• Genes and Genomics
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• 제40권12호
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• pp.1319-1329
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• 2018

SSRs were successfully isolated from the Perilla crop in our current study, and used to analyze Perilla accessions from East Asia. Analyses of the clear genetic diversity and relationship for Perilla crop still remain insufficient. In this study, 40 new simple sequence repeat (SSR) primer sets were developed from RNA sequences using transcriptome analysis. These new SSR markers were applied to analyze the diversity, relationships, and population structure among 35 accessions of the two cultivated types of Perilla crop and their weedy types. A total of 220 alleles were identified at all loci, with an average of 5.5 alleles per locus and a range between 2 and 10 alleles per locus. The MAF (major allele frequency) per locus varied from 0.229 to 0.943, with an average of 0.466. The average polymorphic information content (PIC) value was 0.603, ranging from 0.102 to 0.837. The genetic diversity (GD) ranged from 0.108 to 0.854, with an average of 0.654. Based on population structure analysis, all accessions were divided into three groups: Group I, Group II and the admixed group. This study demonstrated the utility of new SSR analysis for the study of genetic diversity and population structure among 35 Perilla accessions. The GD of each locus for accessions of cultivated var. frutescens, weedy var. frutescens, cultivated var. crispa, and weedy var. crispa were 0.415, 0.606, 0.308, and 0.480, respectively. Both weedy accessions exhibited higher GD and PIC values than their cultivated types in East Asia. The new SSR primers of Perilla species reported in this study may provide potential genetic markers for population genetics to enhance our understanding of the genetic diversity, genetic relationship and population structure of the cultivated and weedy types of P. frutescens in East Asia. In addition, new Perilla SSR primers developed from RNA-seq can be used in the future for cultivar identification, conservation of Perilla germplasm resources, genome mapping and tagging of important genes/QTLs for Perilla breeding programs.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제60권12호
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• pp.32.1-32.10
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• 2018

Background: Necdin (NDN), a member of the melanoma antigen family showing imprinted pattern of expression, has been implicated as causing Prader-Willi symptoms, and known to participate in cellular growth, cellular migration and differentiation. The region where NDN is located has been associated to QTLs affecting reproduction and early growth in cattle, but location and functional analysis of the molecular mechanisms have not been established. Methods: Here we report the sequence variation of the entire coding sequence from 72 samples of cattle, yak, buffalo, goat and sheep, and discuss its variation in Bovidae. Median-joining network analysis was used to analyze the variation found in the species. Synonymous and non-synonymous substitution rates were determined for the analysis of all the polymorphic sites. Phylogenetic analysis were carried out among the species of Bovidae to reconstruct their relationships. Results: From the phylogenetic analysis with the consensus sequences of the studied Bovidae species, we found that only 11 of the 26 nucleotide changes that differentiate them produced amino acid changes. All the SNPs found in the cattle breeds were novel and showed similar percentages of nucleotides with non-synonymous substitutions at the N-terminal, MHD and C-terminal (12.3, 12.8 and 12.5%, respectively), and were much higher than the percentage of synonymous substitutions (2.5, 2.6 and 4.9%, respectively). Three mutations in cattle and one in sheep, detected in heterozygous individuals were predicted to be deleterious. Additionally, the analysis of the biochemical characteristics in the most common form of the proteins in each species show very little difference in molecular weight, pI, net charge, instability index, aliphatic index and GRAVY (Table 4) in the Bovidae species, except for sheep, which had a higher molecular weight, instability index and GRAVY. Conclusions: There is sufficient variation in this gene within and among the studied species, and because NDN carry key functions in the organism, it can have effects in economically important traits in the production of these species. NDN sequence is phylogenetically informative in this group, thus we propose this gene as a phylogenetic marker to study the evolution and conservation in Bovidae.

