Kim, Kil-Hyun;Kim, Moon-Young;Van, Kyu-Jung;Moon, Jung-Kyung;Kim, Dong-Hyun;Lee, Suk-Ha
Journal of Crop Science and Biotechnology
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v.11
no.4
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pp.263-268
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2008
Bacterial leaf pustule (BLP) caused by Xanthomonas axonopodis pv. glycines is a serious disease to make pustule and chlorotic haloes in soybean [Glycine max (L). Merr.]. While inheritance mode and map positions of the BLP resistance gene, rxp are known, no sequence information of the gene was reported. In this study, we made five near isogenic lines (NILs) from separate backcrosses (BCs) of BLP-susceptible Hwangkeumkong $\times$ BLP-resistant SS2-2 (HS) and BLP-susceptible Taekwangkong$\times$ SS2-2 (TS) through foreground and background selection based on the four-stage selection strategy. First, 15 BC individuals were selected through foreground selection using the simple sequence repeat (SSR) markers Satt486 and Satt372 flanking the rxp gene. Among them, 11 BC plants showed the BLP-resistant response. The HS and TS lines chosen in foreground selection were again screened by background selection using 118 and 90 SSR markers across all chromosomes, respectively. Eventually, five individuals showing greater than 90% recurrent parent genome content were selected in both HS and TS lines. These NILs will be a unique biological material to characterize the rxp gene.
In rice, tillering is an important trait determining yield. To study tillering at the agricultural and molecular aspects, we have examined a spontaneous rice mutant that showed reduction in the number of culms. The mutant was derived from a $F^6$ line of the cross of Junambyeo*4 / IR72. It could produce, on average, 4 tillers per hill in the paddy field while wild-type plants usually have 15. Except the reduced culm numbers, they also show pale green phenotypes. The phenotypes of this mutant were co-segregated as the monogenic Mendelian ratio (${\chi}^b=0.002$, p=0.969). In order to locate a gene responsible for the rcn phenotype, the mutant with the japonica genetic background was crossed with Milyang21 of the indica background. Bulked segregant analysis was used for rapid determination of chromosomal location. Three SSR markers (RM551, RM8213, and RM16467) on chromosome 4 were genetically associated with the mutant phenotype. Each of the 217 $F_2$ plants was genotyped with simple sequence length polymorphisms. The data showed that RM16572 on chromosome 4 was the closest marker that showed perfect co-segregation among the $F_2$ population. We suggest the new rcn gene studied here name as $rcn10^t$ because there was no report which exhibit a rcn phenotype with a pleiotropic effect of pale green (chlorophyll deficiency), and mapped at same position on chromosome 4.
The objectives of this study were to identify QTLs for agronomic traits using introgression lines from a cross between a japonica weedy rice and a Tongil-type rice. A total of 75 introgression lines developed in the Tongil-type rice were characterized. A total of 368 introgressed segments including 285 homozygous and 83 heterozygous loci were detected on 12 chromosomes based on the genotypes of 136 SSR markers. Each of 75 introgression lines contained 0-9 homozygous and 0-8 heterozygous introgressed segments with an average of 5.8 segments per line. A total of 31 quantitative and 2 qualitative loci were identified for 14 agronomic traits and each QTL explained 4.1% to 76.6% of the phenotypic variance. Some QTLs were clustered in a few chromosomal regions. A first cluster was located near RM315 and RM472 on chromosome 1 with QTLs for 1,000 grain weight, culm length, grain width and thickness. Another cluster was detected with four QTLs for 1,000 grain weight, grain length, grain width and grain length/width ratio near the SSR marker RM249 on chromosome 5. Among the 31 QTLs, 9 (28.1%) Hapcheonaengmi3 alleles were beneficial in the Milyang23 background. ILs would be useful to confirm QTLs putatively detected in a primary mapping population for complex traits and serve as a starting point for map-based cloning of the QTLs. Additional backcrosses are being made to purify nearly isogenic lines (NILs) harboring a few favorable Hapcheonaengmi3 alleles in Milyang23 background.
