• 제목/요약/키워드: Backcrossing

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한성흑란계통누에의 몇가지 실용형질향상을 위한 교잡방법 (Breeding to Improve some of the Economic Characters of the Sex-limited Dark Egg Color Strains.)

  • 이상몽;김삼은
    • 한국잠사곤충학회지
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    • 제29권2호
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    • pp.24-30
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    • 1987
  • 잠업시험장에서 육성중인 한성흑란계통잠의 실용형질향상을 위한 효율적인 교잡방법의 탐색을 위해 동아구교잡, 연속교잡, 단계 및 복계여교잡의 4가지 육종방법이 교잡원종세대(P)로부터 F6세대까지 비교검토되었다. 1. 화용비율의 경우 4가지 육종방법 공히 세대간에 또는 교잡방법간에 매우 변화가 심하였고 교잡효과의 양상은 연속교잡>동아구교잡·복계교잡>단계여교잡의 순으로 낮아졌다. 2. 전견중, 견층중, 견층비율의 경우 동아구교잡을 제외한 3가지 방법 공히 비교적 우수한 육종방법으로 생각된다. 3. 세대별 형질발현의 추이를 보면 화룡비율은 세대별 변화가 매우 심하여 일정한 경향이 없고, 전견중, 견층중, 견층비율은 교잡방법에 불구하고 P세대에서 F2,세대간은 교잡효과가 급상승하나 그 이후세대에서는 매우 둔화되는 양상을 보였다. 4. 육성중인 본 근성흑란계통누에의 실용형질은 육성중인 비전좌계통의 원종과 대차없다. 5. 본 근성흑란 암누에의 실용형질 발현도(E)는 정상잠에 가까워 전좌염색체편에 의한 생리적 결여가 매우 미소한 것으로 생각된다. 6. 이상의 결과에서 F7세대 이후의 근성흑란계통 누에의 실용형질 향상은 교잡육종에 의한 계통분리법이 좋을 것으로 생각되고, 아울러 형질고정도도 향상시켜야 할 것으로 생각된다.

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Development of SNP marker set for marker-assisted backcrossing (MABC) in cultivating tomato varieties

  • Park, GiRim;Jang, Hyun A;Jo, Sung-Hwan;Park, Younghoon;Oh, Sang-Keun;Nam, Moon
    • 농업과학연구
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    • 제45권3호
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    • pp.385-400
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    • 2018
  • Marker-assisted backcrossing (MABC) is useful for selecting offspring with a highly recovered genetic background for a recurrent parent at early generation unlike rice and other field crops. Molecular marker sets applicable to practical MABC are scarce in vegetable crops including tomatoes. In this study, we used the National Center for Biotechnology Information- short read archive (NCBI-SRA) database that provided the whole genome sequences of 234 tomato accessions and selected 27,680 tag-single nucleotide polymorphisms (tag-SNPs) that can identify haplotypes in the tomato genome. From this SNP dataset, a total of 143 tag-SNPs that have a high polymorphism information content (PIC) value (> 0.3) and are physically evenly distributed on each chromosome were selected as a MABC marker set. This marker set was tested for its polymorphism in each pairwise cross combination constructed with 124 of the 234 tomato accessions, and a relatively high number of SNP markers polymorphic for the cross combination was observed. The reliability of the MABC SNP set was assessed by converting 18 SNPs into Luna probe-based high-resolution melting (HRM) markers and genotyping nine tomato accessions. The results show that the SNP information and HRM marker genotype matched in 98.6% of the experiment data points, indicating that our sequence analysis pipeline for SNP mining worked successfully. The tag-SNP set for the MABC developed in this study can be useful for not only a practical backcrossing program but also for cultivar identification and F1 seed purity test in tomatoes.

