• 제목/요약/키워드: Genomic diversity

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엉겅퀴의 엽록체 TrnL-F와 Matk 영역 염기서열의 HRM 분석을 통한 특이적 SNP 분자마커의 개발 (Development of Specific SNP Molecular Marker from Thistle in the DNA Sequences of Chloroplast TrnL-F and Matk Region Using HRM Analysis)

  • 이신우;이수진;김윤희
    • 생명과학회지
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    • 제29권5호
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    • pp.524-529
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    • 2019
  • 엉겅퀴는 대표적인 다년생의 약용식물이다. 최근 국제적 추세에 따라 자국의 유전자원의 발굴, 보존 등이 강화 됨에 따라 인접국가와 국내 자생 엉겅퀴 계통을 판별 할 수 있는 기준 설정에 관한 연구의 필요성이 대두되고 있지만, 분자생물학적 판별 기술의 개발은 아직 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 국내 토종과 해외 유래 엉겅퀴종의 기원을 판별하기 위해 엽록체에 존재하는 trnL-trnF와 MatK 유전자단편에서 SNP를 이용한 판별 프라이머를 확보하였으며 이를 보완하여 보다 신속하게 판별하기 위하여 HRM 분석 기술을 이용한 판별 마커와 그 조건을 확립하였다. 그러므로, 본 연구에서 개발된 SNP 마커는 다양한 지역 또는 국가에서 서식하는 엉겅퀴 종들의 신속한 확인을 위해 매우 유용하게 이용될 것으로 생각된다.

Whole genome sequencing of Luxi Black Head sheep for screening selection signatures associated with important traits

  • Liu, Zhaohua;Tan, Xiuwen;Wang, Jianying;Jin, Qing;Meng, Xianfeng;Cai, Zhongfeng;Cui, Xukui;Wang, Ke
    • Animal Bioscience
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    • 제35권9호
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    • pp.1340-1350
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    • 2022
  • Objective: Luxi Black Head sheep (LBH) is the first crossbreed specialized for meat production and was developed by crossbreeding Black Head Dorper sheep (DP) and Small Tailed Han sheep (STH) in the farming areas of northern China. Research on the genomic variations and selection signatures of LBH caused by continuous artificial selection is of great significance for identifying the genetic mechanisms of important traits of sheep and for the continuous breeding of LBH. Methods: We explored the genetic relationships of LBH, DP, and several Mongolian sheep breeds by constructing phylogenetic tree, principal component analysis and linkage disequilibrium analysis. In addition, we analysed 29 whole genomes of sheep. The genome-wide selection signatures have been scanned with four methods: heterozygosity (HP), fixation index (FST), cross-population extended haplotype homozygosity (XP-EHH) and the nucleotide diversity (𝜃π) ratio. Results: The genetic relationships analysis showed that LBH appeared to be an independent cluster closer to DP. The candidate signatures of positive selection in sheep genome revealed candidate genes for developmental process (HoxA gene cluster, BCL2L11, TSHR), immunity (CXCL6, CXCL1, SKAP2, PTK6, MST1R), growth (PDGFD, FGF18, SRF, SOCS2), and reproduction (BCAS3, TRIM24, ASTL, FNDC3A). Moreover, two signalling pathways closely related to reproduction, the thyroid hormone signalling pathway and the oxytocin signalling pathway, were detected. Conclusion: The selective sweep analysis of LBH genome revealed candidate genes and signalling pathways associated with developmental process, immunity, growth, and reproduction. Our findings provide a valuable resource for sheep breeding and insight into the mechanisms of artificial selection.

