PCR-RFLP와 화분관 검경에 의한 배 ‘설원’, ‘슈퍼골드’, ‘신화’의 자가불화합 인자 구명

Self-Incompatibility Genotype Investigation of ‘Supergold’, ‘Shinhwa’, ‘Seolwon’ by PCR-RFLP and Pollen Tube Growth Analysis with Fluorescent Microscopy

본 연구는 PCR-RFLP와 형광현미경을 이용한 화분관 검경방법을 통해 ‘슈퍼골드’, ‘신화’, ‘설원’의 자가불화합 인자를 확인하기 위해 수행하였다. 그 결과, 3개의 배 신품종 ‘슈퍼골드’, ‘신화’, ‘설원’의 자가불화합 유전자형을 S³S⁴, S³S5, S³S⁹로 각각확정하였다. SI gene specific primer에 의한 ‘슈퍼골드’와 ‘신화’의 PCR 결과 380 bp의 PCR product가 얻어졌다. ‘슈퍼골드’ PCR product는 S⁴ 인자임을 확인할 수 있는 NdeⅠ에 의해 140 bp와 240 bp로 절단되었다. S³, S5 인자확인이 가능한 PpuMⅠ 에 의해서는 120 bp와 260 bp로 절단되었으나, S³ 인자확인이가능한 AlwNⅠ으로는 절단되지 않았다. ‘신화’는 PpuMⅠ과AlwNⅠ에 의해 각각 120 bp와 260 bp 크기로 절단되고, 주두에서 채취한 200 bp 크기의 mRNA sequencing을 통해 S5 인자가있는 것을 확인하였다. SI gene specific primer에 의한 ‘설원’의PCR 결과 380 bp와 1,300 bp 크기의 산물이 얻어졌고, 그 중380bp의 PCR 산물은 ‘슈퍼골드’에서 확인된 S³ 인자처럼 PpuM Ⅰ에 의해서만 120 bp와 260 bp로 절단되었고, 1,300 bp의 PCR 산물은 S⁹ 인자 확인이 가능한 BstBⅠ에 의해 600 bp와 700 bp 로 절단되어 S⁹임을 확인하였다. 추가적으로 이미 자가불화합인자가 알려진 ‘황금배(S³S⁴)’ 또는 ‘신고(S³S⁹)’와 이들 세 품종의 화분을 이용하여 인공 교배한 후 화분관 신장을 관찰한 결과, 자가불화합 인자가 S³S⁴로 알려진 ‘황금배’와 ‘슈퍼골드’ 교배 조합, 자가불화합 인자가 S³S⁹로 알려진 ‘신고’와 ‘설원’ 교배조합의 암술대 내 화분관은 발아 신장하던 화분관의 선단이 비대하면서 신장이 정지하는 자가불화합 현상을 보였다. 또한, ‘황금배(S³S⁴)’와 ‘신화’를 교배한 주두에서는 일부 화분관은 신장을계속하지만 일부는 선단이 비대하며 신장이 정지하는 전형적인부분 불화합 현상을 보여 ‘신화’는 S³ 인자를 보유하고 있음이 확인되었다.

This study was accomplished to elucidate self-incompatibility (SI) genotypes of ‘Supergold’, ‘Shinhwa’, and ‘Seolwon’ by polymerase chain reaction restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) and pollen tube growth analysis with fluorescent microscopy. We determined the S-genotype of ‘Supergold’ (S³ S⁴ ), ‘Shinhwa’ (S³ S⁵ ), and ‘Seolwon’(S³ S⁹ ). The PCR fragments size of ‘Supergold’ and ‘Shinhwa’ amplified by SI gene specific primer were ca. 380bp. The PCR fragments of ‘Supergold’ were cleaved in 140 and 240 bp by the S⁴ -specific restriction endonuclease NdeⅠ. And the PCR products were processed to 120 and 260 bp by the S³ -, S⁵ -specific restriction endonuclease PpuMⅠ but it was not cleaved by S⁵ -specific restriction endonuclease AlwNⅠ. The 380 bp PCR products of ‘Shinhwa’ by SI gene specific primer were processed to 120 and 260 bp by both PpuMⅠand AlwNⅠ. And also we confirmed S⁵ -genotype sequence by 200 bp mRNA sequencing from the ‘Shinhwa’ style. The PCR fragments of ‘Seolwon’ were obtained ca. 380 bp and 1,300 bp by SI gene specific primer. The PCR fragments ca. 380 bp long of ‘Seolwon’ were cleaved in 120 bp and 260 bp with PpuMⅠ not AlwNⅠsuch as S3 genotype of ‘Supergold’. Also, the 1,300 bp size PCR fragments were cleaved into 600 bp and 700 bp by S⁹ -specific restriction endonuclease BstBⅠ. Three new cultivars were crossed with ‘Whangkeumbae (S³ S⁴ )’ or ‘Niitaka (S³ S⁹ )’, which posesse identified SI alleles. In the styles of ‘Whangkeumbae (S³ S⁴ )’ × ‘Supergold’, ‘Niitaka (S³ S⁹ )’ × ‘Seolwon’ crossing they showed typical incompatibility effects that elongation of all pollen tube tips in the style was inhibited and hypertrophy. In the style of ‘Whangkeumbae’ (S³ S⁴ ) × ‘Shinhwa’ crossing showed typical partial-incompatibility, where some pollen tubes reached the basal part of the style and others were ceased and swollen.