추대시기가 서로 다른 무 계통간 생리학적, 분자생물학적 개화 특성 규명

Physiological and molecular characterization of two inbred radish lines with different bolting times

본 연구는 무의 개화가 지연되는 형질을 갖는 ‘NH-JS1’과 조기개화 형질을 가진 ‘NH-JS2’계통을 대상으로 춘화처리에 의한 무의 개화 특성을 조사하였으며, 이러한 특성을 유발하는 개화관련 유전자의 발현 수준을 분석하였다. NH-JS1 과 NH-JS2 두 계통 모두 춘화처리가 없는 조건에서는(23±1°C, 12시간 광조건/12시간 암조건) 90일 동안 생육하였을 때는 개화하지 않았으며, NH-JS1계통의 경우, 개화 유도를 위해서는 최소 25일의 춘화처리가 필요하며, NH-JS2계통은 15일의 춘화처리에 의해 개화가 유도되는 특성을 보여 주었다. 또한, NH-JS1계통은 로제트 잎이 9장 이상일 때, NH-JS2계통은 7장 이상일 때 추대가 형성됨을 확인 할 수 있었다. 춘화처리에 의한 개화관련 유전자들의 유전자발현을 분석한 결과, 개화억제 유전자인 FLC와 FRI의 발현은 개화가 지연되는 계통인 NH-JS1에서 높은 반면, 개화를 촉진하는 유전자인 SOC1, LHY 그리고 CO의 발현은 조기개화 계통인 NH-JS2에서 높게 나타났다. 춘화처리에 의해 FLC의 발현억제를 유지하는 VRN1과 VRN2도 NH-JS1 계통에서 2배 이상 높게 발현됨을 확인하였다. 본 연구결과는 춘화처리 시 무의 개화관련 유전자들의 발현과 개화특성이 관련되어 있음을 시사하며, 이를 바탕으로 육종분야에서 무의 개화시기가 조절된 품종을 개발하는데 도움이 될 것으로 예상된다.

The radish (Raphanus sativus L.) is an important Brassicaceae root vegetable crop worldwide. Several studies have been conducted concerning radish breeding. There are major challenges to prevent premature bolting in spring plantings. Here, we performed the characterization of two inbred radish lines which vary in bolting time. “Late bolting radish” (NH-JS1) and “early bolting radish” (NH-JS2) were generated by a conventional breeding approach. The two inbred lines showed different bolting phenotypes depending on vernalization time at 4°C. NH-JS1, the late bolting radish, was less sensitive to cold treatment and the less sensitivity was inversely proportional to the duration of the vernalization. We also measured gene expression levels of the major bolting time related genes in the NH-JS1 and NH-JS2 lines. RsFLC1 plays a central role in the timing of flowering initiation. It is a strong repressor and it’s transcript is highly expressed in NH-JS1 compared to NH-JS2 under no treatment and vernalization conditions. RsFRI, a positive regulator of RsFLC, is also highly expressed in NH-JS1 compared to NH-JS2 regardless of vernalization. In contrast, RsSOC1, suppressed by FLC as a floral integrator gene, showed the most difference, a 5-fold increase, between NH-JS1 and NH-JS2 under vernalization conditions. From these results, we conclude that NH-JS1 showed a late flowering phenotype after cold treatment due to the expression differences of flowering time regulator genes rather than difference sensitivity to cold. These results may be useful to understand the control mechanisms of flowering time and may help identify molecular markers for selecting late bolting trait in radish.