다양한 기후 및 지역 적응을 위해 만생이면서 천립중이 무겁고, 종피의 C3G(Cyanidin-3-glucoside) 함량을 극대화시킨 슈퍼자미2호(국립종자원 품종등록 : 제5131호, 2014. 8. 26) 벼 품종의 작물학적 특성과 품질 특성을 규명하고, 이를 활용하여 기능성 소재 및 건강 기능성 식품을 위한 기초자료로 활용코자 수행하였다.
본 시험은 계통명 ‘KNOU 6호’를 2009 ~ 2011년까지 3년간 중부평야 2개 지역에서 보통기 보비재배를 하여 대조품종 흑진주, 슈퍼자미의 주요 농업형질과 종피색소 특성을 비교 검토하였다. 각 지역에서 공시 품종을 5월 2일에 파종하여 6월 4일에 이앙하였으며, 재식거리는 30 × 15cm로 주당 3본으로 하였다. 시비량 및 질소분시방법은 농촌진흥청 표준재배법에 준하였다.
전통적인 교배육종을 통하여 천연색소(C3G) 함량을 높인 ‘슈퍼자미2호’(흑진주벼/수원425호//대립벼1호) 품종의 작물학적 특성과 품질특성을 조사 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다.
1. 중부평야지 평균출수기는 8월 30일로 만생종이며, 간장은 106cm 정도이며 임실률은 82.0%였다. 또한 현미천립중은 30.1g 정도로 슈퍼자미(26.2g)보다 무거운 품종이다.
2. ‘슈퍼자미2호’ 품종의 현미 장폭비는 2.08의 장원형으로 흑진주에 비해 길이와 폭이 12%, 26%로 증가되었다. 미량원소 중 K, Ca 함량은 흑진주에 비해 낮았고, 단백질ㆍ회분함량은 낮게, 열량ㆍ지방ㆍ탄수화물 함량은 비슷한 수준으로 나타났다.
3. ‘슈퍼자미2호’ 품종의 C3G 색소함량은 2013년에는 1,782mg(100g 종자), 2014년에는 1,980mg(100g 종자)으로서 슈퍼자미 보다는 다소 낮았으나 흑진주 보다는 9배 이상 높았다.
흑진주벼에 비해 천연색소 C3G(Cyanidin-3-glucoside)가 3.8배 이상 높으며 종실의 크기가 1.7배 큰 대립자미(국립종자원 품종등록 : 제4150호, 2012. 10. 17)의 이화학적 특성을 밝혀 기능성 쌀 이용의 기초자료를 확립하고, 기존의 쌀과의 차이점을 밝히고자 수행하였다.
일반성분 분석은 AOAC법, 쌀 배유의 단백질 함량은 Foss Tecator로 측정하였다. 유색미 70% 에탄올 추출물의 기능성 물질 분석은 Singleton(1965)의 방법, Jia 등(1999)의 방법을 수정하여 실험하였다.
일반성분의 경우 수분함량은 일품벼가 가장 높았고, 흑진주, 대립자미, 슈퍼자미 순이었고, 식미와 관계가 있는 조단백질과 조지방함량은 흑진주벼보다 낮아 대립자미의 취반특성이 우수한 것으로 평가되었다. 아밀로스 함량은 밥의 부피와 끈기, 노화지연에 관계가 있는데, 대립자미가 낮아 기존의 유색미보다 취반특성이 좋은 것으로 확인되었다.
대립자미의 1,000립중은 28.1g으로 흑진주벼보다 1.7배, 천연색소 C3G 함량은 3.8배 높은 특징을 가진 품종으로 항산화 생리활성을 가지는 총 폴리페놀 함량과 전자공여능을 측정한 결과 대립자미는 높은 생리기능성을 가진 품종으로 확인되었다.
슈퍼자미의 총 항상화력이 375.34 AEAC로 가장 높은 값을 나타내었으며 대립자미가 355.92, 흑진주가 274.58의 값을 나타내었다. Hydroxy radical 소거능과 SOD 유사활성 역시 다른 항산화 측정 결과와 유사하게 대립자미와 슈퍼자미에서 일반현미와 흑진주보다 유의적으로 높은 활성을 나타낸다. 유기 용매의 극성에 따른 슈퍼자미와 대립자미의 분획추출물의 DPPH 라디칼소거능은 비슷한 경향을 나타냈다.
흑자색 현미의 기능성 천연색소 C3G 함량을 증대시키고 영양가치가 우수한 거대배 특성을 결합한 큰눈자미(국립종자원 품종등록 : 제4152호, 2012. 10. 17)의 이화학적 특성을 밝혀 기능성 식품소재로서의 활용 가치를 확대하기 위해 수행하였다.
