• Journal of Plant Biotechnology
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• 제37권2호
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• pp.153-165
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• 2010

Brassica rapa is considered an ideal candidate to act as a reference species for Brassica genomic studies. Among the three basic Brassica species, B. rapa (AA genome) has the smallest genome (529 Mbp), compared to B. nigra (BB genome, 632 Mbp) and B. oleracea (CC genome, 696 Mbp). There is also a large collection of available cultivars of B. rapa, as well as a broad array of B. rapa genomic resources available. Under international consensus, various genomic studies on B. rapa have been conducted, including the construction of a physical map based on 22.5X genome coverage, end sequencing of 146,000 BACs, sequencing of >150,000 expressed sequence tags, and successful phase 2 shotgun sequencing of 589 euchromatic region-tiling BACs based on comparative positioning with the Arabidopsis genome. These sequenced BACs mapped onto the B. rapa genome provide beginning points for genome sequencing of each chromosome. Applying this strategy, all of the 10 chromosomes of B. rapa have been assigned to the sequencing centers in seven countries, Korea, UK, China, India, Canada, Australia, and Japan. The two longest chromosomes, A3 and A9, have been sequenced except for several gaps, by NAAS in Korea. Meanwhile a China group, including IVF and BGI, performed whole genome sequencing with Illumina system. These Sanger and NGS sequence data will be integrated to assemble a draft sequence of B. rapa. The imminent B. rapa genome sequence offers novel insights into the organization and evolution of the Brassica genome. In parallel, the transfer of knowledge from B. rapa to other Brassica crops would be expected.

• Genomics & Informatics
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• 제15권4호
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• pp.128-135
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• 2017

As next-generation sequencing technologies have advanced, enormous amounts of whole-genome sequence information in various species have been released. However, it is still difficult to assemble the whole genome precisely, due to inherent limitations of short-read sequencing technologies. In particular, the complexities of plants are incomparable to those of microorganisms or animals because of whole-genome duplications, repeat insertions, and Numt insertions, etc. In this study, we describe a new method for detecting misassembly sequence regions of Brassica rapa with genotyping-by-sequencing, followed by MadMapper clustering. The misassembly candidate regions were cross-checked with BAC clone paired-ends library sequences that have been mapped to the reference genome. The results were further verified with gene synteny relations between Brassica rapa and Arabidopsis thaliana. We conclude that this method will help detect misassembly regions and be applicable to incompletely assembled reference genomes from a variety of species.

• 한국유전체학회:학술대회논문집
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• 한국유전체학회 2006년도 The 15th Korean Genome Organization Conference KOGO 2006 Annual Meeting
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• pp.27-27
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• 2006

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제33권3호
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• pp.153-160
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• 2006

유전체 연구란 목적하는 유전체의 구조를 밝히고 가지고 있는 모든 유전자의 기능 및 진화과정을 망라하여 이해하고자 하는 것이다. 계통발생학상 애기장대와 연관되어 있는 Brassica rapa는 채소, 유지 및 사료로 이용되는 중요한 작물의 하나이다. Brassica rapa의 유전체 연구를 착수하는 데는 적합한 유전학적 재료 및 유전체 재료가 있어야 한다. 우리는 배추 (Brassica rapa spp. pekinensis)를 재료로 하여 표준 mapping 집단을 개발하여, 78계통으로 구성된 DH집단과 약 250 계통으로 구성된 RI집단을 개발하였다. 2가지 제한효소 (HintIII, BamHI)를 이용해 세균인공염색체 (BAC) library (KBrH, KBrB)를 만들었고, 이들은 각각 56,592개와 50,688개의 클론으로 구성되어 있다. 또한 배추의 각기 다른 부위를 이용하여 만든 22가지의 cDNA library를 이용하여 평균 575bp의 길이를 가지는 104,914개의 EST 분석을 실시 하였다. 세계적으로 'Multinational Brassica Genome Project (MBGP)' 조직이 구성되었고 배추의 전 염기서열 분석을 하기로 2003년 결정되었다. 그 첫 단계로 104,914개의 BAC 클론의 BAC-end 염기서열분석이 제안되어 2006년 9월 5개국 공동 프로젝트로 추진하여 완성하게 되었다. 이러한 BAC-end 염기서열분석의 결과는 유전자의 염기서열 해석, 및 풍부하게 존재하는 반복염기서열 DNA를 분석함으로써 배추의 유전체 구조를 이해할 수 있는 실마리를 주었다. BAC 클론의 전체 염기서열분석은, 비록 단편 내에 유전자의 결실이 변화무쌍하게 일어나지만 배추 DNA 단편이 유전체에서 광범위하게 삼중복으로 존재함을 나타냈다. 이러한 BAC-end 염기서열을 아기장대 염기서열에 비교하여 629개의 종자 BAC을 선정하게 되었고, 이들의 염기서열 분석을 완성하였다. MBGP에서는2단계로서 배추의 전 유전체 염기서열 분석을 추진하게 되었고, 유전자지도에 위치한 종자 BAC을 이용하여 인접한 BAC 클론을 찾아 염기서열 분석하는 BAC-to-BAC 방법을 추진하고 있으며 8개국에서 참여하여 현재 염기서열 분석을 추진 중 이다. 최근에 각 국에서는 생물정보학기법을 활용한 염기서열 분석 기반에 대하여 많은 토론이 진행되고 있다. 앞으로 다양한 유전체 정보가 축적됨에 따라 배추의 유전체 구조를 이해하고 농업적으로 적용하고자 하는데 기여를 할 것이다.

