• 식물분류학회지
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• 제52권2호
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• pp.123-126
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• 2022

Hibiscus sabdariffa L., (roselle) in the Malvaceae family is an erect subshrub known to be native to India and Malaysia. It is widely used as a food or tea material around the world, and its therapeutic effects have been widely studied. In this study, the sequencing of the complete chloroplast genome of H. sabdariffa was carried out. The result indicates a genome size of 162,428 bp, which is composed of a large single copy of 90,327 bp, two inverted repeats of 26,242 bp each, and a small single copy of 19,617 bp. Overall, a total of 131 genes were predicted, including 86 coding sequences, 37 tRNAs, and 8 rRNAs. According to a phylogenic analysis, it was clearly distinguished from outgroups such as other species of the genus Hibiscus used in the analysis.

• Journal of Ginseng Research
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• 제44권1호
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• pp.135-144
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• 2020

Background: Panax species are important herbal medicinal plants in the Araliaceae family. Recently, we reported the complete chloroplast genomes and 45S nuclear ribosomal DNA sequences from seven Panax species, two (P. quinquefolius and P. trifolius) from North America and five (P. ginseng, P. notoginseng, P. japonicus, P. vietnamensis, and P. stipuleanatus) from Asia. Methods: We conducted phylogenetic analysis of these chloroplast sequences with 12 other Araliaceae species and comprehensive comparative analysis among the seven Panax whole chloroplast genomes. Results: We identified 1,128 single nucleotide polymorphisms (SNP) in coding gene sequences, distributed among 72 of the 79 protein-coding genes in the chloroplast genomes of the seven Panax species. The other seven genes (including psaJ, psbN, rpl23, psbF, psbL, rps18, and rps7) were identical among the Panax species. We also discovered that 12 large chloroplast genome fragments were transferred into the mitochondrial genome based on sharing of more than 90% sequence similarity. The total size of transferred fragments was 60,331 bp, corresponding to approximately 38.6% of chloroplast genome. We developed 18 SNP markers from the chloroplast genic coding sequence regions that were not similar to regions in the mitochondrial genome. These markers included two or three species-specific markers for each species and can be used to authenticate all the seven Panax species from the others. Conclusion: The comparative analysis of chloroplast genomes from seven Panax species elucidated their genetic diversity and evolutionary relationships, and 18 species-specific markers were able to discriminate among these species, thereby furthering efforts to protect the ginseng industry from economically motivated adulteration.

• Journal of Species Research
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• 제6권1호
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• pp.76-90
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• 2017

Aster altaicus var. uchiyamae Kitam. is an endemic taxon of Korea and is protected by law as an endanger taxon. The genetic information of A. altaicus var. uchiyamae is unavailable in Genbank. Here we sequenced chloroplast genome of A. altaicus var. uchiyamae. The cp-genome of Aster altaicus var. uchiyamae was 152,446 bps in size: LSC was 84,240 bps, IR 25,005 bps, SSC 18,196 bps. The cp-genome contains 112 genes and 21 introns consisted of 79 protein coding genes(PCGs), 4 RNA genes, and 29 tRNA genes, with 20 group II introns and one group I intron. There were three pseudo-genes including ${\psi}$-ycf1, ${\psi}$-rps19, and ${\psi}$-trnT_GGU. Eighteen genes, five introns, and parts of two genes and an intron are found within the IR, which has two copies. The cp-DNA of Aster altaicus var. uchiyamae is distinguished from A. spathulifolius, only known cp-genome of the genus Aster, by 172 SNP in genic regions of 43 PCGs and 21 indels in 11 PCGs and SSU. The chloroplast genome sequence was deposited at GenBank (KX35265).

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제47권2호
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• pp.141-149
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• 2020

Solanum hougasii는 감자 야생종 중의 하나로 다양한 종류의 병원균에 대해 저항성을 가지고 있어 감자 육종에서 중요한 재료로 이용되고 있다. S. hougasii는 이질6배체이나 4배체인 감자와 EBN이 4로 같아 직접적인 교배로 육종에 활용될 수 있다. 본 연구에서는 NGS 기술에 의해 완성된 S. hougasii의 엽록체 전장 유전체(cpDNA)와 이를 다른 Solanum종과의 비교를 통해 개발한 분자마커에 대해 보고하였다. S. hougasii의 전체 cpDNA의 크기는 155,549 bp였으며 그 구조는 다른 Solanum 종과 매우 유사하였다. S. hougasii의 cpDNA와 가지과에 속하는 10개 종의 cpDNA 코딩서열을 이용하여 분석한 계통수에서는 S. hougasii와 S. stoloniferum이 거의 동일한 유전체 구성을 보였으며, 다음으로 S. berthaultii 및 S. tuberosum과 유연관계가 가까운 것으로 확인되었다. S. hougasii와 다른 다섯 종의 Solanum과의 전체 cpDNA 다중 정렬을 통해 S. hougasii 특이적인 다섯 개의 InDel과 43개의 SNP 영역을 구명하였으며 이를 기반으로 최종적으로 PCR을 기반으로 한 네 개의 S. hougasii 특이적 마커를 개발하였다. 본 연구의 결과는 Solanum 종들을 대상으로 한 조금 더 세부적인 진화적 그리고 육종적 측면에서의 연구에 기여를 할 수 있을 것이다.