• Animal Bioscience
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• 제35권10호
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• pp.1512-1523
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• 2022

Objective: The growth of pigs involves multiple regulatory mechanisms, and modern molecular breeding techniques can be used to understand the skeletal muscle growth and development to promote the selection process of pigs. This study aims to explore candidate lncRNAs and mRNAs related to skeletal muscle growth and development among Duroc pigs with different average daily gain (ADG). Methods: A total of 8 pigs were selected and divided into two groups: H group (high-ADG) and L group (low-ADG). And followed by whole transcriptome sequencing to identify differentially expressed (DE) lncRNAs and mRNAs. Results: In RNA-seq, 703 DE mRNAs (263 up-regulated and 440 down-regulated) and 74 DE lncRNAs (45 up-regulated and 29 down-regulated) were identified. In addition, 1,418 Transcription factors (TFs) were found. Compared with mRNAs, lncRNAs had fewer exons, shorter transcript length and open reading frame length. DE mRNAs and DE lncRNAs can form 417 lncRNA-mRNA pairs (antisense, cis and trans). DE mRNAs and target genes of lncRNAs were enriched in cellular processes, biological regulation, and regulation of biological processes. In addition, quantitative trait locus (QTL) analysis was used to detect the functions of DE mRNAs and lncRNAs, the most of DE mRNAs and target genes of lncRNAs were enriched in QTLs related to growth traits and skeletal muscle development. In single-nucleotide polymorphism/insertion-deletion (SNP/INDEL) analysis, 1,081,182 SNP and 131,721 INDEL were found, and transition was more than transversion. Over 60% of percentage were skipped exon events among alternative splicing events. Conclusion: The results showed that different ADG among Duroc pigs with the same diet maybe due to the DE mRNAs and DE lncRNAs related to skeletal muscle growth and development.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제50권
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• pp.142-154
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• 2023

식물의 탈리(abscission)는 기관 혹은 조직이 분리되는 현상으로, 필요 없어진 기관을 떨어트리거나 종자와 과실을 널리 퍼트리기 위해 자연이 선택해온 전략이다. 하지만 농업적 관점에서 이러한 종자나 과실의 탈리는 작물의 생산성과 상품의 품질을 떨어트리는 주요 요인이 될 수 있다. 때문에 전통 농업의 작물화 과정을 통해 탈리가 저해된 돌연변이들이 선택되어 교배되면서 자연적으로 익은 과일이나 종자를 떨어트리지 않는 현대의 벼, 토마토, 유채, 콩과 같은 주요 작물 품종을 얻을 수 있었다. 한 세기 가량 진행된 quantitative trait loci (QTLs) 연구 및 애기장대에서의 유전학적･분자생물학적 연구를 통해 탈리 활성에 관여하는 다양한 세포생물학적 메커니즘과 신호전달 경로 및 전사조절인자가 규명되었다. 뿐만 아니라, 식물 생장에 관여하는 다양한 호르몬 신호전달 역시 탈리 활성을 조절하는 데에 중요함이 밝혀졌으며, 이들 호르몬과 신호전달에 작용하는 여러 케미칼 처리제가 개발되어 작물의 수확량을 증대시키는데 사용되어왔다. 본 리뷰에선 최근까지 밝혀진 탈리 활성에 관여하는 신호전달과 주요 조절인자에 대해 소개하고, smart farm 시대의 미래농업에 적용되어야할 작물의 탈리 조절 메커니즘 연구가 무엇일지, 또 이를 위해 모델시스템에서 앞으로 더 연구되어야 할 것이 무엇인지에 대해 논의하고자 한다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제45권6호
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• pp.939-948
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• 2003