Matroclinal inheritance of morphological characters in interspecific crosses of Rosa spp. can be influenced by cytoplasmic inheritance, apomixis, and asynaptic heterogamy. In asynaptic heterogamy, which is often observed from interspecific crosses of Rosa sect. $Caninae$, the polyploidy of the seed parent (especially for 5x=35) is recovered in the progeny through the pollens that include only a set of bivalents (x=7) and egg cells that contain a set of bivalents (x=7) and other univalents (3x=21). In this study, we investigated the causes of matroclinal offsprings observed from reciprocal crosses of tetraploid cut rose cultivars ($Rosa$$hybrida$ L.) by analyzing EST-SSR marker distribution in the progeny populations. From EST-SSR marker analysis of eight offsprings per six reciprocal crosses among six cultivars, cases of cytoplasmic inheritance were not observed. Apomixis was also very rare as compared to the reports on interspecific crosses of sect. $Caninae$; only one apomitic plant was identified from the cross 'Redtem' ${\times}$ 'Red Sandra'. Although a clear-cut pattern of asynaptic heterogamy was not found, cultivar-specific marker transmission skewed to seed parent in four cultivars implied that genetic inheritance can be highly influenced by the seed parent depending on crosses among cut rose cultivars; especially, 10 out of 11 alleles specific to 'Yellow King' distributed in progenies at higher ratios when the cultivars were crossed as the seed parent.
Developing rice lines with various amylose contents is necessary to diverse usages of rice in terms of raw materials for processed food production, and thereby to promote rice consumption in Korea. A rice mutant line, 'Namil(SA)-dull1' was established through sodium azide mutagenesis on 'Namil', a non-glutinous Korean Japonica rice cultivar. Namil(SA)-dull1' had dull endosperm characteristics and the evaluated amylose content was 12.2%. A total of 94 F2 progenies from a cross between 'Namil(SA)-dull1' and 'Milyang23', a non-glutinous Tongil-type rice cultivar, was used for genetic studies on the endosperm amylose content. Association analyses, between marker genotypes of 53 SSR anchor markers and evaluated amylose contents of each 94 F2:3 seeds, initially localized rice chromosome 6 as the harboring place for the modified allele(s) directing low amylose content of 'Namil(SA)-dull1'. By increasing SSR marker density on the putative chromosomal region followed by association analyses, the target region was narrowed down 0.94 Mbp segment, expanding from 28.95 Mbp to 29.89 Mbp, on rice chromosome 6 pseudomolecule. Among the SSR loci, RM7555 explained 84.2% of total variation of amylose contents in the $F_2$ population. Further physical mapping on the target region directing low amylose content of 'Namil(SA)-dull1' would increase the breeding efficiency in developing promising rice cultivars with various endosperm characteristics.
Love Christopher G;Batley Jacqueline;Edwards David
Journal of Plant Biotechnology
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v.5
no.4
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pp.193-195
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2003
A major goal of agricultural biotechnology is the discovery of genes or genetic loci which are associated with characteristics beneficial to crop production. This knowledge of genetic loci may then be applied to improve crop breeding. Agriculturally important genes may also benefit crop production through transgenic technologies. Recent years have seen an application of high throughput technologies to agricultural biotechnology leading to the production of large amounts of genomic data. The challenge today is the effective structuring of this data to permit researchers to search, filter and importantly, make robust associations within a wide variety of datasets. At the Plant Biotechnology Centre, Primary Industries Research Victoria in Melbourne, Australia, we have developed a series of tools and computational pipelines to assist in the processing and structuring of genomic data to aid its application to agricultural biotechnology resear-ch. These tools include a sequence database, ASTRA, for the processing and annotation of expressed sequence tag data. Tools have also been developed for the discovery of simple sequence repeat (SSR) and single nucleotide polymorphism (SNP) molecular markers from large sequence datasets. Application of these tools to Brassica research has assisted in the production of genetic and comparative physical maps as well as candidate gene discovery for a range of agronomically important traits.
