The balloon flower (Platycodon grandiflorum A. DC.) is a medicinal and perennial flowering plant. Jangback is an important white-flower type balloon flower cultivar registered in South Korea, but no molecular marker was available to differentiate it from other white-flower lines. Therefore, we evaluated five P. grandiflorum white-flower lines and identified a single nucleotide polymorphism (SNP) derived from the chloroplast TrnL-F genomic sequence that specifically differentiated Jangback from the other four genotypes. Cultivar identification was achieved by detecting allelic variations of the SNP using amplification refractory mutation system-polymerase chain reaction (ARMS-PCR) analysis and high resolution melting (HRM) curve analysis. The present study describes a rapid and reliable method to authenticate the medicinally and economically valuable white-flower Jangback cultivar. Our results indicate that the plastid TrnL-F region provides for marker assisted identification and selection in intraspecific polymorphism studies, thereby the identified SNP marker provides a robust tool along with ARMS-PCR and HRM curve analysis for rapid and efficient identification of the medicinally valuable Jangback cultivar.

밀은 세계 3대 주요 작물이지만 우리나라는 대부분 수입에 의존하고 있으며, 자급률이 1%도 도달하지 못한 실정이다. 국내 밀 품종은 40여 종 이상으로 지속적으로 개발되고 있으며, 품종마다 용도와 농업적 특성이 달라 목표 형질에 맞는 적절한 품종을 선택하여 재배하는 것이 중요하다. 품종을 정확하고 빠르게 판별하기 위해선 분자 마커 기술이 필요하다. 분자 마커는 생육 환경과 시기에 영향을 받지 않고 다양한 품종을 신속하고 정확하게 구분할 수 있어 유전적 변이성, 농업 형질 등을 분석하기에 유용하다. 본 연구는 기존에 보고된 국내 밀 32품종에 대한 SCAR (Sequence Characterized Amplified Region) 판별 마커를 재검정하여 재현성이 높은 마커를 선별하였으며, 기존에 검정되지 않은 국내 밀 9품종에 추가 적용하여 비교분석하였다. 15개의 마커 세트 중 6개의 마커가 재현성과 정확도가 높은 것으로 확인되었고, 최종적으로 국내 41품종 중 4, 7, 8, 10, 11, 12번 마커를 이용하여 다홍, 금강, 밀성, 조은, 수강, 한백, 조광, 영광을 판별할 수 있었다. 또한, 4번 마커를 통한 증폭산물의 염기서열 분석을 통해 SNP (Single Nucleotide Polymorphism)를 발굴하여 ‘올밀’에 대한 새로운 품종 판별 마커인 SdHRM1과 SdHRM2를 개발하여 HRM (High Resolution Melts) 분석을 시행하여 육안으로 판단하기 어려운 SNP를 정확하게 판별할 수 있었다. 품종간의 SNP를 활용한 품종 마커 기술은 다양한 농업형질에 적용할 수 있으며, 분자 육종 프로그램에 실질적인 도움이 되는데 큰 기여를 할 것으로 사료된다.

개(Canis lupus familiaris)는 인간의 소외 현상을 개선하고, 공동체 생활 의식 향상에 기여하는 반려동물이다. 반려견 품종을 명확히 관리하는 것은 유전병을 감소시키거나, 형질 개량, 종 다양성 유지 등을 위해 중요하다. 본 연구에서는 고밀도 SNP 칩 유전자형 데이터와 기계학습 기술을 이용하여, 유전자형 데이터에 기반한 품종 식별이 가능한지, 가능하다면 최소 몇 개의 유전마커로 품종 식별을 유의하게 수행할 수 있는지 확인하기 위하여, 반려견 11 품종 226두의 23K SNP 칩 데이터를 분석하였다. 9종의 기계학습 다중범주 분류 알고리즘과 2종의 특징 선택 방법의 성능을 비교하여, 선형 서포트 벡터 머신 분류기와 주성분 분석 특징 기여도를 이용한 특징 선택 방법을 이용했을 때, 11종의 반려견 품종을 90% 이상 정확도로 식별하였으며, 이 때 40개의 유전마커가 필요함을 확인하였다. 최종 선발 된 40개의 반려견 품종 식별 유전마커는 타 질병 예측 마커와 결합하여 유전자 검사 키트로 제작될 수 있으며, 반려견 품종 관리 및 질병 관리 기술로 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

