 평균 0.69로 높게 나타났음
  ○ 22개의 SSR 분자표지를 이용하여 113품종에 대한 DNA 프로파일을 분석하였을 때 73품종은 모두 식별 가능한 것으로 나타났음