본 연구는 돼지의 염색체 6번에 존재하는 주요 경제형질에 관여하는 양적형질 유전자좌위(Quantitative trait loci; QTL)를 밝히기 위하여 초위성체 마커를 이용하여 유전자지도를 작성하였다. 기준집단의 조성은 재래돼지 수컷 5마리와 Landrace 암컷 9마리를 자연교미하여 생산된 F$_1$의 동복 자손별로 수컷 1두를 임의적으로 선발하여 암컷 2두 이상과 전형매 교배시켜 F$_2$ 240두를 생산하였고 QTL 분석에는 F$_2$ 183두만을 이용하였다. 기준집단의 표현형 성적은 3주령체중, 등지방두께, 도축 24시간 후의 pH, 전단력, 조단백질 함량 등을 조사 분석하였다. F$_2$ 집단은 재래돼지와 Landrace의 두 종의 평균성적을 갖고 있었으며, 개체간 표현형적 변이가 매우 높아서 경제형질과 연관된 QTL을 탐색하기 적절한 기준집단이라고 평가되었다. 연관지도는 29개의 초위성체 마커와 1개의 PCR-RFLP 마커(AMPKα2)를 이용하여 작성하였으며, 연관지도상의 염색체 길이는 169.3cM이었고, 마커간 평균 간격은 6.05cM이었다. 염색체 6번에서 경제형질과 연관된 유의적인 QTL은 모두 5개가 탐색 되었다. 3주령 체중과 연관된 QTL이 5cM 위치에서 탐색되었으며, 전단력, 도축 24시간 후 pH, 등지방두께, 조단백질 함량 등의 육질관련 QTL이 서로 다른 위치에서 5% 수준의 통계적 유의성이 확인되었다.

• 한국작물학회지
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• 제65권3호
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• pp.161-171
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• 2020

본 연구에서는 국내 벼 직파재배 활성화 및 재배면적 확대를 위하여 담수발아 관련 QTLs 단편이 이입된 자포니카형 우량 계통을 육성하였다. 더불어 담수 중 혐기발아 내성과 관련 분자표지를 개발하였으며, 이를 우량계통 선발에 직접 활용하였다. 인공교배를 통해 국내 자포니카 잡초벼인 PBR을 수여친으로 남평을 반복친으로 여교잡을 수행하였으며, 이 조합으로부터 담수 혐기 발아성이 개선된 자포니카 형 우량계통을 육성하였다. 그리고 혐기 발아 내성 관련 QTL 판별을 위한 CAPS 분자표지(NP01.014, NP03.077, NP11.091)를 개발하였다. 여교잡 집단을 육성하고, 작물학적 특성, 담수저항성 검정 등의 표현형 선발과 분자표지 선발을 통해 주요 농업형질, 담수 혐기 발아성이 양호한 5계통이 최종 선발되었으며, 이들 계통은 모두 QC1 혹은 QC2 조합으로 남평에 비해 온실에서 평균 2.3배, 포장에서 2.6배 가량 유묘 생존율이 개선된 것으로 나타났다. 선발된 5계통에 대한 생산력 검정 예비시험(PYT), 주요 작물학적 특성 및 담수 혐기 발아성 등의 검정을 통해 28708을 담수직파 우량계통으로 최종 선발하고 '전주643호'로 계통명을 부여하였다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제53권1호
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• pp.1-6
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• 2011