Single nucleotide polymorphisms (SNP) markers allow rapid screening of crop varieties in early growth stages. We developed a modified SNP PCR procedure for assaying SNPs in maize. For SNP marker development, we chosen 200 SNP sites from MaizeGDB database, and designed two base pair mismatch primers based on putative SNP site of B73 genome sequence. PCR products size was from 200 to 500 bp or was not shown in the case of SNP site existing in Korean silage corns. Using previously discovered 16 primer sets, we investigated distinctness of 50 silage F1 hybrid corns including 10 Korean silage corns developed by RDA such as Gangdaok, Kwangpyeongok, Dapyeongok, Andaok, Yanganok, Singwangok, Jangdaok, Cheongdaok, Pyeonggangok, and Pyeonganok as well as 40 foreign commercial silage corns. From cluster analysis, we confirmed that 10 Korean silage F1 hybrid corns were clearly distinguished except for Singwangok, P1395, and several foreign commercial corns, and selected minimum SNP primer combination for Gangdaok, Jangdaok, Pyeonggangok, and Pyeonganok. Therefore, development of SNP marker sets might be faster, cheaper, and feasible breed discrimination method through simple PCR and agarose gel electrophoresis.

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.

Tomato spotted wilt virus (TSWV) causes one of the most destructive viral diseases that threaten tomato (Solanum lycopersicum) worldwide. So far, eight TSWV resistance genes, Sw1a, Sw1b, sw2, sw3, sw4, Sw-5b, Sw-6, and Sw-7 have been identified and Sw-5b has been incorporated into tomato for prevention of TSWV. The objectives of this research are first to discover single nucleotide polymorphisms (SNPs) in Sw-5 alleles and then to develop SNP markers to distinguish resistant genotypes against TSWV for marker-assisted breeding in tomato. First, DNA sequences of Sw-5b alleles from both resistant and susceptible cultivars amplified using known Sw-5 gene-based marker was analyzed. The single functional SNP (G→A) was detected as non-synonymous substitution because this SNP causes change of arginine (Arg599) to glutamine (Gln599). Next, the primer pair for high resolution melting analysis (HRM) was designed around this SNP. To determine accuracy of this SNP marker to distinguish resistant Sw-5b genotypes against TSWV, genotypes of 32 commercial tomato cultivars were checked. The newly developed SNP marker could select six cultivars carrying resistant Sw-5b genotype, which was 100% correlated with genotypes based on the gene-based marker. These results indicate that the SNP maker developed in this study could be useful for better tracking resistance to TSWV in tomato breeding.

The goal of marker-assisted backcrossing is to reduce the number of generations significantly by using genome-based molecular markers. Among other types of molecular markers, SNP (single nucleotide polymorphism) is mostly used in genetic diversity analysis due to its abundance. To develop high-throughput SNP marker for MAB system, we selected 20 Chinese cabbage lines each represent traits as inner leaf color, disease resistance, head type and maturity etc. Then, we sequenced the transcriptomes of 20 lines by using Illumina Hiseq2000. The average transcriptome size was 1.37 Gbase, and the average of short reads mapping rate was about 62.15% (30xcoverage). We identified 13,976 SSR markers and 380,198 SNPs by aligning contigs of 20 Chinese cabbage lines. To develop SNP marker set, we chose 409 SNPs that covers the whole Brassica rapa transcriptome. The filtering criteria were depth, polymorphism, segregation ratio, lack of adjacent SNP and copy number. We positioned the selected SNP markers to the Chinese cabbage linkage map. Clustering dendrogram was produced using SNP marker and three different clusters were generated. The result showed that the genotyping data is partially linked to the phenotyping data. We assume that the developed SNP marker set can be applied in the Chinese cabbage MAB system soon.

