• 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.

• 한국육종학회지
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• 제43권1호
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• pp.42-49
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• 2011

본 연구는 모로베레칸의 잎도열병 저항성유전자를 탐색하고, 이 저항성유전자와 연관된 분자표지를 탐색하기 위해 수행되었다. 도열병에 이병성인 일품벼와 도열병에 강한 모로베레칸을 교잡하여 육성된 140개 $BC_3F_3$ 계통을 도열병 균계 반응을 통한 저항성 유전자 탐색에 이용하였다. 1. 40개 도열병 균계를 이용하여 양친을 검정한 결과, 모로베레칸은 모든 균계에 대하여 저항성 반응을 보였고, 일품벼는 35개 균계에 이병성 반응을 보였다. 2. 90-089 등 9개 균계를 선발하여 140개 $BC_3F_3$ 계통에 대한 저항성반응을 조사하였다. 실험 결과 88-002, 93-038, 90-089 및 03-018에 대해서는 몇몇 계통을 제외한 대부분의 계통들이 감수성 쪽으로 다소 치우친 경향을 보였다. 90-002, 86-311, 86-228 및 03-018 균계에 대해서는 대부분의 계통들이 저항성 쪽으로 치우친 경향을 보였다. 3. QTL 분석 결과, 7개 균계에 대해서 총 17개의 QTL이 탐색되었는데, 모든 저항성 유전자좌에서 모로베레칸의 대립 유전자가 저항성을 증진시켰다. 특히 4번 염색체 RM3276-RM5709 부근에서 도열병 균계 R90-059, 88-002, 93-038 및 90-089에 대한 저항성 QTL이 군집되어 있었다. 4. 연계재배법을 이용하여 탐지된 내구저항성 유전자 Pi45(t) 유전자좌의 위치에 모로베레칸 단편이 이입된 계통과 일품을 교배하여 목표 유전자좌에서 분리하는 $F_2$ 집단을 육성하고 유전자형을 검정하였다. 목표 유전자좌를 포함하는 염색체 지역에서 재조환이 일어난 개체를 이용하여 내구저항성 검정에 이용된 3개 균계를 접종한 결과, Pi45(t) 유전자좌를 포함하는 계통은 2개의 도열병 균계에 대해 저항성을 보였다. 이 결과는 내구저항성 관련 유전자와 균계 특이적 저항성유전자가 밀접히 연관되어 있던지 혹은 저항성에 동일한 유전자가 관여함을 보여준다. 이들 유전자들의 관계를 밝히기 위해서는 관련 유전자의 분리를 통한 특성 규명이 필요하다.

• 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.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제18권12호
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• pp.1675-1683
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• 2005

In the process of crossbreeding, the linkage disequilibria between the quantitative trait loci (QTL) and their linked markers were reduced gradually with increasing generations. To study the potential of QTL mapping using the crossbred population, we presented a mixed effect model that treated the mean allelic value of the different founder populations as the fixed effect and the allelic deviation from the population mean as random effect. It was assumed that there were fifty QTLs having effect on the trait variation, the population mean and variance were divided to each QTL in founder generation in our model. Only the additive effect was considered in this model for simulation. Six schemes (S1-S6) of crossbreeding were studied. The selection index was used to evaluate the synthetic breeding value of two traits of the individual in the scheme of S2, S4 and S6, and the individuals with high selection index were chosen as the parents of the next generation. Random selection was used in the scheme of S1, S3 and S5. In this study, we premised a QTL explained 40% of the genetic variance was located in a region of 20 cM by the linkage analysis previously. The log likelihood ratio (log LR) was calculated to determine the presence of a QTL at the particular chromosomal position in each of the generations from the fourth to twentieth. The profiles of log LR and the number of the highest log LR located in the region of 5, 10 and 20 cM were compared between different generations and schemes. The profiles and the correct number reduced gradually with the generations increasing in the schemes of S2, S4 and S6, but both of them increased in the schemes of S1, S3 and S5. From the results, we concluded that the crossbreeding population undergoing random selection was suitable for improving the resolution of QTL mapping. Even experiencing index selection, there was still enough variation existing within the crossbred population before the fourteenth generation that could be used to refine the location of QTL in the chromosome region.