연구는 유전체분석에 대해 모의실험한 연구로써 Reference Population (RP)이 구성되었을 때, 표현형 자료가 없고 유전체자료만 있는 Juven 1 또는 Juven 2 세대에 대해 유전평가의 정확도에 대해 알아보고자 연구를 실시하였다. 모의실험의 가정으로 염색체는 1개이며 염색체길이는 100cM로 가정하였다. 초기의 유효집단의 수는 100두의 다형성이 없는 초기집단에서 유전자 효과가 없는 표지인자(Marker)를 0.1cM 및 0.5cM 간격으로 균등하게 단일 염기 돌연변이에 의한 다형성을 발생시켰고 유전자 효과가 있는 QTL 좌위는 Marker와 동수의 비율로 임의위치를 지정하여 돌연변이에 의한 변이성을 생성하였으며 이때 유전자 효과는 Gamma 분포함수(scale=1.66, shape=0.4)에서 생성하였다. 배우자(gamete) 형성과정에서 Haldane의 가정하에 유전자 재조합을 생성하였으며 돌연변이 발생율은 Marker 및 QTL 좌위에서 $2.5{\times}10^{-3}$ 및 $2.5{\times}10^{-5}$의 확률로 발생시켜 1000세대까지 세대번식을 유지하였다. 이 후 1001세대부터 1004세대까지 세대당 2000두의 자손을 생성하였으며 이 때 유전력을 0.1 및 0.5의 가정하에 1001~1002 세대에서 표현형 자료를 생성하였고, 1003~1004세대는 오직 유전체자료만 생성하였다. Bayesian 방법을 이용하여 개체별 육종가를 추정하였으며 표지인자간 거리(0.1cM, 0.5cM), 유전력(0.1, 0.5) 및 반형매 집단크기(20두, 4두)에 따라 참육종가와 추정 육종가간의 상관으로 표현되는 육종가 정확도에 대해 비교한 결과 1003세 대에서 표지인자간 거리가 0.1cM 및 0.5cM일 때 육종가의 정확도는 각각 0.87, 0.81였고, 유전력이 0.1 및 0.5 일 때 각각 0.87, 0.94로 추정되었으며, 반형매 집단의 크기가 20두 일 때 0.87, 4두 일 때 0.84로 추정되었다. 위의 결과로 미루어 보아 다량의 SNP 표지정보 및 반형매 집단의 크기가 클수록 즉, 혈연계수가 높은 집단일 때 육종가의 정확도는 높게 나타났다. 유전체선발의 활용시 비교적 높은 정확도로써 조기선발이 가능하며 이로 인한 세대간격을 단축시킬 수 있어 개량의 효율을 높일 수 있을 것으로 사료된다. 반면에 유전체선발은 분석비용이 비싸며, 지속적인 유전체 선발시 특정유전자 선호로 인한 유전적 부동(Genetic Drift) 현상이 발생될 수 있기 때문에 지속적인 SNP 발굴에 대한 노력이 필요한(Meuwissen 2003) 단점이 있으나 한우 또는 젖소와 같은 대가축과 같이 세대간격이 긴 가축에서 유전체선발 할 경우 조기선발로 인한 세대간격 단축과 유전평가의 높은 정확도(0.8이상)로 인해 개량의 효율을 극대화 할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국육종학회지
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• 제50권4호
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• pp.424-433
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• 2018

수박(Citrullus lanatus)은 전세계에서 경제적으로 중요한 채소작물이며, 라이코펜과 시트룰린과 같은 기능성 물질을 함유하고 있다. Didymella bryoniae 병원균에 의해 발생하는 덩굴마름병은 수박 재배에서 가장 피해를 많이 주는 병해 중에 하나이다. 단일염기다형성(SNP)은 한 개 염기에 관해 개체 간에 발생하는 유전적 변이로서 유전자 연관 지도를 작성하는 것과 원예적 형질 및 병저항성에 연관된 분자표지를 개발하는 데 자주 사용된다. 본 연구에서는 수박에서 모친과 부친의 차세대 염기서열 재분석(next generation resequencing)을 통해 SNP 분자표지를 선발하였다. 식물재료는 C. lanatus '920533'(모친, 감수성)과 C. amarus 'PI 189225'(부친, 저항성) 및 이들의 $F_1$, $F_2$ 개체를 이용하였다. NGS 분석 결과, '920533'과 'PI 189225'에서 각각 13.6 Gbp와 13.1 Gbp의 염기서열을 얻었다. '920533'과 'PI 189225' 간의 SNP 수는 609만 개였고, 그 중 HRM 프라이머로 디자인이 가능한 SNP의 수는 354,860개였다. 그 중에 HRM 분석을 위한 330개 프라이머 쌍이 디자인되었다. 결과적으로 HRM 분석을 통해 총 61개의 HRM 분자표지를 개발하였다. 이번 연구의 결과는 SNP 기반의 유전자지도 작성에 이용될 수 있으며 덩굴마름병 저항성과 연관된 양적 형질 유전자좌(QTL) 분석에 활용될 수 있을 것이다.