• Molecules and Cells
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• 제19권1호
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• pp.104-113
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• 2005

Large inversions are well characterized in the chloroplast genomes of land plants. In contrast, reports of small inversions are rare and involve limited plant groups. In this study, we report the widespread occurrence of small inversions ranging from 5 to 50 bp in fully and partially sequenced chloroplast genomes of both monocots and dicots. We found that small inversions were much more common than large inversions. The small inversions were scattered over the chloroplast genome including the IR, SSC, and LSC regions. Several small inversions were uncovered in chloroplast genomes even though they shared the same overall gene order. The majority of these small inversions were located within 100 bp downstream of the 3' ends of genes. All had inverted repeat sequences, ranging from 11 to 24 bp, at their ends. Such small inversions form stem-loop hairpin structures that usually have the function of stabilizing the corresponding mRNA molecules. Intra-molecular recombination between the inverted sequences in the stem-forming regions are responsible for generating flip-flop orientations of the loops. The presence of two different orientations of the stem-loop in the trnL-F noncoding region of a single species of Jasminum elegans suggests that a short inversion can be generated within a short period of time. Small inversions of non-coding sequences may influence sequence alignment and character interpretation in phylogeny reconstructions, as shown in nine species of Jasminum. Many small inversions may have been generated by parallel or back mutation events during chloroplast genome evolution. Our data indicate that caution is needed when using chloroplast non-coding sequences for phylogenetic analysis.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제47권2호
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• pp.131-140
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• 2020

Solanum stoloniferum은 가지과에 속하는 4배체 감자 야생종 중의 하나로 감자 육종에서 다양한 병원균에 대한 저항성으로 인하여 좋은 재료로 활용되고 있다. 하지만, 감자와의 생식적 장벽으로 인하여 감자와 직접적인 교배를 통해 육종을 할 수 없어 이를 극복하기 위해 체세포 융합 등의 방법이 이용될 수 있다. 세포 융합 이후에는 분자마커를 이용하여 적합한 융합체 선발이 필요한데 이를 위해 본 연구에서는 S. stoloniferum 특이적 마커를 개발하기 위하여 S. stoloniferum의 엽록체 전장 유전체 정보를 분석하고 이를 기반으로 한 마커를 개발하였다. S. stoloniferum의 cpDNA 총 길이는 155,567 bp이고, 6개의 다른 Solanum 종과의 비교를 통해 S. stoloniferum가 S. berthaultii와 가장 가까운 유연관계인 것을 확인하였다. 다섯 종의 Solanum과의 엽록체 전장 유전체 다중 정렬에서는 S. stoloniferum 특이적인 6개의 InDel과 39개의 SNP를 구명하였으며, 이 정보를 이용하여 최종적으로 네개의 S. stoloniferum 특이적인 PCR 기반의 분자마커를 개발하였다. 이 마커들은 적절한 체세포 융합체를 선발하고 S. stoloniferum을 이용한 감자 품종 육성에 기여할 수 있을 것이다.

• BMB Reports
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• 제40권4호
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• pp.577-587
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• 2007

Single-copy chloroplast loci are used widely to infer phylogenetic relationship at different taxonomic levels among various groups of plants. To test the utility of chloroplast loci and to provide additional data applicable to hybrid evolution in Musa, we sequenced two introns, rpl16 and ndhA, and two intergenic spacers, psaA-ycf3 and petA-psbJ-psbL-psbF and combined these data. Using these four regions, Musa acuminata Cola(A)- and M. balbisiana Colla (B)-containing genomes were clearly distinguished. Some triploid interspecific hybrids contain A-type chloroplasts (the AAB/ABB) while others contain B-type chloroplasts (the BBA/BBB). The chloroplasts of all cultivars in 'Namwa' (BBA) group came from the same wild maternal origin, but the specific parents are still unrevealed. Though, average sequence divergences in each region were little (less than 2%), we propose that petA-psbJ intergenic spacer could be developed for diversity assessment within each genome. This segment contains three single nucleotide polymorphisms (SNPs) and two indels which could distinguish diversity within A genome whereas this same region also contains one SNP and an indel which could categorize B genome. However, an inverted repeat region which could form hairpin structure was detected in this spacer and thus was omitted from the analyses due to their incongruence to other regions. Until thoroughly identified in other members of Musaceae and Zingiberales clade, utility of this inverted repeat as phylogenetic marker in these taxa are cautioned.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제49권1호
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• pp.30-38
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• 2022