• 생명과학회지
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• 제19권9호
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• pp.1239-1244
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• 2009

본 연구는 제주도에서 자생하는 새우난초 3개체, 금새우난초 3개체 그리고 변이종 14개체를 포함하여 총 20개체를 화색에 따라 분류하고 유전자지도를 작성하여 QTL분석을 하였다. 화색은 새우난초가 어두운 자색으로 CIE Lab값이 $40{\sim}50$ 정도였으며, 금새우난초는 황색으로 $110{\sim}130$ 정도였고, 변이종 개체들은 새우난초와 유사하거나 다소 높았다. PCR 결과 얻은 polymorphism이 인정되는 154개 marker에 대한 분리비 적합도 검정에서 51개 marker에서 5% 수준의 유의성이 인정되었으며, 유의성이 인정된 51개 marker 중에서 새우난초 type은 37개, 금새우난초 type은 14개 였다. Polymorphism이 인정된 154개 marker에 대하여 MAPL program을 이용하여 이들 marker 상호간의 연관관계를 분석한 결과는 16개의 연관군과 1개의 독립군으로 구분되었으며, 이들 연관군에 대한 분자연관지도는 전체 group의 크기가 220.4 cM (centi Morgan)이고, marker간의 평균거리는 3.3 cM이었다. 양적 형질에 대한 분자연관지도상의 QTL 분석 결과, LOD 3.0 이상인 화색과 설판색의 QTL은 각각 3개와 1개였다. 이상에서 얻어진 자료는 새우난초 속의 화색 연구에 도움이 될 것으로 사료된다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.238-238
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• 2017

Salt stress is one of the deteriorating abiotic stresses due to the climate change, which causes over-accumulation of $Na^+$ and $Cl^-$ ions in plants and inhibits the growth and yield of rice especially in coastal Southeastern Asia. The yield components of rice plant (panicle number, spikelet number per panicle, 1000-grain weight, % of ripened grains) that are majorly affected by salt stress vary with growth stages at which the plant is subjected to the stress. In addition, the salt sensitivity of each yield component differs among rice varieties even when the salt-affected growth stage was same, which indicates that the physiological mechanism to maintain each yield component is different from each other. Therefore, we hypothesized that rice plant has different genes/QTLs that contribute to the maintenance of each yield component. Using a Japanese leading rice cultivar, Koshihikari, and salt-tolerant Nona bokra's chromosome segment substitution lines (CSSLs) with the genetic background of Koshihikari (44 lines in total) (Takai et al. 2007), we screened higher yielding CSSLs under salinity in comparison to Koshihikari and identified the yield components that were improved by the introgression of chromosome segment(s) of Nona bokra. The experiment was conducted in a salinized paddy field. One-month-old seedlings were transplanted into a paddy field without salinity. These were allowed to establish for one month, and then the field was salinized by introducing saline water to maintain the surface water at 0.4% salinity until harvest. The experiments were done twice in 2015 and 2016. Although all the CSSLs and Koshihikari decreased their yield under salinity, some CSSLs showed relatively higher yield compared with Koshihikari. In Koshihikari, all the yield components except panicle number were decreased by salinity and % of ripened grains was mostly reduced, followed by spikelet number per panicle and 1000-grain weight. When compared with Koshihikari, keeping a higher % of ripened grains under salinity attributed to the significantly greater yield in one CSSL. This indicated that the % of ripened grains is the most sensitive to salt stress among the yield components of Koshihikari and that the Nona bokra chromosome segments that maintained it contributed to increased yield under salt stress. In addition, growth analyses showed that maintaining relative growth rate in the late grain filling stage led to the increased yield under salt stress but not in earlier stages.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제31권4호
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• pp.473-479
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• 2018

Objective: The study was designed to perform a genome-wide association (GWA) and partitioning of genome using Illumina's PorcineSNP60 Beadchip in order to identify variants and determine the explained heritability for the total number of teats in Yorkshire pig. Methods: After screening with the following criteria: minor allele frequency, $MAF{\leq}0.01$; Hardy-Weinberg equilibrium, $HWE{\leq}0.000001$, a pair-wise genomic relationship matrix was produced using 42,953 single nucleotide polymorphisms (SNPs). A genome-wide mixed linear model-based association analysis (MLMA) was conducted. And for estimating the explained heritability with genome- or chromosome-wide SNPs the genetic relatedness estimation through maximum likelihood approach was used in our study. Results: The MLMA analysis and false discovery rate p-values identified three significant SNPs on two different chromosomes (rs81476910 and rs81405825 on SSC8; rs81332615 on SSC13) for total number of teats. Besides, we estimated that 30% of variance could be explained by all of the common SNPs on the autosomal chromosomes for the trait. The maximum amount of heritability obtained by partitioning the genome were $0.22{\pm}0.05$, $0.16{\pm}0.05$, $0.10{\pm}0.03$ and $0.08{\pm}0.03$ on SSC7, SSC13, SSC1, and SSC8, respectively. Of them, SSC7 explained the amount of estimated heritability along with a SNP (rs80805264) identified by genome-wide association studies at the empirical p value significance level of 2.35E-05 in our study. Interestingly, rs80805264 was found in a nearby quantitative trait loci (QTL) on SSC7 for the teat number trait as identified in a recent study. Moreover, all other significant SNPs were found within and/or close to some QTLs related to ovary weight, total number of born alive and age at puberty in pigs. Conclusion: The SNPs we identified unquestionably represent some of the important QTL regions as well as genes of interest in the genome for various physiological functions responsible for reproduction in pigs.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제46권4호
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• pp.525-536
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• 2004