Winter bud explants from 15 individual angelica tree (Aralia elata) were cultured in vitro to find out optimal conditions for somatic embryo induction as well as plant regeneration. Calli are induced and grown on MS medium supplemented with 1.0 mg/L 2,4-D for 4 weeks and subcultured on a half-strength MS medium without phytohormones to induce somatic embryos. Inter-simple sequence repeat (I-SSR) markers were analyzed with total DNAs extracted from the trees. Genotype effects on somatic embryo induction were examined by cluster analysis. Callus induction rate varied from 58.5 to 100% among the genotypes. Somatic embryo induction rate also greatly varied from 0 to 100% among the genotypes. There was a significant difference in somatic embryo induction rate even among the individual trees that showed close genetic relationships each other. This suggested that somatic embryo induction rate in Aralia elata be influenced by a few major specific genes rather than whole genomic similarity among individual trees. Four individuals of Ulneong-7, Cheju-1, Shingu and China, which are recalcitrant to somatic embryo induction, turned out to have a close genetic relationship, suggesting that both physiological and genetic factors affect somatic embryo induction. The results suggest that genotype selection be the most important factor to achieve an efficient propagation, although cultural optimization through medium and explant manipulation may also play crucial roles in somatic embryogensis as well as plant regeneration of these species.
Korean wild and forest cultivated ginseng has long been accepted as high medicinal values compared to field cultivated ginseng. Owing to the high price of Korean wild ginseng, Chinese wild and forest cultivated ginseng were smuggled and sold as Korean wild and forest cultivated ginseng. Therefore, an efficient method is required to distinguish Korean ginseng from Chinese ginseng. Microsatellites, simple sequence repeats (SSRs), are highly polymorphic loci present in DNA that consist of repeating units of base pairs. Thus SSR markers are highly advantageous for detection of small genetic variances of intra-species. In the present study, we constructed a microsatellite-enriched genomic library from South Korean wild Panax ginseng. After sequence analysis of 992 randomly picked positive colonies, 126 (12.7%) of the colonies were found to contain microsatellite sequences, and 38 primer pairs were designed. By polymorphism assessment using 36 primer pairs, 4 primers (PG409, PG450, PG491, and PG582) were shown to be polymorphic to distinguish the South Korean ginseng from the Chinese ginseng. These 4 microsatellite markers will provide powerful tools to authenticate South Korean ginseng from Chinese ginseng.
The detection, characterization and use of quantitative traits loci, QTL, have significant potential to improve the efficiency of selective breeding of species. Therefore, a population with 59 advanced backcross lines($BC_2F_5$), derived from a cross between IR64 and Tarome molaei, were studied in Tonekabon Rice Research Station of Iran in order to map QTLs for panicle length, number of grain per panicle, and panicle grain sterility in rice. The parental screening wtih 235 SSR markers in agarose and polyacrylamide gels revealed 114 markers with clear polymorphic bands. To search for QTLs associated with panicle length, number of grain per panicle, and panicle grain sterility, we constructed a genetic linkage map using 114 microsatellite markers. Positive and negative transgressive segregations were observed in $BC_2F_5$ lines for all traits. Using multiple interval mapping(MIM), a total of 20 putative QTLs were detected, of which eight were for panicle length, three for number of grains, and nine for panicle grain sterility. The maximum number of QTLs were mapped on chromosomes 1 and 2 with eight QTLs. These QTL markers could possible be utilized for marker-assisted selection.
The agronomic traits, such as days to flowering and maturity, plant height, 100-seed weight and seed filling period, are quantitatively inherited and important characters in soybean(Glycine max L. Merr.). A total of 126 $F_5$ recombinant inbred lines(RILs) developed from the cross of PI 171451$\times$Hwaeomputkong were used to identify quantitative trait loci(QTLs) for days to flowering(FD), days to maturity(MD), plant height(PH), 100-seed weight(SW), number of branches(NB) and seed filling period(FP). A total of 136 simple sequence repeat(SSR) markers segregated in a RIL population were distributed over 20 linkage groups(LGs), covering 1073.9 cM of the soybean genome with the average distance between adjacent markers of 7.9 cM. Five independent QTLs were identified for FD, three for MD, two for PH, three for SW, one for NB and one for FP. Of these, three QTLs were related to more than two traits of FD, MD, PH, NB and FP and mapped near the same positions on LGs H and O. Thus, these traits could be correlated with biologically controlled major QTLs in this soybean RIL population.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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