The Construction of a Chinese Cabbage Marker-assisted Backcrossing System Using High-throughput Genotyping Technology

  • Kim, Jinhee;Kim, Do-Sun;Lee, Eun Su;Ahn, Yul-Kyun;Chae, Won Byoung;Lee, Soo-Seong
    • 원예과학기술지
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    • 제35권2호
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    • pp.232-242
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    • 2017
  • The goal of marker-assisted backcrossing (MAB) is to significantly reduce the number of breeding generations required by using genome-based molecular markers to select for a particular trait; however, MAB systems have only been developed for a few vegetable crops to date. Among the types of molecular markers, SNPs (single-nucleotide polymorphisms) are primarily used in the analysis of genetic diversity due to their abundance throughout most genomes. To develop a MAB system in Chinese cabbage, a high-throughput (HT) marker system was used, based on a previously developed set of 468 SNP probes (BraMAB1, Brassica Marker Assisted Backcrossing SNP 1). We selected a broad-spectrum TuMV (Turnip mosaic virus) resistance (trs) Chinese cabbage line (SB22) as a donor plant, constructing a $BC_1F_1$ population by crossing it with the TuMV-susceptible 12mo-682-1 elite line. Foreground selection was performed using the previously developed trsSCAR marker. Background selection was performed using 119 SNP markers that showed clear polymorphism between donor and recipient plants. The background genome recovery rate (% recurrent parent genome recovery; RPG) was good, with three of 75 $BC_1F_1$ plants showing a high RPG rate of over 80%. The background genotyping result and the phenotypic similarity between the recurrent parent and $BC_1F_1$ showed a correlation. The plant with the highest RPG recovery rate was backcrossed to construct the $BC_2F_1$ population. Foreground selection and background selection were performed using 169 $BC_2F_1$ plants. This study shows that, using MAB, we can recover over 90% of the background genome in only two generations, highlighting the MAB system using HT markers as a highly efficient Brassica rapa backcross breeding system. This is the first report of the application of a SNP marker set to the background selection of Chinese cabbage using HT SNP genotyping technology.

Enhanced Seed Development in the Progeny from the Interspecific Backcross (Fagopyrum esculentum ${\times}$ F. homotropicum) ${\times}$ F. esculentum

  • Shin, Dong-Hoon;Kamal, A H M;Yun, Young-Ho;Bae, Jeong-Sook;Lee, Yun-Sang;Lee, Moon-Soon;Chung, Keun-Yook;Woo, Sun-Hee
    • 한국자원식물학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.209-214
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    • 2009
  • To facilitate the introgression of F. esculentum into the traits of F. homotropicum, several accessions of the hybrids between these two species were pollinated with F. esculentum as the recurrent parent. The embryo in vitro rescue was performed to increase the recovery of backcross progenies. The $F_{2}$ generation was more amenable than $F_{1}$ hybrids to produce backcross progenies. The $F_{1}$ hybrids were backcrossed twice with common buckwheat (pin-type F. esculentum) (recurrent backcrossing). Also, alternate backcrosses with common buckwheat and F. homotropicum (congruity backcrossing) were carried out. Pollen tube growth of BC$F_{1}$ ${\times}$ F. esculentum (thrum) and F. homotropicum ${\times}$ BC$F_{1}$ was the disturbed penetration exceeded for all initial interspecific hybrids, and its requirement was proportionally lower when the common buckwheat was used as the recurrent parent and as the last parent of congruity hybrids. Effects of both common buckwheat and F. homotropicum on seed success rate for hybridization were observed. Growth of hybrid embryos before rescue, regeneration of mature hybrids all increased recurrent and congruity backcrosses and inter-crosses between $F_{1}$ plants and selected fertile plants of the second congruity backcrosses.

Single Nucleotide Polymorphism Marker Discovery from Transcriptome Sequencing for Marker-assisted Backcrossing in Capsicum

