Cheon, Kyeong-Seong;Baek, Jeongho;Cho, Young-il;Jeong, Young-Min;Lee, Youn-Young;Oh, Jun;Won, Yong Jae;Kang, Do-Yu;Oh, Hyoja;Kim, Song Lim;Choi, Inchan;Yoon, In Sun;Kim, Kyung-Hwan;Han, Jung-Heon;Ji, Hyeonso
Plant Breeding and Biotechnology
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v.6
no.4
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pp.391-403
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2018
Genome resequencing by next-generation sequencing technology can reveal numerous single nucleotide polymorphisms (SNPs) within a closely-related cultivar group, which would enable the development of sufficient SNP markers for mapping and the identification of useful genes present in the cultivar group. We analyzed genome sequence data from 13 Korean japonica rice varieties and discovered 740,566 SNPs. The SNPs were distributed at 100-kbp intervals throughout the rice genome, although the SNP density was uneven among the chromosomes. Of the 740,566 SNPs, 1,014 SNP sites were selected on the basis of polymorphism information content (PIC) value higher than 0.4 per 200-kbp interval, and 506 of these SNPs were converted to Kompetitive Allele-Specific PCR (KASP) markers. The 506 KASP markers were tested for genotyping with the 13 sequenced Korean japonica rice varieties, and polymorphisms were detected in 400 KASP markers (79.1%) which would be suitable for genetic analysis and molecular breeding. Additionally, a genetic map comprising 205 KASP markers was successfully constructed with 188 $F_2$ progenies derived from a cross between the varieties, Junam and Nampyeong. In a phylogenetic analysis with 81 KASP markers, 13 Korean japonica varieties showed close genetic relationships and were divided into three groups. More KASP markers are being developed and these markers will be utilized in gene mapping, quantitative trait locus (QTL) analysis, marker-assisted selection and other strategies relevant to crop improvement.
The full genome sequence of Bacillus safensis KCTC 12796BP which had been isolated from the marine sponge in the seawater of Jeju Island, was determined by Pac-Bio next-generation sequencing system. A circular chromosome in the length of 3,935,874 bp was obtained in addition to a circular form of plasmid having 36,690 bp. The G + C content of chromosome was 41.4%, and that of plasmid was 37.3%. The number of deduced CDSs in the chromosome was 3,980, whereas 36 CDS regions were determined in a plasmid. Among the deduced CDSs in chromosome, 81 tRNA genes and 24 rRNA genes in addition to one tmRNA were allocated. More than 30 CDSs for sporulation, 16 CDSs for spore coat, and 20 CDSs for germination were also assigned in the chromosome. Several genes for capsular polysaccharide biosynthesis and for flagella biosynthesis and chemotaxis in addition to genes for osmotic tolerance through glycine-choline betaine pathway were also identified. Above all, the biosynthetic gene cluster for anti-allergic compounds seongsanamides were found among two non-ribosomal peptide synthetase (NRPS) gene clusters for secondary metabolites.
Kim, Se Hee;Kwon, Jung-hyun;Cho, Kang Hee;Shin, Il Sheob;Jun, Ji Hae;Cho, Sang-Yun
Korean Journal of Plant Resources
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v.34
no.5
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pp.443-450
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2021
Peach flesh color is commercially important criteria for classification and has implications for nutritional quality. To breed new yellow-fleshed peach cultivar many cross seedlings and generations should be maintained. Therefore it is necessary to develop early selection molecular markers for screening cross seedlings and germplasm with economically important traits to increase breeding efficiency. For the comparison of transcription profiles in peach varieties with a different flesh color expression, two cDNA libraries were constructed. Differences in gene expression between yellow-fleshed peach cultivar, 'Changhowon Hwangdo' and white-fleshed peach cultivar, 'Mibaekdo' were analyzed by next-generation sequencing (NGS). Expressed sequence tag (EST) of clones from the two varieties was selected for nucleotide sequence determination and homology searches. Putative single nucleotide polymorphisms (SNPs) were screened from peach EST contigs by high resolution melting (HRM) analysis, SNP ID ppa002847m:cds and ppa002540m:cds displayed specific difference between 17 yellow-fleshed and 21 white-fleshed peach varieties. The SNP markers for distinguishing yellow and white fleshed peach varieties by HRM analysis offers the opportunity to use early selection. This SNP markers could be useful for marker assisted breeding and provide a good reference for relevant research on molecular mechanisms of color variation in peach varieties.
