Cho, Young-Il;Jiang, Wenzhu;Chin, Joong-Hyoun;Piao, Zhongze;Cho, Yong-Gu;McCouch, Susan R.;Koh, Hee-Jong
Molecules and Cells
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제23권1호
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pp.72-79
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2007
Demand for low-input sustainable crop cultivation is increasing to meet the need for environment-friendly agriculture. Consequently, developing genotypes with high nutrient use efficiency is one of the major objectives of crop breeding programs. This study was conducted to identify QTLs for traits associated with physiological nitrogen use efficiency (PNUE). A recombinant inbred population (DT-RILs) between Dasanbyeo (a tongil type rice, derived from an indica ${\times}$ japonica cross and similar to indica in its genetic make-up) and TR22183 (a Chinese japonica variety) consisting of 166 $F_8$ lines was developed and used for mapping. A frame map of 1,409 cM containing 113 SSR and 103 STS markers with an average interval of 6.5 cM between adjacent marker loci was constructed using the DT-RILs. The RILs were cultivated in ordinary-N ($N-P_2O_5-K_2O=100-80-80kg/ha$) and low-N ($N-P_2O_5-K_2O=50-80-80kg/ha$) (100 kg/ha) conditions. PNUE was positively correlated with the harvest index and grain yield in both conditions. Twenty single QTLs (S-QTLs) and 58 pairs of epistatic loci (E-QTLs) were identified for the nitrogen concentration of grain, nitrogen concentration of straw, nitrogen content of shoot, harvest index, grain yield, straw yield and PNUE in both conditions. The phenotypic variance explained by these S-QTLs and E-QTLs ranged from 11.1 to 44.3% and from 16.0% to 63.6%, respectively. The total phenotypic variance explained by all the QTLs for each trait ranged from 35.8% to 71.3%, showing that the expression of PNUE and related characters depends signify- cantly upon genetic factors. Both S-QTLs and E-QTLs may be useful for marker-assisted selection (MAS) to develop higher PNUE genotypes.
Objective: Average daily gain (ADG) is an important target trait of pig breeding programs. We aimed to identify single nucleotide polymorphisms (SNPs) and genomic regions that are associated with ADG in the Duroc pig population. Methods: We performed a genome-wide association study involving 390 Duroc boars and by using the PorcineSNP60K Beadchip and two linear models. Results: After quality control, we detected 3,5971 SNPs, which included seven SNPs that are significantly associated with the ADG of pigs. We identified six quantitative trait loci (QTL) regions for ADG. These QTLs included four previously reported QTLs on Sus scrofa chromosome (SSC) 1, SSC5, SSC9, and SSC13, as well as two novel QTLs on SSC6 and SSC16. In addition, we selected six candidate genes (general transcription factor 3C polypeptide 5, high mobility group AT-hook 2, nicotinamide phosphoribosyltransferase, oligodendrocyte transcription factor 1, pleckstrin homology and RhoGEF domain containing G4B, and ENSSSCG00000031548) associated with ADG on the basis of their physiological roles and positional information. These candidate genes are involved in skeletal muscle cell differentiation, diet-induced obesity, and nervous system development. Conclusion: This study contributes to the identification of the casual mutation that underlies QTLs associated with ADG and to future pig breeding programs based on marker-assisted selection. Further studies are needed to elucidate the role of the identified candidate genes in the physiological processes involved in ADG regulation.
Potassium is a macronutrient that is crucial for healthy plant growth. Potassium availability, however, is often limited in agricultural fields and thus crop yields and quality are reduced. Therefore, improving the efficiency of potassium uptake and transport, as well as its utilization, in plants is important for agricultural sustainability. This review summarizes the current knowledge on the molecular mechanisms involved in potassium uptake and transport in plants, and the molecular response of plants to different levels of potassium availability. Based on this information, four strategies for improving potassium use efficiency in plants are proposed; 1) increased root volume, 2) increasing efficiency of potassium uptake from the soil and translocation in planta, 3) increasing mobility of potassium in soil, and 4) molecular breeding new varieties with greater potassium efficiency through marker assisted selection which will require identification and utilization of potassium associated quantitative trait loci.
