콩 우수 계통 ‘천알’에서 발견한 역병 저항성 유전자좌

Identification of a Locus Associated with Resistance to Phytophthora sojae in the Soybean Elite Line ‘CheonAl’

콩 역병(Phytophthora root rot, PRR)은 난균(oomycete) 인 Phytophthora sojae에 의해 발생하는 콩의 주요 병 중하나로, 배수가 잘 안 되는 밭이나 습한 토양에서 심하게발생한다. 역병의 피해를 효과적으로 줄일 수 있는 방법은주로 역병 저항성 품종을 재배하는 것으로, 이는 저항성 유전자 Rps (resistance to P. sojae)에 대한 연구를 중심으로 이루어진다. 본 연구는 대풍 과 천알(계통명 SS0404-T5-76) 을 교배하여 구축한 RIL (recombinant inbred line) 집단을이용하여 콩 역병 균주40468과 연관된 저항성 유전자좌를탐색하기 위해 수행되었다. 역병 균주40468에 대한 저항성평가는 하배축 접종(hypocotyl inoculation) 방법으로 이루어졌다. 저항성 검정 결과, 천알은 저항성,대풍은 감수성을보였고 집단 내에서는 계통들의 표현형이 분리되는 양상을보였다. 집단 내에서 표현형 분포는 1:1 (R:S) (χ2 = 0.57, p = 0.75) 분리비와 일치하였으며, 이는 저항성 반응이 단일 유전자에 의해 조절됨을 나타낸다. 대풍, 천알과 각 RIL 계통들은 고밀도 SNP 유전자형 분석을 통해 데이터를 얻었고, 이를 바탕으로 유전자 지도를 작성하였다. 일원분산분석(Single-marker ANOVA) 및 linkage analysis 결과, 18 번 염색체의 55.9~56.4 Mbp에서 높은 통계적 유의성을 보였으며, 이 지역의 표현형 분산은 ~98%로 나타났다. 탐색된영역은 다수의 선행연구에서 Rps의 위치로 보고된 지역과겹치며, 콩 표준 유전체 정보를 기반으로 0.5 Mbp 범위 내에서 leucine-rich repeat (LRR) 또는 serine/threonine kinase (STK)을 합성하는 유전자 9개를 포함하고 있다. 천알은 역병 균주40468에 대한 저항성 유전자좌가 밝혀진 첫 국내 콩품종으로, 본 연구에서 밝힌 천알의 저항성 유전자좌는 향후역병 저항성 육종 및 연구에서 유용한 재료가 될 것이다.

Phytophthora root rot (PRR) is a major soybean disease caused by an oomycete, Phytophthora sojae. PRR can be severe in poorly drained fields or wet soils. The disease management primarily relies on resistance genes called Rps (resistance to P. sojae). This study aimed to identify resistance loci associated with resistance to P. sojae isolate 40468 in Daepung × CheonAl recombinant inbred line (RIL) population. CheonAl is resistant to the isolate, while Daepung is generally susceptible. We genotyped the parents and RIL population via high-throughput single nucleotide polymorphism genotyping and constructed a set of genetic maps. The presence or absence of resistance to P. sojae was evaluated via hypocotyl inoculation technique, and phenotypic distribution fit to a ratio of 1:1 (R:S) (χ2 = 0.57, p = 0.75), indicating single gene mediated inheritance. Single-marker association and the linkage analysis identified a highly significant genomic region of 55.9~56.4 megabase pairs on chromosome 18 that explained ~98% of phenotypic variance. Many previous studies have reported several Rps genes in this region, and also it contains nine genes that are annotated to code leucine-rich repeat or serine/threonine kinase within the approximate 500 kilobase pairs interval based on the reference genome database. CheonAl is the first domestic soybean genotype characterized for resistance against P. sojae isolate 40468. Therefore, CheonAl could be a valuable genetic source for breeding resistance to P. sojae.