Solanum brevicaule는 괴경을 형성하는 감자 야생종 중의 하나로 감자재배에서 문제가 되는 중요한 몇 가지 병에 대해 저항성 보여 감자의 신품종 육성을 위한 재료로 이용될 수 있다. 하지만, 본 연구에서 이용된 S. brevicaule의 EBN이 2인 사실로 인하여 재배종 감자와의 생식에 의한 종자생산에 장벽이 되고 있다. 본 연구에서는 차세대 유전체 기술에 의해 완성된 S. brevicaule의 엽록체 전장 유전체와 다른 7개 Solanum 종의 엽록체 전장 유전체를 비교하여 S. brevicaule를 다른 Solanum 종과 구별할 수 있는 Solanum 종 특이적인 분자마커를 개발하였다. S. brevicaule의 엽록체 전장 유전체의 총길이는 155,531 bp였으며, Blastn을 통해 S. spegazzinii 및 S. kurtzianum과 각각 99.99% 및 99.89%의 유사도를 확인할 수 있었다. 또한, 그 구조와 유전자의 구성이 다른 Solanum 종과 매우 유사하였으며, 계통수 분석에서도 다른 Solanum 종들과 매우 가까운 유연관계를 가지는 것으로 확인되었다. 엽록체 전장 유전체 다중 정렬에서는 총 27개의 S. brevicaule 특이적인 SNP 영역이 확인되었으며, 이들 중 세 개의 SNP 영역을 대상으로 최종적으로 S. brevicaule 특이적인 PCR 기반의 CAPS 분자마커를 개발하였다. 본 연구를 통해 얻은 S. brevicaule의 엽록체 전장 유전체와 S. brevicaule 특이적인 분자마커의 결과는 향후 Solanum 종을 대상으로 한 진화와 S. brevicaule를 이용한 감자품종 육성 연구에 기여를 할 수 있을 것이다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제46권2호
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• pp.79-87
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• 2019

One of wild diploid Solanum species, Solanum chacoense, is one of the excellent resources for potato breeding because it is resistant to several important pathogens, but the species is not sexually compatible with potato (S. tuberosum) causing the limitation of sexual hybridization between S. tuberosum and S. chacoense. Therefore, diverse traits regarding resistance from the species can be introgressed into potato via somatic hybridization. After cell fusion, the identification of fusion products is crucial with molecular markers. In this study, S. chacoense specific markers were developed by comparing the chloroplast genome (cpDNA) sequence of S. chacoense obtained by NGS (next-generation sequencing) technology with those of five other Solanum species. A full length of the cpDNA sequence is 155,532 bp and its structure is similar to other Solanum species. Phylogenetic analysis resulted that S. chacoense is most closely located with S. commersonii. Sequence alignment with cpDNA sequences of six other Solanum species identified two InDels and 37 SNPs specific sequences in S. chacoense. Based on these InDels and SNPs regions, four markers for distingushing S. chacoense from other Solanum species were developed. These results obtained in this research could help breeders select breeding lines and facilitate breeding using S. chacoense in potato breeding.

• 한국산림과학회지
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• 제104권4호
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• pp.549-557
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• 2015

본 연구에서는 잣나무 엽록체 DNA의 전체 염기서열을 기반으로 엽록체 SSR(chloroplast simple sequence repeat) 영역을 특이적으로 증폭하는 primer를 개발하고 그 특성을 분석하였다. 잣나무 엽록체 DNA에서 총 30개의 SSR 영역을 탐색하였으며, 이들 영역을 증폭하기 위한 30개의 primer를 제작하였다. 모든 primer가 잣나무를 대상으로 PCR 증폭이 가능하였다. 근연종에 대한 primer의 종간 전환률은 잣나무와 동일한 아속(Subgenus Strobus)에 속하는 눈잣나무(100%)와 섬잣나무(97%)에서 가장 높게 나타났다. 반면 소나무아속(Subgenus Pinus)에 속하는 소나무와 구주소나무에서의 종간 전환률은 73%로 비교적 낮게 나타났다. 점봉산 잣나무 집단을 대상으로 조사한 결과 13개의 유전자좌에서 다형성이 관찰되었으며, 평균 haploid 다양도(H)는 0.512로 계산되었다. 다형적 유전자좌로부터 조합된 haplotype의 수(N)는 25개로 확인되었고, haplotype 다양도($H_e$)는 0.992로 매우 높게 나타났다. 집단내 독특하게 관찰되는 haplotype은 22개(88%)로 전체 28개체 중에서 22개체(79%)를 식별하였다. 본 연구에서 개발한 cpSSR primer는 높은 종간 전환률을 나타냄에 따라 소나무속의 근연종, 특히 잣나무아속 수종에 활용 가능성이 높고, 잣나무 유전변이 분석을 위한 충분한 다형성을 제공하는 유용한 표지자로 판단된다.