Application of RAPD Markers to Early Selection of Elite Individuals of Pinus Species for a Clonal Forest Tree Breeding Program

소나무류 육종에 있어 임의 증폭 다형 디엔에이(RAPD)지표를 이용한 우량 임목의 조기 선발

Random amplified polymorphic DNA (RAPD) technology, a recent approach in molecular genetics, is much usable to select the elite trees and to maximize the genetic gain in forest tree breeding program, providing a clue to determine the genetic marker-trait correlation. This review intorduces research on bark thickness and breeding strategy in Pinus elliottii, Pinus caribaea and their hybrid by Queensland Forest Service and ForBio Research Pty Ltd, University of Queensland, which employ RAPD technology. Genetic linkage map of $F_1$ hybrids includes 186 RAPD markers and 16 linkage groups (1641 cM long in total) and 6 quantitative trait loci are located putatively for bark thickness. Following recent research results and experiences in pine breeding programs, the forseeable stages in the application and development are proposed for marker assisted selectin; stage 1-determination of species specific markers for genes controlling traits of commercial interest, and stage 2-determination of marker-allele association for specific allelic variants within pure species. As pines inherit their megagametophytes from the seed parent and zygotic embryos from both male and female parents, the determination of marker-trait correlation is possible even in embryo stage, eventually making ways for the early selection of elite individuals.

지표-형질의 상관은 우량 개체 선발과 유전획득량의 증대를 위해 임목 육종에서 해결되어야 할 중요한 과제 중의 하나로 최근 분자유전학적 수준에서의 임의 증폭 다형 디엔에이 (RAPD) 기술의 발달로 이의 해결이 눈 앞에 다가왔다. 호주 퀸즈랜드산림청과 퀸즈랜드대 임목생물공학연구소가 공동 연구하고 있는 슬래쉬소나무, 카리비아소나무 및 그 교잡종에 있어 이 기술을 이용한 수피 두께에 대한 연구 및 육종 계획 전략을 소개한다. 1대 잡종에서 186개의 지표를 포함한 총 길이 1641cM의 16개 연관군의 유전적 지도가 작성되었고, 이 연관군 지도에 수피 두께를 지배하는 6개의 유전자좌가 추정되었다. 또한, 유전적 지표를 이용한 조기 선발을 위해 먼저 중요 형질을 지배하는 유전자들에 대한 종 특성 유전적 지표를 결정하고, 다음 여러가지 대립유전자형에 대한 지표-대립유전자 상관을 구명하는 2단계 전략이 제시되었다. 소나무류는 발아시 양료로 쓰이는 자성배우체는 모수에서 유래하나, 접합자인 배는 양친수로부터 유래하므로 이러한 이질적 유전 조성을 갖인 종자의 발달을 이용한 RAPD 지표와 형질의 상관 연구는 배 단계에서도 우량 개체의 선발을 가능하게 하여 소나무류 육종의 장래를 밝게 하고 있다.