찰옥수수 자식계통의 주요 품질특성과 관련된 SSR마커 (SSR Marker Related to Major Characteristics Affected Kernel Quality in Waxy Corn Inbred Lines)

  • 정태욱;문현귀;손범영;김선림;김순권
    • 한국작물학회지
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    • 제51권spc1호
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    • pp.185-192
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    • 2006
  • 작물과학원에서 육성한 찰옥수수 자식계통들을 대상으로 SSR 마커를 이용하여 자식계통간 유연관계 등을 분석하고 계통군화 시켜 교배 모, 부본 선정의 기초 자료로 이용하고자 하였으며 종실의 품질특성들과 연관되어 있는 분자마커를 선발하여 품질육종의 효율성을 높이고 고품질 찰옥수수 품종육성에 이용하기 위한 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 64개 자식계통의 genomic DNA증폭에 의해 30개 microsatellite 마커를 이용하여 전체 225개, 마커 별로는 $2{\sim}13$개, 평균 7.5개의 alleles가 관찰되었으며 PIC값은 $0.14{\sim}0.87$의 범위였고 평균 0.69의 다양성을 보였다. 2. 증폭된 밴드의 유무를 이용하여 계통간 유전적 거리를 구하였으며 이를 근거로 군집분석을 한 결과 9개 군으로 분류할 수 있었고 특히 I군의 경우 64계통 중 41%인 26계통이 포함되었으며 나머지 군들은 $3{\sim}9$개의 자식계통이 포함되었다. 3 유전적 거리에 의한 자식계통군의 분류 결과를 기존에 육성된 교잡종들과 비교해 본 결과 찰옥1호의 모, 부본인 KW1, KW2는 각각 I군과 VII군, 찰옥2호의 모, 부본인 KW7, KW3은 각각 I군과 VIII군에 속해 있었으며, 고식미 교잡종인 찰옥4호는 모, 부본인 KW33과 KW35는 I군과 IV군, 일미찰의 모, 부본인 KW51, KW35도 I군과 IV군에 속해 있어서 원연간에 교잡이 이루어 진 것으로 나타났다. 4. 30개 SSR 마커에 의해 발생된 대립인자와 품질관련 특성들과의 연관성을 분석한 결과 아밀로펙틴 함량 등 8개 형질과 관련되는 마커를 선발하였다. 이 마커들 중 umc 1019는 아밀로펙틴, 단백질 함량과 연관되었으며 umc1020은 아밀로펙틴 함량, 최고점도 및 전체적 기호도와 관련되었고 bnlg1537은 백립중, 립장, 립폭과 관련이 높은 것으로 나타났다.작할 수 있었다. 이 환원유(還元乳)를 일정(一定)한 조건(條件)에서 한국 영양권장량과 비교(比較)했을 때, 모든 영양소(營養素)를 충분(充分)히 공급(供給)할 수 있었는데 나이아신 만이 권장량에 미달하였다. 또한 분유(粉乳) C에서 철분이 약간 미달했고, 비타민A는 1일(日) 권장량에 6배(倍)나 되어 앞으로 재검토(再檢討)를 요(要)하는 문제라 하겠다. 4. 아미노산(酸) 조성(組成)은 분유간(粉乳間)에 다수 차계(差界)를 보였으며, 필수(必須)아미노산(酸) 조성(組成)이 우유에 가까웠던 점(點)으로 보아 아미노산 조절(調節)은 없었는듯 하였다. 발효유의 아미노산(酸) 조성(組成)은 우유와 거의 같았다. 5. 지방산(脂肪酸)의 조성(組成)은 전체(全體) 포화지방산대(飽和脂肪酸對) 불포화지방산(不飽和脂肪酸)의 비(比)가 3종(種)의 분유간(粉乳間)에 비슷하였고, 특히 필수지방산(必須脂肪酸)의 조성(組成)이 모유(母乳)와 유사(類似)하거나 높아 이들 지방산(脂肪酸)이 첨가(添加)되어 있음을 나타냈다. 이상의 여러 결과(結果)들을 종합(綜合)할 때 3종(種)의 분유간(粉乳間) 영양효과(營養效果)는 비슷하고, 조제분유(調製粉乳)의 일반조성(一般組成), 무기질(無機質) 및 지방산(脂肪酸) 조성(組成)에 있어서 모유(母乳)에 상당히 접근(接近)하는 것으로 믿어진다. 한편 철분, 비타민 등(等)의 강화(强化)로서 단일식품(單一食品)으로서의 효용성(效用性)을 높인 것은 사실이나, 일부 영양소(營養素)의 지나친 강화(强化)문제는 좀더 신중히 다루어져야 할 것으로 생각된다.성(構成) polyol은 glycerol뿐이 었으며 세포외(細胞外) 지질(脂質)의 구성(構成) polyol은 glycerol, mannitol, xylitol 및 arabitol 이었다.로 보아 glucosamine 2분자(分子)에 한계의 인(燐)이 monoester결합(結合)을 하고 있음을 알 수 있다. 8. spot A화합물(化合物)은 glucosaminiyl