Reddy, Kondreddy Eswar;Kim, Minji;Kim, Ki Hyun;Ji, Sang Yun;Baek, Youlchang;Chun, Ju Lan;Jung, Hyun Jung;Choe, Changyong;Lee, Hyun Jeong;Kim, Minseok;Lee, Sung Dae
Animal Bioscience
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v.34
no.2
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pp.243-255
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2021
Objective: Deoxynivalenol (DON) and zearalenone (ZEN) are mycotoxins that frequently contaminate maize and grain cereals, imposing risks to the health of both humans and animals and leading to economic losses. The gut microbiome has been shown to help combat the effects of such toxins, with certain microorganisms reported to contribute significantly to the detoxification process. Methods: We examined the cecum contents of three different dietary groups of pigs (control, as well as diets contaminated with 8 mg DON/kg feed or 0.8 mg ZEN/kg feed). Bacterial 16S rRNA gene amplicons were acquired from the cecum contents and evaluated by next-generation sequencing. Results: A total of 2,539,288 sequences were generated with ~500 nucleotide read lengths. Firmicutes, Bacteroidetes, and Proteobacteria were the dominant phyla, occupying more than 96% of all three groups. Lactobacillus, Bacteroides, Megasphaera, and Campylobacter showed potential as biomarkers for each group. Particularly, Lactobacillus and Bacteroides were more abundant in the DON and ZEN groups than in the control. Additionally, 52,414 operational taxonomic units were detected in the three groups; those of Bacteroides, Lactobacillus, Campylobacter, and Prevotella were most dominant and significantly varied between groups. Hence, contamination of feed by DON and ZEN affected the cecum microbiota, while Lactobacillus and Bacteroides were highly abundant and positively influenced the host physiology. Conclusion: Lactobacillus and Bacteroides play key roles in the process of detoxification and improving the immune response. We, therefore, believe that these results may be useful for determining whether disturbances in the intestinal microflora, such as the toxic effects of DON and ZEN, can be treated by modulating the intestinal bacterial flora.
Solanum demissum is one of the wild Solanum species originating from Mexico. It has wildly been used for potato breeding due to its resistance to Phytophthora infestans. S. demissum has an EBN value of four, which is same as that of S. tuberosum, so that it is directly crossable for breeding purposes with the cultivated tetraploid potato (S. tuberosum). In this study, the chloroplast genome sequence of S. demissum obtained by next-generation sequencing technology was described and compared with those of seven other Solanum species to develop S. demissum-specific markers. Thetotal sequence length of the chloroplast genome is 155,558 bp, and its structural organization is similar to those of other Solanum species. Phylogenetic analysis with ten other Solanaceae species revealed that S. demissum is most closely grouped with S. hougasii and S. stoloniferum followed by S. berthaultii and S. tuberosum. Additional comparison of the chloroplast genome sequence with those of seven other Solanum species revealed two InDels specific to S. demissum. Based on these InDels, two PCR-based markers for discriminating S. demissum from other Solanum species were developed. The results obtained in this study will provide an opportunity to investigate more detailed evolutionary and breeding aspects in Solanum species.
The present study was performed to investigate the effects of NH3-N and nitrifying microorganisms on the increased BOD of downstream of the Yeongsan river in Gwangju. Water samples were collected periodically from the 13 sampling sites of rivers from April to October 2021 to monitor water qualities. In addition, the trends of nitrogenous biochemical oxygen demand (NBOD) and microbial clusters were analyzed by adding different NH3-N concentrations to the water samples. The monitoring results showed that NH3-N concentration in the Yeongsan river was 22 times increased after the inflow of discharged water from the Gwangju 1st public sewage treatment plant (G-1-PSTP). Increased NH3-N elevated NBOD levels through the nitrification process in the river, consequently, it would attribute to the increase of BOD in the Yeongsan river. Meanwhile, there was no proportional relation between NBOD and NH3-N concentrations. However, there was a significant difference in NBOD occurrence by sampling sites. Specifically, when 5 mg/L NH3-N was added, NBOD of the river sample showed 2-4 times higher values after the inflow of discharged water from G-1-PSTP. Therefore, it could be thought other factors such as microorganisms influence the elevated NBOD levels. Through next-generation sequencing analysis, nitrifying microorganisms such as Nitrosomonas, Nitroga, and Nitrospira (Genus) were detected in rivers samples, especially, the proportion of them was the highest in river samples after the inflow of discharged water from G-1-PSTP. These results indicated the effects of nitrifying microorganisms and NH3-N concentrations as important limiting factors on the increased NBOD levels in the rivers. Taken together, comprehensive strategies are needed not only to reduce the NH3-N concentration of discharged water but also to control discharged nitrifying microorganisms to effectively reduce the NBOD levels in the downstream of the Yeongsan river where discharged water from G-1-PSTP flows.
