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핵심내용

- 국립종자원, 자두의 품종식별 기술개발로 지역사회 종자산업 발전에 기여 -

《 주 요 내 용 》

◇ 기술개발 배경 및 목적

○ 자두는 2008년 3월 1일에 품종보호 대상작물로 지정되어 현재까지 품종보호 출원 11품종이고 이중 등록된 품종이 4품종, 생산수입판매신고 건수가 371건(과수작물 중 6위)을 차지하는 작물임

○ 이에, 자두의 핵산(DNA) 분석을 통해 품종을 식별할 수 있는 기술을 개발하여 관련 기술을 특허 출원함

◇ 품종식별 핵산 분석 기술의 개요

○ 단순 반복 염기서열(SSR)분석법으로 21개의 마커를 이용하여 자두 122품종을 식별할 수 있는 기술

◇ 핵산 분석의 활용 분야

○ 품종보호 출원품종과 유사한 품종의 선정, 품종보호 권리침해 및 분쟁 종자 대비시험의 해결 지원

□ 국립종자원(원장 신현관, 이하 종자원)은 핵산 분석법을 이용하여 자두 품종을 식별하는 방법을 개발하였다고 밝혔다.

○ 자두는 2008년 3월 1일부터 품종보호 대상작물로 지정되어 품종 보호 등록이 4품종, 품종보호 출원이 11품종이고 생산수입 판매신고 건수가 371건(2014년 9월 현재)이다.

- 특히 자두는 과수 생산수입판매가 신고된 건수 중 6위를 차지하는 작물로서, 품종 진위 확인 관련 종자분쟁 등이 예상되는 작물 중 하나이다.

* 과수 생산수입판매신고 순위(14년 현재): 사과(1,231건), 복숭아(719), 배(545), 포도(497), 블루베리(434), 자두(371)

○ 이에 종자원은 2013년에 기술개발을 시작하여 그 결과, 21개 단순 반복 염기서열(SSR) 마커를 이용하여 자두 160품종에 대한 핵산 프로파일 데이터베이스(profile database)를 구축하였다.

- ‘초위성체 마커(SSR 마커)를 이용한 자두 품종식별 방법’을 통해 122품종을 식별할 수 있고, 이 기술은 현재 특허 출원을 완료한 상태이다.

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

○ 핵산 분석에 의한 자두 품종식별 방법은 국내에서 최초로 개발된 기술로서 신속하고 정확하게 품종을 식별할 수 있다는 장점이 있다.

□ 국립종자원 관계자는 “이번에 개발한 기술은 신품종 육성자 권리 보호를 위한 심사 시 유사품종 검색과 품종보호 침해 및 종자분쟁 발생 시 신속한 해결을 위한 방법으로 활용할 것이다.” 라고 말했다.

상세내용

[참고 1] 자두 재배면적 및 생산량

□ 지역별 자두 재배면적 및 생산량 현황(2012년도 기준)

* 출처: 농림축산식품부 농림수산식품통계연보 2013.

[참고 2] 자두 핵산(DNA) 분석기술 요약

□ 자두 핵산 분석 품종: ‘대석조생’ 등 160품종

□ 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

○ 자두 160품종을 21개의 SSR 분자표지로 분석한 결과 대립유전자의 수는 3~35개의 범위로 다양하게 분포하였고, 각 분자표지별 다형성 정도를 나타내는 지수(PIC, Polymorphism Information Content) 값은 평균 0.81로 높게 나타났음

○ 21개의 SSR 분자표지를 이용하여 160품종에 대한 DNA 프로파일을 분석하였을 때 122품종이 식별 가능한 것으로 나타났음