본 연구는 딸기에서 역병(Phytophthora cactorum) 저항성 연관 분자표지 개발을 목표로 수행되었다. 총 104종의 유전자원을 충남농업기술원 논산딸기시험장에서 분양 받았으며, 이를 이용하여 딸기 역병균인 P. cactorum에 대한 저항성 유전자원을 탐색하고자 하였다. 딸기 관부(crown) 부분에 상처를 낸 다음 딸기 역병균인 P. cactorum isolate ‘PC151111’ 유주자 현탁액을 주당 10 mL 토양 관주하였다. 접종 후 병이 잘 발생할 수 있는 환경 조건으로 유지하였으며, 3주 후 이병률을 조사하였다. 이병률은 0-4 단계로 나눠 조사하였으며, DI<1를 저항성(R)으로, 1≤DI<2를 중도 저항성(MR)으로, 2≤DI<3를 이병성(S)으로, 3≤DI을 높은 이병성 (HS)으로 조사하였다. 그 결과 평균 이병률 지수(DI)는 0.78에서 3.78까지 다양하게 나타났으며, 저항성 품종은 2종, 중도저항성 품종은 27종, 이병성 품종은 42종, 높은 이병성 품종은 33종으로 나타났다. 가장 높은 저항성을 보인 품종은 일본 품종인 ‘Pechika’와 ‘Kaorino’였다. 가장 높은 이병성을 보인 품종은 ‘킹스베리’로 국내 품종이었다. 본 실험 결과는 이전의 연구 결과와 대체로 유사한 결과를 나타냈으나 ‘Senga-sengana’의 경우는 반대의 결과로 나타났다.
‘설향’과 ‘Senga-sengana’를 교배모본으로 사용하여 최종적으로 97개의 F1 분리집단을 작성하였다. 양친과 97개의 F1 분리집단의 DNA를 추출하여 유전자지도 작성에 사용하였다. 분리집단의 양친인 ‘설향’과 ‘Senga-sengana’의 DNA를 이용하여 NGS 분석을 실시하였으며, 그 결과 ‘설향’과 ‘Senga-sengana’는 각각 표준유전체의 530Mbp와 534Mbp로 약 76%를 커버하였다. Mapping된 염기서열을 이용하여 양친간의 SNP를 탐색하였으며, 총 421,480개의 SNP가 대량으로 탐색되었다. 탐색된 SNP 중 non-paralog SNP는 20,848개였으며, 이 중 12,720개의 SNP를 최종적으로 선발하였다. 이 중 HRM용 프라이머로 디자인할 수 있는 SNP는 10,267개였으며, 추천된 HRM 분석용 프라이머는 3,144개였다. 그 중 1,857개의 프라이머를 SNP 분자표지 개발에 사용하였으며, HRM 분석 결과 800개만이 실제로 다형성을 보였다. 이를 이용하여 유전자지도를 작성하였으며, 632개의 SNP-HRM 분자표지가 연관지도 상에 위치하였다. 연관 거리는 1569.7 cM이였으며, 33개의 연관군으로 나타났다. 개발된 SNP 분자표지를 이용하여 딸기 육성계통의 homozygosity를 확인하였으며, 딸기 유전자원 간 유연관계 분석을 실시하였다. 그 결과 본 연구에서 개발된 SNP 분자표지를 이용할 시 딸기 유전자원을 분류할 수 있을 뿐 아니라 유전적 다양성을 확인하는데 유용하게 이용될 수 있을 것으로 생각된다.
마지막으로 딸기 역병 저항성 연관 QTL을 분석하였다. 97개의 F1 분리집단 중 79개의 F1 분리집단을 사용하였으며, 균 접종은 앞 실험과 동일하게 진행하였다. 표현형 조사 결과 79개체 중 저항성 3개체, 중도저항성32개체, 이병성 42개체, 높은 이병성 3개체였으며, 여러 유전자좌에 의해 유전자가 조절되는 양적 형질로 판단되었다. 작성된 연관 유전자지도의 분자표지의 scoring 데이터를 유전자형(genotype)으로 사용하고, 접종한 F1 분리집단의 이병률 데이터를 표현형(phenotype)으로 사용하여 QTL 분석을 실시하였다. CIM 분석을 수행하였으며, 2개의 미동 QTLs (qPC3.1 및 qPC6A)이 탐색되었고. 두 QTL 모두 표현형 변이(R2 value)가 10%를 넘지 못하였다. 각각의 QTLs (qPC3.1 및 qPC6A)에 가장 가깝게 연관되어 있는 분자표지를 이용하여 유전 분석을 실시한 결과 모두 hetero형을 가지고 있을 때 상대적으로 가장 높은 저항성으로 나타났다. 따라서 하나의 유전자일 때보다 두 유전자간의 상호작용에 의해 저항성 지수가 높아짐을 확인할 수 있었다. 이러한 결과들은 추후 딸기 역병 저항성 품종 육성에 큰 도움을 줄 수 있는 중요한 정보들이라 생각된다.
본 연구에서는 P. cactorum isolate ‘PC151111’을 이용하여 국내외 딸기 104종의 역병 저항성 및 이병성 유전자원을 분류하였으며, NGS 분석을 통해 대량으로 SNP를 탐색, 분자표지로 개발하여 8배체 딸기 유전자지도를 작성하였다. 또한 딸기 역병 QTL 분석을 통해 양적 형질인 것을 확인하였다. 이는 딸기(Fragaria × ananassa) 유전 연구 및 육종에 기초 자료로 활용 될 것으로 기대된다.