A Gene-based dCAPS Marker for Selecting old-gold-crimson (ogc) Fruit Color Mutation in Tomato

The old-gold-crimson ($og^c$) fruit color mutation produces deep red tomato fruit with high lycopene content. age is a null mutation allele of lycopene-${\beta}$-cyclase (Crt-b) gene (B locus) that converts lycopene to ${\beta}$-carotene in the cartenoid biosynthesis pathway in tomato. Breeding of high lycopene tomato cultivars can be accelerated by marker-assisted selection (MAS) for introgression of $og^c$ allele by using a gene-based DNA marker. In order to develop a marker, single nucleotide deletion of adenine(A) with. in a poly-A repeat that has been known to be responsible for frame-shift mutation of $og^c$ was confirmed by resequencing mutant allele and wild-type allele at B locus of several tomato lines. For allele discrimination and detection of $og^c$, derived CAPS (dCAPS) approach was used by designing a primer that artificially introduced restriction enzyme recognition site of Hin fI in PCR products from $og^c$ allele. This dCAPS marker is co-dominant gene-based PCR marker that can be efficiently used for MAS breeding program aiming the development of high lycopene tomato.

토마토 과색 돌연변이 유전자(old-gold-crimson) 선발을 위한 dCAPS 분자표지 개발

old-gold-crimson ($og^c$) 과색 돌연변이는 라이코펜의 함량이 증가된 진붉은색 토마토 과실을 생산한다. 이러한 돌연변이는 토마토의 carotenoid 생합성경로에 관여하여 라이코펜을 ${\beta}$-carotene으로 전환시키는 라이코펜 ${\beta}$-cyclase (Crt-b) 유전자(B)에 point mutation을 일으켜 정상적인 효소생성을 저해한다. 높은 함량의 라이코펜을 생성시키는 토마토 품종개발은 유전자 연관 DNA 마커를 이용한 분자표지이용선발(MAS)을 통해 가속화 될 수 있다. $og^c$ 돌연변이는 라이코펜 ${\beta}$-cyclase(Crt-b) 유전자 내 poly-A 서열반복 지점에서 adenine (A) 단일 뉴클레오티드의 결손에 의한 frame-shift mutation에 의해 일어나며, 이러한 대립유전자의 운영과 검증을 위해 $og^c$ 대립유전자로부터 합성되는 PCR 산물에 Hin fI 제한효소 인식부위가 인위적으로 생성되도록 PCR 프라이머에 단일 뉴클레오티드 mismatch 부위를 만들어 dCAPS 마커를 개발하였다. 본 dCAPS 마커는 유전자 유래의 공우성 PCR 마커로서 고함량 라이코펜 토마토개발을 위한 육종 프로그램의 MAS에 효과적으로 사용될 수 있다.