한국 고유 담수어종 참갈겨니(Zacco koreanus) 개체군의 계통지리학 및 집단유전학 연구 (Phylogeographic and population genetic study of a Korean endemic freshwater fish species, Zacco koreanus)

  • 김유림;장지은;최희규;이혁제
    • 환경생물
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    • 제38권4호
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    • pp.650-657
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    • 2020
  • 본 연구는 동해유입하천(강릉 연곡천, 양양 남대천), 한강수계(섬강, 속사천), 낙동강수계(길안천)에 서식하는 참갈겨니(Zacco koreanus) 개체군을 대상으로 채집된 110개체로부터 미토콘드리아 DNA COI 유전자(mitochondrial DNA cytochrome oxidase I)를 분자마커로 이용하여 계통지리학적 분석을 수행하고, 추가적으로 강릉 연곡천 상·중·하류 개체군을 대상으로 집단유전학적 분석을 수행하였다. 계통지리학 분석 결과, 동해유입하천과 한강수계의 참갈겨니 개체군은 동일한 단일계통을 나타내었고, 낙동강수계의 개체군은 상이한 계통으로 분기됨을 나타내었으며, 다른 수계 계통과의 유전적 거리 수치 범위가 평균 4.0%(3.7~4.2%)로서 동일종 이상 수준을 보여 잠재종 가능성을 시사하였다. 참갈겨니가 서식하는 수계에 따른 형태학적 차이는 연구된 바 있으나 DNA 염기서열의 변이를 이용한 분자유전학적 연구는 부족한 실정이므로 본 연구 결과는 향후 낙동강수계 참갈겨니 개체군의 계통분류학적 연구에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 추후 집단유전체학 및 생태학적 분석을 통하여 관찰된 낙동강수계 계통이 다른 종, 잠재종 혹은 단순히 큰 수준의 종내 변이를 나타내는지에 대한 추가적인 연구가 필요하다. 강릉 연곡천 상·중·하류에 서식하는 개체군의 집단유전학 분석을 통해 중류의 개체군이 상대적으로 높은 다양성을 나타냈으며 상·중·하류 개체군 간의 유전적 차이는 나타나지 않았다. 이는 상·중·하류 개체군 간 유전자 확산이 원활하게 이루어지고 있음을 의미하며 하천의 개체군 간 연결성을 판단할 수 있는 지표로 활용될 수 있다. 하지만 생태학적 시간 스케일의 연구에 더 적합한 분자마커를 이용한 추후 연구가 필요할 것으로 사료된다.

