• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제29권7호
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• pp.925-937
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• 2016

In the last few decades, transgenic animal technology has witnessed an increasingly wide application in animal breeding. Reproductive traits are economically important to the pig industry. It has been shown that the bone morphogenetic protein receptor type IB (BMPR1B) A746G polymorphism is responsible for the fertility in sheep. However, this causal mutation exits exclusively in sheep and goat. In this study, we attempted to create transgenic pigs by introducing this mutation with the aim to improve reproductive traits in pigs. We successfully constructed a vector containing porcine BMPR1B coding sequence (CDS) with the mutant G allele of A746G mutation. In total, we obtained 24 cloned male piglets using handmade cloning (HMC) technique, and 12 individuals survived till maturation. A set of polymerase chain reactions indicated that 11 of 12 matured boars were transgene-positive individuals, and that the transgenic vector was most likely disrupted during cloning. Of 11 positive pigs, one (No. 11) lost a part of the terminator region but had the intact promoter and the CDS regions. cDNA sequencing showed that the introduced allele (746G) was expressed in multiple tissues of transgene-positive offspring of No.11. Western blot analysis revealed that BMPR1B protein expression in multiple tissues of transgene-positive $F_1$ piglets was 0.5 to 2-fold higher than that in the transgene-negative siblings. The No. 11 boar showed normal litter size performance as normal pigs from the same breed. Transgene-positive $F_1$ boars produced by No. 11 had higher semen volume, sperm concentration and total sperm per ejaculate than the negative siblings, although the differences did not reached statistical significance. Transgene-positive $F_1$ sows had similar litter size performance to the negative siblings, and more data are needed to adequately assess the litter size performance. In conclusion, we obtained 24 cloned transgenic pigs with the modified porcine BMPR1B CDS using HMC. cDNA sequencing and western blot indicated that the exogenous BMPR1B CDS was successfully expressed in host pigs. The transgenic pigs showed normal litter size performance. However, no significant differences in litter size were found between transgene-positive and negative sows. Our study provides new insight into producing cloned transgenic livestock related to reproductive traits.

• 식물병연구
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• 제14권1호
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• pp.15-20
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• 2008

산박하(Isodon inflexus)의 Is-CMV, 깽깽이풀(Jeffersonia dubia)의 Jd-CMV 및 파리풀(Phryma leptostachya var. asiatica)의 Pla-CMV 등, 3종의 잡초에서 분리한 Cucumber mosaic virus(CMV)를 공시하여, 기주반응 실험, dsRNA 분석, 혈청학적 성질조사, RT-PCR및 RFLP등의 실험을 통하여 각 바이러스를 동정하고, 특성을 구분하였다. 잡초로부터 분리 한 3종의 CMV는 Nicotiana benthamiana, N. tabacum cv. Xanthi nc, N. glutinosa, Cucubita pepo cv. Black Beauty에는 모두 유사한 모자이크 병징을 발현하였으며, Chenopodium amaranticolr와 Vigna unguiculata cv. Kurotanesanzaku에서는 국부 괴사병반이 발현되었다. 한편 고추(Capsicum anmuum cv. Chungyang)에서는 Jd-CMV와 Pla-CMV는 전형적인 모자이크 증상을 발현하였으나, Is-CMV는 병징이 나타나지 않고 무병징으로 감염되는 특성을 보였다. Is-CMV, Jd-CMV 및 Pla-CMV에 감염된 N. benthamiana로부터 추출한 dsRNA는 모두 약 3.4, 3.2, 2.1 및 1.0kbp의 분자크기를 갖는 4종의 dsRNA 밴드가 검출되었으며, 대조로 이용한 Fny-CMV의 dsRNA 패턴과 같았다. Is-CMV, Jd-CMV 및 Pla-CMV에 감염된 N. benthamiana의 즙액을 항원으로 이용하여 Fny-CMV의 항혈청과 한천겔이중확산법으로 조사한 혈청학적 실험 결과는 모든 항원이 한 종의 뚜렷한 침강선을 형성 하였으며, Fny-CMV의 항원에 의해서 형성된 침강선과 융합함으로서 서브그룹 I에 속하는 계통들로 판단되었다. 또한 Is-CMV, Jd-CMV 및 Pla-CMV에 감염된 N. benthamiana로부터 추출한 RNA를 이용하여 CMV-specific 프라이머를 이용한 외피단백질유전자를 포함하는 RNA3의 3' 영역 에 대한 RT-PCR을 실시한 결과, Fny-CMV와 마찬가지로 약 950bp 크기의 cDNA가 증폭되었다. 증폭된 각각의 cDNA를 EcoRI으로 처리하였을 때에는 절단되지 않았으며, HindIII, MspI, SalI 그리고 XhoI에서는 2개의 절편으로 절단되었다. 이와 같은 결과는 Fny-CMV의 절단패턴과 일치하는 것으로 Is-CMV, Jd-CMV 그리고 Pla-CMV는 서브그룹 IA에 속하는 계통으로 확인되었다. 이들 3종의 잡초로부터 CMV가 분리 동정된 것은 이 논문이 처음이다.