Magnoliae Flos (Sini in Korean) is one of the most important oriental medicinal plants. In the Korean Herbal Pharmacopeia, the bud of the all species in Manolia denudate and Manolia genus were regarded as the botanical sources for ‘Sini’. Most the dried bud of Manolia denudata, Manolia biondii and Manolia sprengeri were used as ‘Xin-yi’ in China. Therefore, the purpose of this study was to determine and compare the ‘Magnolia’ species, four species including Manolia denudata, M. biondii, M. liliiflora and M. Kobus were analysis of sequencing data revealed DNA polymorphisms. The based on tRNA coding leucine/phenylalanine (trnL-F) and NADH-plastoquinone oxidoreductase subunit 5 (ndhF) sequences in chloroplast DNA. For the identification of ‘Magnolia’ species, polymerase chain reaction (PCR) analysis of chloroplast DNA regions such as ndhF have proven an appropriate method. A single nucleotide polymorphism (SNP) has been identified between genuine “Sini” and their fraudulent and misuse. Specific PCR primers were designed from this polymorphic site within the sequence data, and were used to detect true plants via multiplex PCR.

본 연구에서는 토마토 MAB에 활용하고자 토마토 7 품종의 genome-wide SNPs 데이터베이스를 구축하고, MAB를 위한 분자마커 선발 프로그램을 개발하였다. 토마토 전사체 데이터를 NCBI-SRA에서 다운로드 하여 in silico 분석으로 SNP를 추출하였다. 전사체 데이터에서 추출된 SNP를 재료로 7 품종의 토마토 계통을 이용해 총 21개 교배조합별 SNP 분자마커를 선발하였고, primer가 이용 가능한 마커를 이용하여 데이터베이스를 구축하였다. 마커를 선발하기에 앞서 염색체의 분획으로 두 가지 방법을 사용하였는데, 물리적 거리에 따른 분획과 유전거리에 따른 분획 방법이다. 물리적 거리를 이용한 분획은 각 염색체를 동일한 크기의 5개의 구획으로 나누고, 한 구획 당 교배조합별 차이를 보이는 3개의 SNP를 선발하였다. 교배조합이 바뀔 때마다 이용 가능한 SNP가 자동으로 primer 정보와 함께 제공되도록 하였다. 유전거리를 반영한 분획 방법은 각 염색체의 유전적 거리를 측정하여 물리적 거리에 차등을 두어 염색체 구획을 설정하였다. 즉 재조합이 자주 일어나는 염색체 양끝 말단 부분은 구획을 조밀하게 나누어 MAB 마커 또한 많이 할당하여 자세히 조사하도록 구성하였다. 유전거리에 따른 마커 선발에는 1,924개의 tomato- EXPEN 2000 map 분자마커와 SNP 마커를 이용하였다. 교배조합별로 이용할 수 있는 마커를 12개 염색체 상에 그래픽적으로 제공함으로써 사용자가 쉽게 이해하고 이용할 수 있는 MAB 위한 마커 선발 프로그램을 개발하였다. 이러한 토마토 MAB용 분자마커를 제공하는 프로그램은 실제적인 여교잡 선발 육종에 적용하여 분자마커의 활용을 높이고, 육종효율을 증진시킬 것이다.

