생명/의료

세계 첫 야생배 유전체 지도 조립

발행일 : 2019 / 08 / 07

최근, 중국농업과학원 과수연구소 차오위펀(曹玉芬) 연구팀은 중국과학원 유전·발육생물학연구소 톈즈시(田志喜) 연구팀 등과 공동으로 세계 첫 야생배 고품질 유전체지도를 작성했다. 해당 성과는 “Plant Biotechnology Journal”에 게재됐다.

연구팀은 산시(山西) 북지콩배(杜梨, Pyrusbetulifolia Bunge)를 재료로 하고 PacBio 3세대 시퀀싱, Bionano 광학지도, Hi-C 기술을 결합해 고품질 북지콩배 참조 유전체 서열을 조립했다. 북지콩배 유전체 조립 크기는 532.7Mb, contig N50은 1.57Mb이며 총 59,552개 단백질 코딩 유전자 및 247.4Mb 반복 시퀀스(Repeated sequence)에 주석을 달았다. BUSCO를 통해 유전체 완전성을 평가한 결과, 완정성은 95.9%에 달했다.

북지콩배 확장유전자는 2차대사 경로에서 뚜렷하게 농축되는데 이는 북지콩배의 비교적 강한 역경 적응성에 영향을 미치는 것으로 추정된다. 상동성 유전자 비교 분석 결과, 순화 과정에서 둥팡배(東方梨) 열매 크기, 글루코오스대사 및 전달, 광합성 효율은 양성선택(positive selection)을 경과한다. 북지콩배 유전체에서 총 573개 NBS 유형 병저항성 유전자를 감정했다. 그중 150개는 TNL형 병저항성 유전자이고 이미 알려진 장미과 유전체에 가장 많이 분포하는데 이는 북지콩배는 야생종이며 강한 병저항성을 보유하고 있음을 의미한다.

순화 과정에서 배나무속 식물 열매의 시고 떫은맛은 점차적으로 소실된다. 연구결과, 북지콩배 프로안토시아니딘 합성 구조 유전자 복제수는 백리(白梨, PyrusbretschneideriRehd.)에 비하여 뚜렷하게 많은데 이는 프로안토시아니딘의 축적에 영향을 미친다. 동시에 안토시아니딘 환원효소(Anthocyanidinreductase, ANR) 대사경로는 프로안토시아니딘 합성의 유일한 경로이며 소르비톨 운반단백질(Sorbitol transporter, SOT)의 막관통 전달은 가용성 유기물 축적의 주요 요인인 것으로 추정된다.

해당 유전체 발견은 배나무속 식물 유전체 정보를 풍부히 함과 아울러 배 유전체 연구, 기능 유전체 발굴, 배나무속 식물 순화 및 야생자원 이용에 중요한 보장을 제공했다.