  • Kang, Jin-Ho;Yang, Hee-Bum;Jeong, Hyeon-Seok;Choe, Phillip;Kwon, Jin-Kyung;Kang, Byoung-Cheorl
    • 원예과학기술지
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    • 제32권4호
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    • pp.535-543
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    • 2014
  • Backcross breeding is the method most commonly used to introgress new traits into elite lines. Conventional backcross breeding requires at least 4-5 generations to recover the genomic background of the recurrent parent. Marker-assisted backcrossing (MABC) represents a new breeding approach that can substantially reduce breeding time and cost. For successful MABC, highly polymorphic markers with known positions in each chromosome are essential. Single nucleotide polymorphism (SNP) markers have many advantages over other marker systems for MABC due to their high abundance and amenability to genotyping automation. To facilitate MABC in hot pepper (Capsicum annuum), we utilized expressed sequence tags (ESTs) to develop SNP markers in this study. For SNP identification, we used Bukang $F_1$-hybrid pepper ESTs to prepare a reference sequence through de novo assembly. We performed large-scale transcriptome sequencing of eight accessions using the Illumina Genome Analyzer (IGA) IIx platform by Solexa, which generated small sequence fragments of about 90-100 bp. By aligning each contig to the reference sequence, 58,151 SNPs were identified. After filtering for polymorphism, segregation ratio, and lack of proximity to other SNPS or exon/intron boundaries, a total of 1,910 putative SNPs were chosen and positioned to a pepper linkage map. We further selected 412 SNPs evenly distributed on each chromosome and primers were designed for high throughput SNP assays and tested using a genetic diversity panel of 27 Capsicum accessions. The SNP markers clearly distinguished each accession. These results suggest that the SNP marker set developed in this study will be valuable for MABC, genetic mapping, and comparative genome analysis.

Marker Assisted Development and Characterization of Beta-Carotene Rice

  • Yang, Paul;Song, Mi-Hee;Ha, Sun-Hwa;Kim, Jae-Kwang;Park, Jong-Seok;Ahn, Sang-Nag
    • 한국육종학회지
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    • 제43권5호
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    • pp.360-367
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    • 2011
  • Beta-carotene producing transformants were produced in the background of 'Nagdongbyeo', a Japonica rice cultivar. Introgression of the carotenoid locus in the transformant, PAC4-2 into the elite cultivar 'Ilpumbyeo' was started. To initiate a backcrossing program, we surveyed 220 SSR markers and found that 38% of them were polymorphic between 'Ilpumbyeo' as a recurrent parent and the PAC4-2 as a recipient parent. The selection strategy comprising foreground and background selection was employed. First, foreground selection was practiced in $BC_1$, $BC_2$, and $BC_3$ generations using the transgene specific PCR-based marker in addition to visual scoring of the seed color. Marker-based background selection combined with phenotypic selection was employed from $BC_3F_2$ to $BC_3F_4$ generations. Blast search indicated that the transgene PAC4-2 was located between SSR markers, RM6 and RM482. 240 $BC_3F_3$ and 63 $BC_3F_4$ lines were evaluated for four agronomic traits including days to heading. Most of the lines were similar to Ilpumbyeo in agronomic traits evaluated. The percentage of PAC4-2 genome ranged from 4% to 21% with a mean of 12.5%, which was higher than the expected for an unselected $BC_3$ backcross population. This could be explained by the fact that two genes for beta-carotene and the stripe virus resistance were targeted in this study. We selected 10 representative $BC_3F_5$ lines from 63 $BC_3F_4$ lines based on agronomic traits and carotenoids content. The selection strategy would be appropriate for the introgression of beta-carotene gene in a breeding program.

토마토 MABC 육종에서 GBS(genotyping-by-sequencing)에 의한 RPG(recurrent parent genome) 회복률 분석 (Recurrent parent genome (RPG) recovery analysis in a marker-assisted backcross breeding based on the genotyping-by-sequencing in tomato (Solanum lycopersicum L.))

