배추 대사체 추출물의 FT-IR 스펙트럼 및 다변량 통계분석을 통한 계통 신속 식별 체계

Rapid discrimination system of Chinese cabbage (Brassica rapa) at metabolic level using Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) based on multivariate analysis

본 연구에서는 국내에서 재배중인 배추 전세포 추출물의 FT-IR 스펙트럼 데이터로부터 다변량 통계분석(PCA, PLS-DA, HCA)을 이용하여 신속하고 간편한 계통 구분체계를 확립하였다. 다변량 통계분석 결과 대사체 수준에서 배추의 부계, 모계, F1 계통들이 계통에 따라 유연관계가 높음을 알 수있었다. 아울러 본 연구에서 얻어진 대사체 정보의 유연관계분석은 F1 계통의 부계와 모계에 대한 유연관계가 교배에 따라 달라질 수 있음을 보여주었다. 따라서 FT-IR 스펙트럼 데이터의 다변량 통계분석 기술은 대사체 정보를 기반으로한 신품종 선발방법의 간편성과 신속성을 고려할 때 배추의 계통이나 품종의 신속한 식별 수단으로 활용이 가능할것으로 기대된다.

To determine whether FT-IR spectral analysis based on multivariate analysis could be used to discriminate Chinese cabbage breeding line at metabolic level, whole cell extracts of nine different breeding lines (three paternal, three maternal and three F1 lines) were subjected to Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). FT-IR spectral data of Chinese cabbage plants were analyzed by principal component analysis (PCA), partial least square discriminant analysis (PLS-DA), and hierarchical clustering analysis (HCA). The hierarchical dendrograms based on PLS-DA from two of three cross combinations showed that paternal, maternal, and their progeny F1 lines samples were perfectly separated into three branches in breeding line dependent manner. However, a cross combination failed to fully discriminate them into three branches. Thus, hierarchical dendrograms based on PLS-DA of FT-IR spectral data of Chinese cabbage breeding lines could be used to represent the most probable chemotaxonomical relationship among maternal, paternal, and F1 plants. Furthermore, these metabolic discrimination systems could be applied for rapid selection and classification of useful Chinese cabbage cultivars.