하기도 감염 환아에서 분리된 Adenovirus 1, 2, 5 혈청형의 유전체형 분석 (Genome Type Analysis of Adenovirus Serotypes 1, 2 and 5 Isolated from Children with Lower Respiratory Tract Infections in Korea)

  • 박기원;최은화;정지태;이환종;박기호
    • Pediatric Infection and Vaccine
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    • 제12권2호
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    • pp.166-177
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    • 2005
  • 목 적 : DNA 제한 효소 분석법을 이용한 아데노바이러스의 유전체형 분석 방법은 많은 연구자들이 서로 다른 종류의 제한 효소와 명명법을 사용하여 분류함으로써, 아직까지 체계적인 분류 체계가 정립되어 있지 않다. 본 연구는 Li와 Wadell이 제안한 제한 효소 분석법과 명명법을 이용하여 국내에서 최근 14년 동안 분리된 아데노바이러스 혈청형 1, 2, 5형에 대한 유전체형을 분류하고, 그 분자 역학과 유전체형 상호 간의 연관성을 밝히고자 시행하였다. 방 법 : 1990년 11월부터 2003년 2월까지 하기도 감염으로 서울대학교병원 소아과에 입원하였거나, 인접 지역의 종합병원 소아과에 입원한 소아들로부터 채취한 비인두 흡인물을 검체로 하여 HEp-2 세포주에서 배양 후 간접면역형광검사로 확인하고, 분리된 아데노바이러스를 항혈청 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 11에 대한 세포독성 효과를 관찰함으로 혈청형을 결정하였다. 혈철형 1, 2, 5형을 대상으로 DNA를 추출하고 12가지 제한 효소 BamHI, BcI, BglI, BglII, BstEII, EcoRI, HindIII, HpaI, SalI, SmaI, XbaI, XhoI로 절단한 후 전기영동 시키고 나타나는 분절 형태를 각 혈청형의 표준주와 비교하여 분석하였다. 유전체형간의 상관성을 비교하기 위하여 PCRF 분석을 시행하였다. 결 과 : 아데노바이러스 분리주 382주를 대상으로 혈청형을 확인한 결과, 1형 33(9%), 2형 45(12%), 3형 107(28%), 4형 16(4%), 5형 24(6%), 6형 8(2%), 7형 116(30%), 11형 9(2%), 그 외의 형들이 24(6%)주로 각각 나타났다. 변이 유전체형은 혈청형 1형 18종류, 2형 25종류, 5형 10종류가 분류되었으며 Ad1p1-Ad1p7, Ad1a, Ad1b, Ad1b1-Ad1b3, Ad1c, Ad1d, Ad1e, Ad1e1, Ad1e2, Ad1f; Ad2p1-Ad2p11, Ad2a, Ad2a1-Ad2a6, Ad2b, Ad2c, Ad2d, Ad2e, Ad2e1-Ad2e3; Ad5p1, Ad5p2, Ad5a, Ad5a1-Ad5a7로 명명되었다. 본 연구에서는 표준주나 이전에 보고 된 유전체형과 일치하는 유전체형은 분리되지 않았다. 대부분의 유전체형은 전 연구기간 동안 1~2주만 분리되었고 일부 유전체형들은 산발적으로 2회 이상 반복 분리되었다. 유전체형 Ad1p5나 Ad5a1와 같이 유행성으로 분포하는 유전체형도 관찰되었다. 혈청형 1형 유전체형 간의 PCRF는 79~99%로 Genomic cluster 1과 2로 구분되었고, 2형과 5형은 각각 82~99%와 84~99%로 모두 80% 이상이었다. 결 론 : 본 연구를 통하여 국내에서 분리된 아데노바이러스 혈청형 1, 2, 5형의 다양한 유전체형을 체계적으로 분석할 수 있었다. 혈청형 1, 2, 5형이 주로 산발성 감염을 일으키는 것으로 알려져 왔으나, 유전체형에 따라 역학적 특징이 다르게 나타날 수 있으며, 이는 DNA의 변형에 의한 유전체형의 변화가 바이러스의 감염력과 생존력에 변화를 일으켰을 가능성을 시사한다. 본 연구 결과는 혈청형 1, 2, 5형의 비교 자료로 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 변이 유전체형들에 대한 정보를 제공함으로써 백신 개발을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

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불량매립지 안정화 지표 개발을 위한 분자생물학적 기술의 적용 (Application of Molecular Biological Technique for Development of Stability Indicator in Uncontrolled Landfill)

