Evaluation of Germplasm and Development of SSR Markers for Marker-assisted Backcross in Tomato

This study was conducted to achieve basal information for the development of tomato cultivars with disease resistances through marker-assisted backcross (MAB). Ten inbred lines with TYLCV, late blight, bacterial wilt, or powdery mildew resistance and four adapted inbred lines with superior horticultural traits were collected, which can be useful as the donor parents and recurrent parents in MAB, respectively. Inbred lines collected were evaluated by molecular markers and bioassay for confirming their disease resistances. To develop DNA markers for selecting recurrent parent genome (background selection) in MAB, a total of 108 simple sequence repeat (SSR) primer sets (nine per chromosome at average) were selected from the tomato reference genetic maps posted on SOL Genomics Network. Genetic similarity and relationships among the inbred lines were assessed using a total of 303 polymorphic SSR markers. Similarity coefficient ranged from 0.33 to 0.80; the highest similarity coefficient (0.80) was found between bacterial wilt-resistant donor lines '10BA333' and '10BA424', and the lowest (0.33) between a late blight resistant-wild species L3708 (S. pimpinelliforium L.) and '10BA424'. UPGMA analysis grouped the inbred lines into three clusters based on the similarity coefficient 0.58. Most of the donor lines of the same resistance were closely related, indicating the possibility that these lines were developed using a common resistance source. Parent combinations (donor parent ${\times}$ recurrent parent) showing appropriate levels of genetic distance and SSR marker polymorphism for MAB were selected based on the dendrogram. These combinations included 'TYR1' ${\times}$ 'RPL1' for TYLCV, '10BA333' or '10BA424' ${\times}$ 'RPL2' for bacterial wilt, and 'KNU12' ${\times}$ 'AV107-4' or 'RPL2' for powdery mildew. For late blight, the wild species resistant line 'L3708' was distantly related to all recurrent parental lines, and a suitable parent combination for MAB was 'L3708' ${\times}$ 'AV107-4', which showed a similarity coefficient of 0.41 and 45 polymorphic SSR markers.

분자마커 이용 여교잡 육종을 위한 토마토 유전자원 평가 및 SSR 마커 개발

본 연구는 마커이용여교잡(marker-assisted backcross, MAB)을 통한 내병성 토마토 신품종육성에 필요한 기초 정보를 얻기 위해 수행되었다. TYLCV, 시들음역병, 청고병, 흰가루병에 내병성인 공여친 계통 10종과 이병성이지만 우수 원예형질을 지닌 회복친 계통 4종에 대해 병리검정과 TYLCV 내병성 연관 분자마커 분석을 수행하였다. MAB를 위한 회복친 유전자 선발(background selection)용 마커개발을 목표로 SOL Genomics Network에 공시된 토마토 유전자지도(reference map)로부터 전 게놈에 균등히 분포된 108개(염색체 당 평균 9개) SSR 마커를 분석하여, 총 303개의 다형성 마커를 기반으로 공여친, 회복친 계통 간 유연관계를 분석하였다. 그 결과, 유사도 값의 전체 범위는 0.33-0.80으로계통 간 가장 높은 유사도 값(0.80)을 나타낸 것은 청고병에 저항성인 '10BA333'와 '10BA424'이었고, 가장 낮은 유사도 값(0.33)을 나타낸 것은 시들음역병에 내병성인 야생종 L3708(Solanum pimpinelliforium L.)과 청고병에 저항성인 '10BA424'이었다. 유사도 값을 이용하여 UPGMA 분석한 결과, 유사도 0.58를 기준으로 나누었을 때 3개의 군(cluster)으로 분류되었는데, 대부분 동일한 내병성을 지닌 공여친계통 간 유전적 거리가 가까워 이들은 공통된 저항성 재료를 이용한 육성과정에서 파생된 계통일 것이라 판단되었다. 계통수(dendrogram)를 기준으로 유전적 거리가 지나치게 멀지 않으면서 비교적 다수의 회복친 유전자 선발용 SSR 마커의 확보가 가능한 여교배 조합(공여친 ${\times}$ 회복친)은 TYLCV 내병성의 경우 'TYR1' ${\times}$ 'RPL1', 청고병의 경우 '10BA333' 또는 '10BA424' ${\times}$ 'RPL2', 흰가루병의 경우 'KNU12' ${\times}$ 'AV107-4' 또는 'RPL2'로 판단되었다. 시들음역병의 경우 내병성 공여친인 'L3708'은 야생종으로서 모든 회복친 계통들과 유전적 거리가 매우 멀었으며, 적절한 조합은 유사도 값이 0.41이며 계통 간 45개의 다형성 SSR 마커가 선발된 'L3708' ${\times}$ 'AV107-4'로 판단되었다.