  • 김종희;정유진;서훈교;김명권;노일섭;강권규
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제46권3호
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    • pp.165-171
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    • 2019
  • Marker-assisted backcrossing (MABC)은 marker-assisted selection (MAS)와 함께 다양한 작물에서 여교배 초기세대에서 반복친 게놈의 회복률이 높은 개체선발을 위한 분자육종 기술로 매우 유용하게 사용하고 있다. 본 연구에서는 토마토 MABC 육종 프로그램의 일환으로 저장성이 강한 rin유전자를 주)토마토연구소에서 육성한 핑크계 엘리트 토마토계통에 도입하고자 수행하였다. foreground 선발은 RIN SCAR 분자 마커를 이용하여 100개 $BC_1F_1$ 식물체에서 Rr 유전자형 가진 42개체를 선발하였다. 그리고 이를 이용하여 GBS 분석을 이용하여 background 선발을 하였다. 총 3,086개 SNP를 대상으로 반복친 HK13-1151과 게놈 회복률을 조사한 결과, 56.7%에서 84.5%를 보여 평균 70.5%로 나타났다. 이 중 87.2%을 보인 $BC_1F_1$개체를 이용하여 192개 $BC_2F_1$ 식물체를 육성하여 foreground 선발을 하였다. 선발된 102개 중 88개 식물체를 이용하여 GBS 분석을 수행한 결과 4,868개의 다형 SNP 마커를 얻었으며, 이를 이용하여 RPG 회복률을 조사하였다. $BC_2F_1$ 식물체들에서 HK13-1151 반복친 게놈과 87.8%에서 97.8% 유사하였다. 본 연구에서 $BC_2F_1$ 식물 중 RPG 회복률이 97.8%인 5-1 개체는 반복친인 HK13-1151과 과일특성에서 매우 유사하였다. 따라서 선발된 5-1 개체는 $BC_2F_2$ 세대를 육성하여 계통화 하고자 한다. 본 연구를 통해 MABC는 전통 여교배 육종에 비해 육종연한을 획기적으로 줄일 수 있으며, 원하는 육종모델을 완수할 수 있는 첨단육종 기술로 평가 할 수 있다.

실용계군에 있어서 누진퇴교배에 의한 주요경제형질의 유전적 변이에 관한 연구 (Study on the Genetic Variations of the Economic Traits by Backcrossing in Commercial Chickens)