Backcrossing is a plant breeding method most commonly used to incorporate one or a few genes into an adapted or elite variety. To facilitate MAB (marker-assisted backcrossing) in a practice breeding program, we developed a SNP database and a program for providing selected markers for background selection from genome-wide SNPs of seven tomato accessions downloaded from NCBI-SRA. We identified 425,935 SNPs among 21 parental combinations with data from seven transcriptomes and developed a SNP database. To select the optimized number of markers for background selection, we divided 12 chromosomes according to physical length and genetic length. Initially, each chromosome was equally divided into five blocks according to physical length, and three SNPs were positioned per block. Additionally, we applied the genetic distance calculated from the recombination rate because the frequency of recombination can vary greatly among chromosomal regions. When considering genetic distance, each chromosome was divided into fifteen blocks unequally and one marker composed of EXPEN-2000 was positioned per block. The program for background selection was designed to be simple and easy to use, and it is available at http://tgsol.seeders.co.kr/ index.php/tg/mab. When the user selects the parental combination, the program provides selected markers with primer information. The value of this program for tomato breeding will further increase if more accession numbers are added to the database.

The objective of this study was to determine the genetic diversities of major rice blast resistance genes among 84 accessions of aromatic rice germplasm. Eighty four accessions were characterized by a dominant 11 set of PCR-based SNP and CAPS marker, which showed the broad spectrum resistance and closest linkage to seven major rice blast resistance (R) genes, Pia, Pib, Pii, Pi5 (Pi3), Pita (Pita-2), and Pi9 (t). The allele specific PCR markers assay genotype of SCAR and STS markers was applied to estimate the presence or absence of PCR amplicons detected with a pair of PCR markers. One indica accession, Basmati (IT211194), showed the positive amplicons of five major rice blast resistance genes, Pia, Pi5 (Pi3), Pib, Pi-ta (Pi-ta2), and Pik-5 (Pish). Among 48 accessions of the PCR amplicons detected with yca72 marker, only five accessions were identified to Pia gene on chromosome 11. The Pib gene was estimated with the NSb marker and was detected in 65 of 84 accessions. This study showed that nine of 84 accessions contained the Pii gene and owned Pi5 (Pi3) in 42 of 84 accessions by JJ817 and JJ113-T markers, which is coclosest with Pii on chromosome 9. Only six accessions were detected two alleles of the Pita or Pita-2 genes. Three of accessions were identified as the Pi9 (t) gene locus.

멜론과 참외의 국내 소비 시장이 확대됨에 따라 다양한 F1 품종이 개발되고 있다. 멜론과 참외의 F1 품종의 순도를 검정하기 위해 포장재배 등의 순도검정법이 이용되고 있으나 시간과 노력이 매우 많이 소요되기 때문에 분자마커를 이용한 순도검정법의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 멜론의 EST 염기정보로부터 30개의 SNP 프라이머 조합을 고안하여 멜론과 참외의 순도 검정을 위한 HRM분석방법을 개발하였다. 멜론 두 품종과 참외 한 품종의 양친 사이에 HR

A reaction of 214 lines and varieties to BB korean race K1, resistance and moderately resistance was 33 varieties which were bred before in 1990, susceptible were 5 varieties (Milyang23, Dongjinbyeo, Sinseonchalbyeo, Changseongbyeo and Cheongmyeongbyeo). Among bred after in 1990 resistance appeared 58 varieties, 18 varieties were susceptible. Bred after in 2000 were 50 varieties appeared resistance and 5 varieties were susceptible (Manho, Goun, Jinbong, Josaengheugchal, and Manna). Accordingly most varieties bred in south korea seemed to possession resistance to BB korean race K1. As a result of whether or not having Xa1 gene of rice varieties by SNP marker appeared that 43 varieties and the other 10 lines and varieties have Xa1 gene. Varieties bred before in 1990 have 18 (62.1%) varieties out of 29 varieties possession Xa1 gene to showed resistance to BB korean race K1, 19 (47.5%) varieties bred in 1990~2000, 6 (12.8%) varieties (Boseogchal, Daepyong, Hanareumbyeo, Hopyeongbyeo, Jongnam, Kuman) bred after in 2000 seemed to possession Xa1 gene.