  • 박현아;한지선;김창균;이진용
    • 대한환경공학회지
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    • 제28권2호
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    • pp.128-136
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    • 2006
  • 본 연구에서는 분자생물학적인 방법을 이용하여 침출수 내의 미생물 군집 분석을 통한 매립지의 안정화 정도를 평가하는 기술을 개발하고자 하였다. 국내 사용종료매립지 중 정밀조사대상매립지 244개소를 대상으로 기초자료 조사 및 현장답사를 통해 천안 J 매립지와 원주 T 매립지를 연구대상 매립지로 선정하였다. 각 매립지의 침출수 시료에서 genomic DNA를 추출한 후 PCR을 이용한 16S rDNA 클로닝 과정을 거쳐 매립지 침출수 내에 분포하는 미생물 군집의 유전적 다양성을 확인하였다. 또한 탈질화 및 메탄생성 유전자를 대상으로 competitive PCR과 Real-Time PCR을 이용한 미생물 정량을 실시하여 오염인자와의 상관관계를 확인하였다. 분석된 DNA sequence를 BLAST search한 결과 97% 이상 유사성을 보이는 근연종은 J 매립지, T 매립지 각각 47.6%, 32.1%로 나타났으며 이 중 Proteobacteria phylum이 가장 많이 분포하는 것으로 나타났다. 탈질화 유전자 정량 결과 매립종료 후 경과기간이 13년인 T 매립지에 비해 7년인 J 매립지메서 nirS gene, cnorB gene이 각각 약 7배, 4배 정도 많이 분포하고 있는 것으로 확인되었다. 또한 메탄생성 유전자 정량 결과 J 매립지 내부 침출수(J1)에서 가장 많이 분포하고 있는 것으로 나타났으며, 매립지에서 지하수 흐름 방향으로 멀어질수록 미생물 개체수가 급격히 감소함을 확인하였다. nirS gene, cnorB gene 및 MCR gene의 개체수와 TOC, $NH_3-N,\;NO_3-N,\;NO_2-N,\;Cl^-$, alkalinity에 대한 비교 분석결과 $NO_3-N$을 제외하고 최대 99% 이상의 높은 상관관계를 보였다. 불량매립지로부터 침출수의 유출에 의한 경계 영역 주변에 대한 분자생태학적 영향평가 결과 종래 대표적인 수질평가 분석 항목과의 상관관계가 매우 높게 관측되어 분자생물학적 기술을 영향역 설정 및 안정화 지표로서 충분히 활용할 수 있음을 확인하였다.

차세대유전체해독 기법을 이용한 소 유전체 해독 연구현황 (Current Status of Cattle Genome Sequencing and Analysis using Next Generation Sequencing)