  • 이종극;오봉국
    • 한국가금학회지
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    • 제16권2호
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    • pp.61-71
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    • 1989
  • 본 연구는 실용계군에서 부계통 종계에 누진적으로 퇴교배를 수행하였을 때 변화하는 산란형질의 일반능력과 유전력 및 유전상관을 분석하므로 산란형질과 집단에 대한 유전적 변이의 특성을 구명하기 위해 수행되었다. 본 시험은 서울대학교 농과대학 실험계사에서 실용계 I 계통을 기초계군으로 사용하여 1985~1987연까지 사육된 1,230수를 이용하여 60주령까지의 각 개체별 성적을 기초로 하였으며, 교배조합별 그리고 누진퇴교배 세대별에 따른 일반능력 및 유전적 변이에 관한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 조사된 각 형질의 일반능력($Mean\pmS$_{D}$$)은 8주령 체중이 $663.94\pm87.11$g, 20주령 체중은$1579.1\pm155.43$g, 40주령 및 60주령 체중은 각각 $2124.1\pm215.31$g, $2269.1\pm242.94$g으로 20주영 체중을 제외한 모든 체중에 대해 퇴교배에 따른 고도의 유의차를 보였다(P<0.01). 산란형질에 대한 일반능력은 초산일령(SM)이 $168.43\pm12.94$일, 60주령 까지의 총산란수(TEN)는 $214.82\pm29.82$ 개, 평균난중(AEW)은 $61.45\pm3.48$g, 60주령까지의 총산란중량(TEM)은 $13180.7\pm1823.22$g으로 평균난중(AEW)을 제외한 모든 산란형질이 퇴교배에 대한 고도의 유의차를 보이고 있다(P<0.01). 한편 퇴교배회수가 증가할수록 산란성적이 우수하게 나타나는데, 이는 실용계에서 퇴교배를 하여감에 따라 분리된 유전자가 우수한 형질을 발현하도록 하는 유전자로 고정되기 때문인 것으로 생각된다. 2. 각 형질에 대한 유전력은 다음과 같다. 초산일령(SM)과 평균난중(AEW)의 유전력은 각각 0.47~0.52, 0.40~0.54로 유전력이 비교적 높은 형질임을 알 수 있다. 그러나 총산란수(TEN)와 총산란중량(TEM)의 유전역은 각각 0.07~0.37, 0.18~0.27로 유전력이 낮은 형질임을 나타내고 있으며 모든 산란형질의 유전력이 모분산성분에 의한 추정치가 부분산성분에 의한 추정치 보다 높게 나타나서 이들 형질의 모체효과를 포함한 비상가적 유전분산의 효과를 시사하고 있다. 3. 퇴교배에 따른 유전력 변화를 부모분산성분에 의하여 살피보면 기초계군(BC0), 퇴교배 1세대(BC1), 퇴교배 2세대(BC2)로 퇴교배가 증가함에 따라 초산일령(SM)은 0.47, 0.42, 0.51 이였으며 총산란수(TEN)에서는 0.28, 0.13, 0.27으로 유전역 변화의 일정한 경향치를 보이지 않았다. 그러나 평균난중(AEW)과 총산란 중량(TEM)에서는 기초계군(BC0), 퇴교배1세대(BC1), 퇴교배2세대(BC2)로 퇴교배가 증가함에 따라 0.59, 0.43, 0.35와 0.28, 0.20, 0.18로 추정되어 뚜렷한 유전력의 감소를 보이고 있다. 이것은 퇴교배가 증가함에 따라 평균난중과 총산란중량에 대한 유전적 변이의 감소에 기인된 것으로 생각된다. 4. 산란형질간의 유전상관을 살펴보면 초산일령(SM)과 총산란수(TEN)간의 유전상관은 -0.55이고 초산일령(SM)과 총산란중량(TEM)간은 -0.42로 부의 상관을 보이고 있다. 그러나 초산일령(SM)과 평균난중(AEW)간은 0.20으로 낮은 정의 상관을 나타내고 있다. 평균난중(AEW)과 총산란수(TEN)간은 -0.29이고 평균난중(AEW)과 총산란중량(TEM)간은 0.31의 낮은 유전상관을 보이고 있다. 한편 총산란중량(TEM)과 총산란수(TEN)간은 0.82의 높은 정의 상관을 나타내므로 이상의 결과에서 총산란중량(TEM)에 관여하는 것은 평균난중(AEW) 보다는 주로 총산란수(TEN)에 기인하는 것 같다. 또한 총산란수( TEN)는 초산일령( SM)과 부의 상관관계를 보이고 있으므로 총산란중양(TEM)을 개량하기 위해서는 총산란수(TEN)를 증가시키고 초산일령(SM)을 단축시키는 것이 평균난중(AEW)을 증가시키는 것보다 더 용이하다는 것을 알 수 있다. 5. 퇴교배가 진행됨에 따라 각 형질간의 우전상관사이에서도 변화가 있었다. 퇴교배가 증가할수록 총산란중량과 총산란수간의 유전상관은 높아졌고 (BC0 : 0.79, BC1 : 0.82, BC2 : 0.91), 총산란중량과 평균난중간의 유전상관은 뚜렷한 경향치가 관측되지 않았으며 총산란중량과 초산일령간의 유전상관은 감소하였다(BC0:-0.54, BC1:-0.36, BC2 :-0.09). 그러므로 총산란중량에 큰 영향을 미친 것은 평균난중이 아니라 총산란수이며 퇴교배가 진행될수록 초산일령의 효과는 감소하였다.

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Breeding of Near Isogenic Lines of Silkworm (Bombyx mori L.)

  • Li, Muwang;Xu, Anying;Hou, Chengxiang;Zhang, Yuehua;Huang, Junting;Guo, Xijie
    • International Journal of Industrial Entomology and Biomaterials
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    • 제6권2호
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    • pp.207-210
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    • 2003
  • Four different backcrossing methods were designed and 23 near isogenic lines (NILs) of 22 linkage groups were obtained using Hb as recurrent parent, the mutant gene lines which held markers as donor parents. Eleven of them had been mated with the recurrent parent for 10 times, and the others for 7∼8 times. The NILs of other 6 linkage groups are under way and had been backcrossed to the recurrent for 3∼4 times. These NILs will act important roles in the construction of molecular linkage map and gene location and positional cloning.