1. 핵심유전자원 선발 및 유전집단 육성

유전자원은 생물다양성의 보존, 유전적 침식 방지 또한 미래의 유전육종소재로 이용하기 위하여 꼭 필요하다고 할 수 있다. 본 연구실에서는 이러한 유전자원의 관리와 이용을 보다 효율적으로 이용하기 위하여 고추 전장유전체에 분포하는 분자표지 검정 결과를 이용하여 고추 핵심 유전자원을 선발하였다. 현재 이 핵심 유전자원을 이용하여 매운맛, 과색, 역병 저항성 등 다양한 양적형질을 조사하여 그 형질에 대한 분자마커 개발 연구가 진행되고 있다. 즉 전장유전체분석(GWAS), 유전체선발(genomic selection) 등의 기법을 적용하여 양적 형질을 개량하기 위한 모델을 개발하고 있으며, 다양한 유전체 분석 기법(GBS, GT-Seq)을 이용한 이종게놈 이입집단, RIL, NIL, MAGIC 집단 등을 구축 중에 있다.

2. 기능성 물질 고함유 계통 육성

고추의 신미(매운 맛), 과색 등 형질은 소비자의 기호에 맞춘 고추 품종 개발 시 매우 중요한 형질 중 하나이다. 본 연구실에서는 고추의 신미, 미숙과색, 숙과색, 자색 형질에 대한 map-based cloning 및 양적형질 분석 등을 통해 고추 기능성 물질에 대한 유전 연구를 수행하고 있다. 고추 신미의 경우 기존에 밝혀진 유전자(Pun1) 외에 신미에 관여하는 또 다른 유전자(Pun2, Pun3)에 대해 map-based cloning을 진행하고 있다. 또한 극도의 매운맛을 내는 고추는 과피에서도 신미를 조절할 수 있다는 보고가 있는데, 이와 관련하여 QTL 분석을 통해 그 인자를 밝혀내고자 한다. 또한 캡사이신과 구조적으로 유사하지만 매운맛을 내지 못하는 캡시에이트 물질 고함유 품종을 육성하고, 이 형질을 도입한 고기능성 우량 고추 품종을 육성 중에 있다. 고추 과색의 경우 유전자원을 이용해 상아색, 다홍색, 노란색, 보라색 등 다양한 과색의 고추를 확보하였으며 map-based cloning 방법을 이용해 과색 형질에 관여하는 유전자를 확보하였다. 이 유전자를 각각 야생형의 유전자와 비교하여 transposon insertion 등으로 인한 변이를 확인하였고, 이를 분자유전학적 기법을 접목해 다양한 방법으로 유전자의 기능을 확인하고 있다.

3. 병 저항성 유전 연구 및 분자 표지 개발

바이러스(CMV, ChiVMV, geminivirus, TSWV), 선충(뿌리혹병), 난균류(역병) 및 균(흰가루병)에 의해 발생하는 병은 해외 수출용 고추 품종 생산 시 문제가 많이 된다. 본 연구실에서는 이러한 병원균에 대한 내병성 품종을 육성하기 위해 다양한 육종 방법을 사용하고 있다. TSWV, geminivirus의 경우 저항성 유전자원 검정 및 병리검정 기술 개발 기반 구축을 통해 육종소재 및 유전자원을 발굴하고 있다. CMV, ChiVMV, 선충 및 흰가루병의 경우 map-based cloning 기법을 이용해 분자표지 개발 및 병 저항성 유전자 발굴 작업을 진행하고 있다. 역병 저항성 등과 같이 양적형질로 존재하는 경우 QTL 분석을 통해 주동유전자좌, 미동유전자좌를 확보하였고, 이를 이용해 RIL, NIL 집단 등을 구축해 유전 연구 및 육종 소재로써 확용하고 있다.

4. 고추 유용 형질 발굴 및 도입을 위한 분자육종기술 개발

유전자 가위를 이용한 목표 유전자의 편집이 용이해지고, GMO에 대한 인식이 변화하면서 유전자가위를 이용한 육종 기술이 점차 보편화되고 잇다. 따라서 본 연구실에서는 3세대 유전자가위 기술인 CRISPR를 이용해 고추, 담배, 토마토 등에 병 저항성 유전자를 교정하는 형질전환 연구를 수행 중에 있다. 뿐만 아니라, 고추의 형질전환 효율은 매우 낮은데, 이를 극복하기 위해 다양한 방법으로 형질전환을 수행하고 있다.