• 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.

• 과학교육연구지
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• 제47권2호
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• pp.192-210
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• 2023

이 연구는 인지적 도제 모델의 교수 단계와 교수방법을 적용하여 Rapid-cycling Brassica rapa (RcBr)를 활용한 식물 분자생물학 실험 프로그램을 개발하여 그의 적용 효과를 알아보고자 하였다. 개발된 프로그램은 예비교사의 분자생물학 실험에 관한 전문성 제고를 위하여 'purple RcBr과 non-purple RcBr 개체의 DFR 유전자 확인'과 'DNA 프로파일링 방법을 이용한 RcBr 개체의 유전적 다형성 부위 확인'의 두 가지 실험 주제를 선정하여 총 8차시로 구성하였다. 개발된 프로그램은 충북 H 대학교 생물교육 전공 2학년 18명을 대상으로 적용하여 분자생물학 지식과 기술 활용에 관한 인지기능과 영역 일반적 메타인지 기능의 향상 효과를 알아보았으며, 개발된 프로그램에서 제공된 수업흐름도 작성 과제의 분석을 통하여 프로그램의 효과를 검증하고자 하였다. 개발된 인지적 도제 모델 기반의 RcBr 식물 프로그램은 예비교사의 분자생물학 지식 및 기술 활용에 관한 인지기능 향상에 효과적이었다. 예비교사의 선행 실험 경험에 따라 고차적 인지기능 향상에 차이를 보였는데, 선행 실험 경험이 없는 예비교사의 고차적 인지기능 향상에 특히 효과적이었다. 개발된 프로그램은 또한 영역 일반적 메타인지 기능 중 메타인지적 지식의 과제와 메타인지적 조절의 계획, 점검, 평가 부분의 하위요소에 있어 유의미한 향상 효과를 보여주었다. 이는 프로그램의 차시별 자기평가 활동이 예비교사의 메타인지적 조절 기능 향상에 도움을 주었기 때문으로 생각한다. 이 연구에서 개발된 인지적 도제 모델의 식물 프로그램은 예비교사의 분자생물학 실험에 관련된 핵심역량을 키우는데 이바지한 것으로 나타났으므로 후속 연구에서 이 교수·학습 자료를 재구성하여 과학교사 연수나 고등학생들에게 적용하여도 메타인지 기능의 향상 효과를 기대할 수 있을 것이다.

• 한국산림과학회지
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• 제112권1호
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• pp.40-56
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• 2023