• 한국식물생명공학회:학술대회논문집
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• 한국식물생명공학회 2006년도 한국육종학회 공동심포지엄 및 학술대회
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• pp.6-6
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• 2006

• 원예과학기술지
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• 제32권6호
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• pp.745-752
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• 2014

배추(Brassica rapa L. ssp. pekinensis)는 경제적으로 매우 중요한 채소 작물로 한국 고유 음식인 김치의 주재료로 쓰인다. 비록 전통적인 선발을 이용한 육종을 통해 농업적 유용 형질을 갖는 많은 품종들이 개발되었지만, 특별한 병해충 또는 기상재해 등 생물적, 비생물적 환경 스트레스 저항성을 증대시키는 육종에 관하여는 오랜 시간이 필요하다. 이러한 저항성 육종은 분자 마커 시스템에 기반하여 다양한, 급격히 진화된 유전 자원의 효율적인 선발에 이용될 수 있다. 특히 배추 전체 유전체 염기서열의 발표로 인해 유전체 수준에서 농업적 유용 형질 유전자 또는 유전 자원의 탐색이 가능하게 되었다. 이 연구에서 분자 마커를 활용한 배추 육종의 최근의 진전에 대하여 논의하고자 하였다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제39권1호
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• pp.49-61
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• 2012

This review summarises the biology, discovery and applications of single nucleotide polymorphisms in complex polyploid crop genomes, with a focus on the important oilseed crop $Brassica$ $napus$. $Brassica$ $napus$ is an allotetraploid species, and along with soybean and oil palm is one of the top three most important oilseed crops globally. Current efforts are well underway to $de$ $novo$ assemble the $B.$ $napus$ genome, following the release of the related $B.$ $rapa$ 'A' genome last year. The next generation of genome sequencing, SNP discovery and analysis pipelines, and the associated challenges for this work in $B.$ $napus$, will be addressed. The biological applications of SNP technology for both evolutionary and molecular geneticists as well as plant breeders and industry are far-reaching, and will be invaluable to our understanding and advancement of the $Brassica$ crop species.

• Molecules and Cells
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• 제22권3호
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• pp.300-307
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• 2006

Brassica rapa ssp. pekinensis (Chinese cabbage) is an economically important crop and a model plant for studies on polyploidization and phenotypic evolution. To gain an insight into the structure of the B. rapa genome we analyzed 12,017 BAC-end sequences for the presence of transposable elements (TEs), SSRs, centromeric satellite repeats and genes, and similarity to the closely related genome of Arabidopsis thaliana. TEs were estimated to occupy 14% of the genome, with 12.3% of the genome represented by retrotransposons. It was estimated that the B. rapa genome contains 43,000 genes, 1.6 times greater than the genome of A. thaliana. A number of centromeric satellite sequences, representing variations of a 176-bp consensus sequence, were identified. This sequence has undergone rapid evolution within the B. rapa genome and has diverged among the related species of Brassicaceae. A study of SSRs demonstrated a non-random distribution with a greater abundance within predicted intergenic regions. Our results provide an initial characterization of the genome of B. rapa and provide the basis for detailed analysis through whole-genome sequencing.