Simple sequence repeats (SSRs) are ubiquitous short tandem duplications found within eukaryotic genomes. Their length variability and abundance throughout the genome has led them to be widely used as molecular markers for crop-breeding programs, facilitating the use of marker-assisted selection as well as estimation of genetic population structure. Here, we report a software application, "SSR-Primer Generator " for SSR discovery, SSR-primer design, and homology-based search of in silico amplicons from a DNA sequence dataset. On submission of multiple FASTA-format DNA sequences, those analyses are batch processed in a Java runtime environment (JRE) platform, in a pipeline, and the resulting data are visualized in HTML tabular format. This application will be a useful tool for reducing the time and costs associated with the development and application of SSR markers.
과피와 과육의 다양한 색은 복숭아 분류에 가장 널리 사용되는 상업적 기준 중 하나이다. 새로운 적색 과육 품종을 육성하기 위해서는 많은 교배 조합과 세대가 진전되어야 한다. 따라서 육종 효율을 높이기 위해서는 목적 형질을 가진 개체에 적용할 조기 선발 분자표지를 개발할 필요가 있다. 과육색이 다르게 발현되는 복숭아 품종의 유전자 발현을 비교하기 위해 2개의 cDNA library를 제작하였다. 적색 과육 품종인 '조생혈도'와 백색 과육 품종인 '미백도'의 유전자 발현 차이를 보기 위해 차세대 염기서열 분석(NGS) 기술을 사용하였고, 두 품종으로부터 얻은 EST의 염기서열을 결정하고 기존에 보고된 유전자와의 상동성을 분석하였다. '조생혈도'와 '미백도'의 EST database로부터 72쌍의 SNP 분자표지를 선발하였고, 적색 과육 품종 8개와 백색 과육 품종 24개를 구분할 수 있는 SNP 분자표지를 HRM 방법으로 분석하였다. 본 연구에서는 복숭아 EST database를 기반으로 HRM 분석 방법을 이용하여 복숭아 품종의 적육계와 백육계를 구분할 수 있는 효율적인 SNP 분자표지를 개발하였다. 이러한 SNP 분자표지는 복숭아 육종에 유용하게 사용할 수 있으며, 복숭아 품종의 다양한 색 변화에 관한 분자 기작 연구에 좋은 참고자료가 될 수 있을 것이다.
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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제6권4호
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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.
Ju-Won Kang;Ji-Yoon Lee;Gi-Un Seong;Youngho Kwon;So-Myeong Lee;Dong Jin Shin;Sais-Beul Lee;Hyunnggon Mang;Dong Soo Park;Jong-Hee Lee;Jun-Hyeon Cho;Gi-Won Oh
한국작물학회:학술대회논문집
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한국작물학회 2022년도 추계학술대회
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pp.267-267
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2022
Glutinous rice is a key grain quality trait occupying an important part during rice processing in most rice growing areas. Amylose content (AC) of rice determine eating quality which is one of the major traits in rice breeding program. In this study, a gene pyramiding approach was used to introduce two dull genes, responsible for low amylose contents, for glutinous rice breeding using marker assisted selection (MAS). Two dull genes were located on chromosome 6 (wx-mq, AC: 12.7 %) and chromosome 10 (du1, AC: 10.3%), respectively. To test whether these two dull genes have an epistatic interaction, we developed an F2 population by crossing two nearly isogenic lines(NILs) harboring wx-mq and du1. Gene based marker and KASP marker were used to select NILs(NIL-nor, NIL-wxmq, NIL-du1, and NIL-wxmq/du1) from the F2 population. A two-way ANOVA revealed an epistatic interaction between the two genes in the F2 population. The mean of Amylose contents for NIL-nor, NIL-wxwq, NIL-(du1, and NIL-wxmq/du1 were 17.3%, 12.5%, 9.7%, and 7.2%, respectively. This interaction was confirmed by an analysis of NILs indicating that both genes are involved in the same genetic mechanism controlling amylose contents. This result will be useful for rice breeding related to amylose content.