  • 최정우;채한화;유다영;이경태;조용민;임다정
    • 생명과학회지
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    • 제25권3호
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    • pp.349-356
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    • 2015
  • 최근 차세대염기서열해독법(Next Generation Sequencing, NGS)의 급속한 발전에 힘입어, 다양한 가축 종에 대한 전장유전체 수준의 해독 및 분석 연구수행이 가능하게 되었다. 소의 경우 현재 한우, 칡소, 흑우, 제주흑우 4품종의 재래소가 국제연합식량농업기구 가축다양성 정보시스템에 등록돼 있는 상태이다. 이러한 재래유전자원은 최근 NGS 기술을 이용 전장유전체에 걸친 대용량의 단일염기다형성 정보를 얻는데 성공하였으며, 또한 한국 재래소품종이 유럽기원의 소 품종들과 유전학적으로 차이가 있다는 점이 밝혀졌다. 또한 소 유전체학 분야에서 이 NGS의 응용은 유전체의 구조적 변이 특히 종전 대용량으로 정확한 발굴이 어려웠던 전장유전체에 널리 퍼진 복제수변이의 발굴에 성공적으로 적용되었다. 이러한 일련의 성공에도 불구하고 최근 NGS를 이용한 연구는 내재적인 한계점이 있었는데, 이는 연구 당시 고가의 연구비용 및 분석의 난해함으로 인해 각 대표 소 품종의 단수 또는 소수 개체에 대해서만 적용되었다는 점이 그 대표적 예라 할 수 있을 것이다. 즉, NGS에서 파생된 데이터의 보다 정확한 생물학적 의의를 찾기 위해서는 추가 실험적 검증과 더불어 면밀한 해석이 필요하다는 점을 시사하는 것이다. 최근 차세대염기서열 해독 비용이 지속으로 하락하고 있으며, 이는 단수개체가 아닌 집단수준에서의 NGS 적용이 가능해 짐에 따라 다양한 집단유전체학적 이론이 접목된 연구가 가능해지고 있다. 현재 국내 재래소 품종에 대한 집단수준에서의 연구는 극히 미흡한 상태이나, 이러한 상황은 최근 고밀도 칩, 차세대염기서열 자료와 같은 대용량 유전정보를 생산, 분석 중에 있어 재래가축에 대한 집단수준에서의 연구가 일부 해소될 것으로 기대된다.

한우에서 전장의 유전체 정보를 활용한 연관불평형 및 유효집단크기 추정에 관한 연구 (Estimation of Linkage Disequilibrium and Effective Population Size using Whole Genome Single Nucleotide Polymorphisms in Hanwoo)

  • 조충일;이준호;이득환
    • 생명과학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.366-372
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    • 2012
  • 본 연구는 한우 유전체 전장에 존재하는 고밀도 단일염기다형을 DNA chip을 이용하여 각각의 유전자형을 구명하고, 동일염색체 내에 존재하는 각 표지인자쌍의 연관불평형을 성 염색체를 제외한 모든 상염색체에서 추정하여 물리적 거리별 연관불평형의 정도를 확인하고 이러한 결과를 이용하여 한우 집단의 유효집단 크기를 추정하기 위하여 실시하였다. 한우개량사업소에서 2005년부터 2008년까지 후대검정에 공시된 후보종모우 및 후대 검정우 288두에 대해 혈액을 채취하고 Bovine SNP 50 DNA Chip을 이용하여 유전자형을 분석하였으며, 총 51,582 표지인자 중 결측률이 10% 이상인 표지인자 1개 및 다형성이 없는 표지인자 10,730개에 대해 사전제거를 실시하고 남은 40,851개의 SNP표지인자를 본 분석에 활용하였다. 연구 결과, 성 염색체를 제외한 상 염색체의 총 SNP표지인자의 길이는 2,541.6 Mb였으며, 염색체별 평균 SNP표지인자간 거리는 0.55에서 0.74로 분포하였으며, EM알고리즘을 이용하여 염색체별 연관불평형을 추정해 보았을 때, 기존의 보고된 연구와 유사하게 표지인자간 거리가 짧을수록 높게 나타나는 지수형태의 그래프를 나타냈으며, SNP표지인자간 거리에 따른 $r^2$를 보면, 0 Mb에서 0.1 Mb일 때 0.136, 0.1-0.2 Mb에서 0.06로 나타났다. Luo (1998)의 연구결과를 한우에 적용시켰을 때, 전체분산의 5%이상 설명하는 양적형질좌위 발굴을 위해서 약 2,000두의 표현형 자료가 필요할 것으로 사료되었다. 또한 한우의 세대별 유효집단 크기에 대해 추정해 본 결과, 현재 한우의 유효집단크기는 84두로 추정되었고, 지금으로부터 약 50세대 이전의 유효집단 크기는 1,150두로 추정되었다. 가축에서 인공수정이 도입(1960년대)된 이 후 개량의 가속화로 인해 한우의 유효집단 크기가 급격히 감소한 것으로 사료되었다.