The family Platycephalidae is a taxonomic group of economically important demersal flathead fishes that predominantly occupy tropical or temperate estuaries and coastal environments of the Indo-Pacific oceans and the Mediterranean Sea. In this study, we for the first time analyzed the complete mitochondrial genome (mitogenome) of the flathead Platycephalus cultellatus Richardson, 1846 from Vietnam by Next Generation Sequencing method. Its mitogenome was 16,641 bp in total length, comprising 13 protein-coding genes (PCGs), two ribosomal RNA genes, and 22 transfer RNA genes. The gene composition and order of the mitogenome were identical to those of typical vertebrates. The phylogenetic trees were reconstructed based on the concatenated nucleotide sequence matrix of 13 PCGs and the partial sequence of a DNA barcoding marker, cox1 in order to determine its molecular phylogenetic position among the order Scorpaeniformes. The phylogenetic result revealed that P. cultellatus formed a monophyletic group with species belonging to the same family and consistently clustered with one nominal species, P. indicus, and two Platycephalus sp. specimens. Besides, the cox1 tree confirmed the taxonomic validity of our specimen by forming a monophyletic clade with its conspecific specimens. The mitogenome of P. cultellatus analyzed in this study will contribute valuable information for further study on taxonomy and phylogeny of flatheads.
Solanum brevicaule is one of the tuber-bearing wild Solanum species. Because of its resistance to several important pathogens infecting potatoes during cultivation, it can be used for potato breeding. However, the fact that S. brevicaule used in this study has an EBN value of two causes the sexual reproduction barriers between the species and cultivated potatoes. In this study, specific markers for discriminating S. brevicaule from other Solanum species were developed on the basis of the results of sequence alignments with the whole chloroplast genomes of S. brevicaule and seven other Solanum species. The chloroplast genome of S. brevicaule was completed by next-generation sequencing technology described in other recent studies. The total sequence length of the chloroplast genome of S. brevicaule is 155,531 bp. Its structure and gene composition are similar to those of other Solanum species. Phylogenetic analysis revealed that S. brevicaule was closely grouped with other Solanum species. BLASTN search showed that its genome sequence had 99.99% and 99.89% identity with those of S. spegazzinii (MH021562) and S. kurtzianum (MH021495), respectively. Sequence alignment identified 27 SNPs that were specific to S. brevicaule. Thus, three PCR-based CAPS markers specific to S. brevicaule were developed on the basis of these SNPs. This study will facilitate in further studies on evolutionary and breeding aspects in Solanum species.
The Japanese eel Anguilla japonica is a highly valued research object that is important for aquaculture in Asia, including the Republic of Korea. However, few studies have been conducted analyzing parentage using microsatellite markers derived from the Japanese eel. We acquired Japanese eel genome data using next generation sequencing technology, and constructed a draft genome comprising 1,087 Mbp. Using the Simple Sequence Repeat Identification Tool program, 444,724 microsatellites were identified. Of these, 1,842 microsatellites located in the 3' untranslated region, which are stably inherited, were finally selected. Ninety-six primers were selected to validate polymorphism at these microsatellites, and 9 primers were finally identified for multiplex analysis. Using multiplex polymerase chain reaction with three different fluorescence chemistries, we performed parentage analysis of an artificial Japanese eel population. CERVUS software was used to calculate the logarithm of the odds (LOD) scores and the confidence of the parentage assignments. The results presented here show that 83 out of 85 paternity cases were assigned at 95% confidence to a candidate father and mother with LOD scores ranging from 4.79 to 28.2. This study provided a microsatellite marker-based assay for parentage analysis of Japanese eels, which will be useful for selective breeding and genetic diversity studies.
The tetraploid Solanum acaule is a wild potato species from Bolivia widely used for potato breeding because of its diverse attractive traits, including resistance to frost, late blight, potato virus X, potato virus Y, potato leafroll virus, potato spindle tuber viroid, and cyst nematode. However, the introgression of useful traits into cultivated potatoes via crossing has been limited by differences in endosperm balance number between species. Somatic fusion could be used to overcome sexual reproduction barriers and the development of molecular markers is essential to select proper fusion products. The chloroplast genome of S. acaule was sequenced using next-generation sequencing technology and specific markers for S. acaule were developed by comparing the obtained sequence with those of seven other Solanum species. The total length of the chloroplast genome is 155,570 bp, and 158 genes were annotated. Structure and gene content were very similar to other Solanum species and maximum likelihood phylogenetic analysis with 12 other species belonging to the Solanaceae family revealed that S. acaule is very closely related to other Solanum species. Sequence alignment with the chloroplast genome of seven other Solanum species revealed four InDels and 79 SNPs specific to S. acaule. Based on these InDel and SNP regions, one SCAR marker and one CAPS marker were developed to discriminate S. acaule from other Solanum species. These results will aid in exploring evolutionary aspects of Solanum species and accelerating potato breeding using S. acaule.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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