한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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pp.92-92
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2017
Bakanae disease is one of the most serious and oldest problems of rice production, which was first described in 1828 in Japan. This disease has also been identified in Asia, Africa, North America, and Italy. Germinating rice seeds in seed boxes for mechanical transplantation has caused many problems associated with diseases, including bakanae disease. Bakanae disease has become a serious problem in the breeding of hybrid rice, which involves the increased use of raising plants in seed beds. The indica rice variety Shingwang was selected as resistant donor to bakanae disease. One hundred sixty nine NILs, YR28297 ($BC_6F_4$) generated by five backcrosses of Shingwang with the genetic background of susceptible japonica variety, Ilpum were used for QTL analysis. Rice bakanae disease pathogen, CF283, was mainly used in this study and inoculation and evaluation of bakanae disease was performed with the method of the large-scale screening method developed by Kim et al. (2014). SSR markers evenly distributed in the entire rice chromosomes were selected from the Gramene database (http://www.gramene.org), and the polymorphic markers were used for frame mapping of a $BC_5F_5$ resistant line. Here, we developed 168 near-isogenic rice lines (NILs, $BC_6F_4$) to locate a QTL for resistance against bakanae disease. The lines were derived from a cross between Shingwang, a highly resistant variety (indica), and Ilpum, a highly susceptible variety (japonica). The 24 markers representing the Shingwang allele in a bakanae disease-resistant NIL, YR24982-9-1 (parental line of the $BC_6F_4$ NILs), were located on chromosome 1, 2, 7, 8, 10, 11, and 12. Single marker analysis using an SSR marker, RM9, showed that a major QTL was located on chromosome 1. The QTL explained 65 % of the total phenotype variation in $BC_6F_4$ NILs. The major QTL designated qBK1 was mapped in 91 kb region between InDel15 and InDel21. The identification of qBK1 and the closely linked SSR marker, InDel18, could be useful for improving rice bakanae disease resistance in marker-assisted breeding.
Recently, new ginseng cultivars having superior agricultural traits have been developed in Korea. For newly developed plant cultivars, the identification of distinctiveness is very important factors not only in plant cultivar management but also in breeding programs. Thus, eighty-five inter simple sequence repeat (ISSR) primers were applied to detect polymorphisms among six major Korean ginseng cultivars and two foreign ginsengs. A total of 197 polymorphic bands with an average 5.8 polymorphic bands and 2.9 banding patterns per assay unit across six Korean ginseng cultivars and foreign ginsengs from 236 amplified ISSR loci with an average 6.9 loci per assay unit were generated by 34 out of 85 ISSR primers. Three species of Panax ginseng including the Korean ginseng cultivars, P. quinquefolius, and P. notoginseng, could be readily discriminated using most tested primers. UBC-821, UBC-868, and UBC-878 generated polymorphic bands among the six Korean ginseng cultivars, and could distinguish them from foreign ginsengs. Sequence characterized amplified region (SCAR) marker system was introduced in order to increase the reproducibility of the polymorphism. One SCAR marker, PgI821C650, was successfully converted from the randomly amplified polymorphism by UBC-821. It showed the expected dominant polymorphism among ginseng samples. In addition, the specific polymorphism for Sunwon was generated by treating Taq I restriction enzyme to polymerase chain reaction products of PgI821C650. These results will serve as useful DNA markers for identification of Korean ginseng, especially Sunwon cultivar, seed management, and molecular breeding program supplemented with marker-assisted selection.
콩 알레르기에 민감한 사람들은 15가지가 넘는 콩 알레르기 단백질을 인지한다. 이러한 알레르기 단백질 때문에 콩의 광범위한 사용이 제한적이다. 시스테인 프로테아제에 속하는 P34 단백질은 콩의 주된 알러젠이다. 미국 국무부에서 16,226개의 유전자원에서 P34 단백질이 결핍된 PI567476 유전자원을 찾아냈다. P34 유전자 염기서열과 P34 유전자가 결실된 염기서열을 NCBI 데이터베이스에서 확인한 결과 P34 유전자가 결실된 염기서열에서 4 bp 가 삽입되었다는 것을 확인하였고, 그 부위에서 SSLP 마커를 개발하였다. 본 연구에서는 태광콩과 PI567476을 이용한 교배조합 $F_2$ 339개체를 개발한 분자표지마커로 확인하였다. 실험결과 태광콩 유형과 heterozygous 유형 및 PI567476 유형의 분리비는 85: 187: 67로 $X^2{_{0.05}}=5.99$, df=2에서 1:2:1의 분리비로 하나의 유전자가 관여한다는 것으로 나타났다. 앞으로 P34 단백질 관련 분자마커가 단백질 수준에서 정확히 일치하는지 확인 할 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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