사시나무속 수종은 생장이 빠르고 우수한 탄소흡수 능력을 보여주며, 환경정화 효과가 큰 수종으로 이상기후 및 환경오염 문제에 대응하는 기후적응성 품종개발 및 육종집단 조성에 적합하다. 따라서 유전연관지도 작성 및 양적형질 유전자좌 탐색을 통하여 포플러 육종을 신속하게 진행할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 차세대 염기서열 분석기술 방법인 genotyping-by-sequencing 기법을 이용해 인공교배 차대에 대한 고밀도 유전연관 지도를 작성하였다. 또한 사시나무의 수고와 근원경 생장 그리고 해충피해에 대한 회복력 형질을 조사하여 유전연관지도에 위치한 양적형질 유전자좌를 탐색하였다. 서울대학교 학술림에 조성된 사시나무 4년생 육종집단(오대19 × 봉현4 인공교배 차대집단)에서 수고 및 근원경 생장을 조사하였으며, 식엽성 해충인 꼬마버들재주나방 유충의 피해를 받은 후 이에 대해 회복 능력을 조사하였다. 잎 시료의 DNA 추출 후 5개 microsatellite 마커를 이용하여 유전자형을 확인하였으며 친자로 확인된 개체만을 연구재료로 사용하였다. 친자 확인이 완료된 시료의 DNA는 제한효소를 이용해 절단하였으며, 이렇게 얻은 DNA 조각들은 GBS 라이브러리로 제작하여 염기서열을 분석하였다. 분석된 결과는 Populus trichocarpa를 참조유전체로 하여 정렬하였다. 정렬된 SNP 마커는 총 58,040개였으며, 그 가운데 17,755개의 SNP 마커를 유전연관지도 작성에 사용하였다. 유전연관지도는 19개의 연관군으로 나누어졌으며, 전체 길이는 2,129.54 cM으로 나타났다. 조사된 세 가지 형질에 대한 양적형질 유전자좌 분석을 실시한 결과, 수고와 근원경 생장과 연관된 양적형질 유전자좌는 찾을 수 없었으나 전장유전체연관연구(GWAS)를 통하여 4번 연관군(염색체)에 해충피해 회복력과 관련이 있을 것으로 추정되는 유전자를 확인하였다.

• 한국작물학회지
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• 제68권3호
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• pp.134-146
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• 2023

콩 역병(Phytophthora root rot, PRR)은 난균(oomycete)인 Phytophthora sojae에 의해 발생하는 콩의 주요 병 중 하나로, 배수가 잘 안 되는 밭이나 습한 토양에서 심하게 발생한다. 역병의 피해를 효과적으로 줄일 수 있는 방법은 주로 역병 저항성 품종을 재배하는 것으로, 이는 저항성 유전자 Rps (resistance to P. sojae)에 대한 연구를 중심으로 이루어진다. 본 연구는 대풍 과 천알(계통명 SS0404-T5-76)을 교배하여 구축한 RIL (recombinant inbred line) 집단을 이용하여 콩 역병 균주40468과 연관된 저항성 유전자좌를 탐색하기 위해 수행되었다. 역병 균주40468에 대한 저항성 평가는 하배축 접종(hypocotyl inoculation) 방법으로 이루어졌다. 저항성 검정 결과, 천알은 저항성,대풍은 감수성을 보였고 집단 내에서는 계통들의 표현형이 분리되는 양상을 보였다. 집단 내에서 표현형 분포는 1:1 (R:S) (χ2 = 0.57, p = 0.75) 분리비와 일치하였으며, 이는 저항성 반응이 단일 유전자에 의해 조절됨을 나타낸다. 대풍, 천알과 각 RIL 계통들은 고밀도 SNP 유전자형 분석을 통해 데이터를 얻었고, 이를 바탕으로 유전자 지도를 작성하였다. 일원분산 분석(Single-marker ANOVA) 및 linkage analysis 결과, 18번 염색체의 55.9~56.4 Mbp에서 높은 통계적 유의성을 보였으며, 이 지역의 표현형 분산은 ~98%로 나타났다. 탐색된 영역은 다수의 선행연구에서 Rps의 위치로 보고된 지역과 겹치며, 콩 표준 유전체 정보를 기반으로 0.5 Mbp 범위 내에서 leucine-rich repeat (LRR) 또는 serine/threonine kinase(STK)을 합성하는 유전자 9개를 포함하고 있다. 천알은 역병 균주40468에 대한 저항성 유전자좌가 밝혀진 첫 국내 콩 품종으로, 본 연구에서 밝힌 천알의 저항성 유전자좌는 향후 역병 저항성 육종 및 연구에서 유용한 재료가 될 것이다.