본 연구는 돼지의 염색체 7번에 존재하는 주요 경제형질에 관여하는 양적형질 유전자좌위(Quantitative trait loci; QTL)를 밝히기 위해 초성위체 표지인자를 이용하여 유전자지도(연관지도) 작성을 수행하였다. 기준집단의 조성은 이형접합성이 높은 기준집단을 조성하기 위하여 유전적 특성이 현격히 다른 우리나라의 재래돼지와 Landrace를 전형매 교배하여 생산된 $F_2$ 183두를 사용하였으며 기준집단에 대해 도축 24시간 후의 pH, 육색, 육즙손실량, 전단력, 가열감량, 조지방, 조회분, 수분, 조단백질 등 육질형질을 조사 및 분석하였다. 염색체 7번의 연관지도는 총 23개의 표지인자로 작성되었으며 암수평균 연관지도 길이는 154.6 cM 이었으며 수컷과 암컷의 연관지도 길이는 각각 169.2 cM과 141.4 cM로 수컷의 연관지도 길이가 암컷의 것보다 27.8 cM 더 길었다. 표지인자간의 최소간격은 SW175와 S0066 표지인자사이로 1.6 cM이었고, 최대간격은 SW2002와 SWR773표지인자사이로서 15.9 cM이었으며 평균간격은 7.02 cM이었다. 본 연구에서는 9개의 육질관련 형질 중 육색과 연관된 2개의 QTL이 확인되었는데 적색도(CIE-a)와 연관된 QTL은 45 cM 영역에서 1% 수준의 통계적 유의성을 나타내었고(Fig. 2), 이 영역에서 불과 3${\sim}$4 cM 떨어진 위치에서 황색도(CIE-b)와 연관된 QTL이 확인되었다. 향후에 본 연구에서 탐색된 QTL 영역에 대하여 고밀도의 유전자 지도 작성을 통하여 특정 형질과 연관된 부분을 계속해서 추적해 나간다면 육색형질을 조절하는 주유전자의 클로닝 및 특성 구명이 가능할 것으로 사료되며 궁극적으로는 돼지의 개량에 효율적으로 활용할 수 있는 표지인자(MAS)의 개발 등도 가능 할 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제13권4호
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• pp.375-382
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• 2003

본 연구는 콩 cyst 선충 race 14에 대한 저항성 QTLs 구명을 목적으로 한 바 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 회귀분석 결과 30개의 marker들(29 RAPD, 1 RFLP)에서 cyst 선충 race 14의 저항성에 대한 유의성이 인정되었다. 2. MAPMAKER/QTL 분석 결과 2개의 QTL들이 구명되었는데, 이 QTL들은 2개의 linkage groups (LGC-7와 LGC-9)에 위치하였으며, 모두 우성유전 양상을 나타내었다. 3. 다중회귀분석 결과 2개의 marker들($B15^2$와 $H06^1$)로 구성된 조합에서 가장 높은 표현적 변이의 값(22.9%)을 나타내었다. 콩 cyst 선충 rare 14에 대한 표현적 변이를 충분히 설명하기 위해서는 지속적인 QTL 구명 연구가 요구된다.

• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제32권12호
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• pp.1809-1815
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• 2019

Objective: Copy number variations (CNVs) are a major source of genetic diversity complementary to single nucleotide polymorphism (SNP) in animals. The aim of the study was to perform a comprehensive genomic analysis of CNVs based on high density whole-genome SNP markers in Chinese Dongxiang spotted pigs. Methods: We used customized Affymetrix Axiom Pig1.4M array plates containing 1.4 million SNPs and the PennCNV algorithm to identify porcine CNVs on autosomes in Chinese Dongxiang spotted pigs. Then, the next generation sequence data was used to confirm the detected CNVs. Next, functional analysis was performed for gene contents in copy number variation regions (CNVRs). In addition, we compared the identified CNVRs with those reported ones and quantitative trait loci (QTL) in the pig QTL database. Results: We identified 871 putative CNVs belonging to 2,221 CNVRs on 17 autosomes. We further discarded CNVRs that were detected only in one individual, leaving us 166 CNVRs in total. The 166 CNVRs ranged from 2.89 kb to 617.53 kb with a mean value of 93.65 kb and a genome coverage of 15.55 Mb, corresponding to 0.58% of the pig genome. A total of 119 (71.69%) of the identified CNVRs were confirmed by next generation sequence data. Moreover, functional annotation showed that these CNVRs are involved in a variety of molecular functions. More than half (56.63%) of the CNVRs (n = 94) have been reported in previous studies, while 72 CNVRs are reported for the first time. In addition, 162 (97.59%) CNVRs were found to overlap with 2,765 previously reported QTLs affecting 378 phenotypic traits. Conclusion: The findings improve the catalog of pig CNVs and provide insights and novel molecular markers for further genetic analyses of Chinese indigenous pigs.