• Genomics & Informatics
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• 제2권4호
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• pp.174-179
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• 2004

We developed various plasmid cloning vectors that are useful in the construction of genomic and shotgun libraries. Two medium copy vectors, pCUGlblu21 (pCb21) and pAGlblu21 (pAb21), which are resistant to kanamycin ($Km^R$) and chloramphenicol ($Cam^R$), respectively, are useful for cloning DNA inserts ranging from 5kb to 15kb. Two high copy vectors, pCUGlblu31 (pCb31) and pAGlblu31 (pAb31), containing $Km^R$ and $Cam^R$, respectively, are useful for DNA inserts less than 5kb. These vectors are well adapted for large-scale genome sequencing projects by providing choice of copy number and selectable marker. The small vector size is another advantage of these vectors. All vectors contain lacZa including multicloning sites that originated from pBluscriptllsk- for easy cloning and sequencing. Two medium copy vectors contain unique and rare cutting Swal (ATTTAAAT) restriction enzyme sites for easy determination of insert size. We developed two combined vectors, pC21A31 and pC31A21, which are combinations of (pCb21 + pAb31) and (pCb31 + pAb21), respectively. These two vectors provide four choices of vectors such as $Km^R$ and medium, $Cam^R$ and high, $Cam^R$ and medium, and $Km^R$ and high copy vectors by restriction enzyme cutting, dephosphorylation, and gel purification. These vectors were successfully applied to high throughput shotgun sequencing of rice, tomato, and brassica BAC clones. With an example of extremely biased hydro sheared 3 kb shotgun library of a tomato BAC clone, which is originated from cytogenetically defined peri-centromeric region, we suggest the utility of an additional 10 kb library for sequence assembly of the difficult-to-assemble BAC clone.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제39권1호
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• pp.33-48
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• 2012

작물의 구조와 기능을 이해하려는 과학적 탐구심과 이를 작물 육종에 적용하려는 실험적 노력의 일환으로 다양한 작물에서 유전자 지도가 개발되었다. 특히, 배추과 작물의 경우 모델식물인 애기장대의 유전체 정보가 공개된 이후 다양한 정보 (염기서열 정보, 유전자 구조 및 기능정보 등)의 이용이 가능해져 유전자 지도 작성이 가속화 되었으며 이는 최근 $B.$ $rapa$ A genome (배추)유전체 해독이라는 결과를 가져왔다. 배추과 작물의 유전자 지도 작성에 있어서 초기에는 RFLP 마커들이 사용되었으나 이후 분자마커, 즉, RAPD, AFLP, SSR 등과 같이 비교적 사용이 간단하고 시간적 제약이 없는 PCR 마커의 형태로 점차 바뀌었다. 배추과 작물의 경제적, 학문적 가치가 고려되어 $B.$ $rapa$ (배추)를 표준재료로 A genome 유전체 염기서열 해독이라는 목표로 다국적 유전체 프로젝트가 결성되었고 2011년 국내연구진이 주도적으로 참여한 국제 컨소시엄 (BrGSPC, $B.$ $rapa$ Genome Sequencing Project Consortium)에 의해 배추 (10개 염색체)의 유전자 영역(gene space), 약 98% (83.8 Mb)의 염기서열이 해독되어 발표되었다. 유전체 해독 과정에서 축적된 염기서열 정보는 대량의 SSR, SNP, IBP 마커의 개발을 가능하게 하였고 이들 마커는 $B.$ $rapa$ A genome 유전자 지도와 물리 지도 작성에 이용되어 이후 배추과 작물연구 전반에 널리 적용되고 있다. 대량의 분자마커 개발은 유전자 지도 작성을 가속화하여 더욱 정밀한 유전자 지도를 가능하게 하였고 공통의 분자마커 정보는 애기장대와 배추과 작물 간 비교유전체 연구를 통해 농업적 우수 형질의 클로닝, 마커도움선발 (MAS)등의 방법으로 분자육종의 기반을 제공하고 있다. 뿐만 아니라. 최근 등장한 NGS 유전체 해독 기술로 생산된 대량의 정보는 분자육종 실현 가능성을 높여 분자육종 실용화에 박차를 가하는 계기가 되고 있다. 본 논문에서는 $B.$ $rapa$에서 분자마커를 이용한 유전자 지도 개발의 과정과 농업적 유용형질 탐색을 위한 양적 형질 유전자좌 (QTLs)의 연구 현황에 대하여 알아보고 유전체연구에서 유전자 지도의 중요성과 육종에의 응용에 대하여 서술하였다. 또한 다양한 유전체 정보와 오믹스 정보를 국내 배추과 분자육종에 효율적으로 활용하여 분자육종 실용화를 가능하게 하기 위해 사용자가 쉽게 사용할 수 있는 데이터베이스를 구축함으로서 연구자와 육종가 간의 간격을 좁히고 원활한 정보교환의 필요성을 제기하였다.