종피의 C3G 함량은 C3G 간이검량법으로 분석하였다(Ryu et al., 1998). 열량 및 탄수화물 함량은 식품공전 계산법으로 분석하였고, 지방 함량은 식품공전 에테르추출법, 회분함량은 식품공전 회분시험법으로 분석하였다(Food code, 2000). 단백질은 Kjedahl법으로, 양이온 함량은 ICP-AES측정법으로 측정하였다. 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다.
현미천립중은 18.9g 정도이고, 장폭비는 2.14로 중원형이며, 현미에서 쌀눈의 비율이 8.2% 수준으로 흑진주벼의 2.5배 정도이며, 현미 1립 기준 쌀눈의 무게가 흑진주벼의 2.8배 수준인 거대배아미 품종이다. 현미의 지방함량과 Lysine 함량이 흑진주벼 보다 높고, 종피의 안토시아닌 주색소인 C3G 함량이 흑진주벼에 비해 2배 정도 높은 품종으로 건강기능성 소재로서 활용가치가 높을 것으로 기대된다.
Perilla is a annual herb plant of the mint family, Laminaceae and mainly cultivated in eastern Asia, i.e. Korea, China and Japan. In response to an increased interest for healthy supplement food from the public, people are focusing on the properties of perilla. The applicable parts of perilla plants are the leaves and seeds. Perilla has been cultivated as a source of unsaturated fatty acid oil. But in spite of advantage of the important nutritional traits the genome or molecular studies on perilla remains largely unknown. Sequence comparisons of chloroplast (cp) genomes or nuclear ribosomal DNA (nrDNA) are of great important to provide a evidence for taxonomic studies or species identification or understanding mechanisms that underlie the evolution of perilla species. So, we tried to study a structural analysis of perilla genome and 45s nrDNA using 9 species (3 Diploid; Perilla B-17, P. hirtella, P. setoyensis / 6 Tetraploid; YCPL 285, YCPL 170, YCPL 205-1, YCPL 181-1, YCPL 177-1, YCPL 207-1). The complete cp genome and nrDNA of 9 perilla species were determined using Illumina sequencing technology and analyzed on the variance in base level between perilla B-17 and salvia miltiorrhiza. Total chloroplast genome size of perilla B-17 as a reference was 152,589 bp in length. We also identified an slightly overlapped intergenic regions between salvia miltiorrhiza and B-17. The results above will contribute to growing of molecular or genome structure and functional genomics of perilla available in studying perilla biology.
For further study, we will look for genetic diversity of perilla species.
In order to breakthrough upcoming challenges for the food production, the efficient use of rice germplasm would be a indispensible. These rice germplasm, adapted from diverse eco-systems, are undiscovered treasures for rice breeders/researchers, potentially providing a broad array of useful alleles that enrich gene pools of current cultivated rice varieties. Although growing ex-situ conservation efforts are an important for preserving diverse rice genetic resources, the activity on finding the novel and favorable genetic variants from the vast genebank collection is greatly challenging, requiring extensive screening processes. Therefore, rice core collection is a powerful solution to accelerate utilizations of the exotic germplasm of the entire population. In addition, The application of whole genome re-sequencing technology would establish a potent platform for fast forward genetic study, such as genome wide association study (GWAS). The GWAS has been implemented to efficiently identify candidate genes related to various useful agricultural traits in many crop species including rice. Given the significant associations between genetic variations and phenotypic diversity does not require prior knowledge, GWAS using high genome coverage of SNP markers provides a genomics platform to dissect previously unknown adaptive or other useful genetic variation accumulated in plant germplasm resources over the times. Once pinpointing candidate genes, GWAS allows informed choice of parents for QTL analysis based on the haplotype information, along with suggesting targets for following mutagenesis and transgenics. Here, we are to report our current achievements and perspectives from GWAS and post-GWAS undertaken to dissect and exploit useful alleles underlying many agricultural traits from Rice core set, including PHS (Pre-Harvest Sprouting), salt tolerance and disease resistance and so forth. Also, we will introduce the integrated Omics based GWAS case study using transcriptomes, proteomes, metabolomes and ionomes of our rice core set.
2010년에 Nature에 발표된 콩 표준유전체 공개 이후 재배종 및 야생종 콩 유전자원의 전장유전체 재분석 연구는 필연적으로 유전체 정보의 폭발적인 증가와 이들 정보를 이용한 유전체 육종의 시대를 조만간 열 것으로 기대되고 있다. 이에 본 연구에서는 유전체 육종의 시대를 선도하기 위해서 국내 콩 연구진이 수년간 수행한 유전체 육종 연구에서 필수적인 초고밀도 분자표지 genotyping, 표현형 변이의 정밀 카다로깅 및 유전체 육종을 이끌 통계 유전학적 분석이 종합적으로 가능하게 아는 방법 즉, 각종 정보, 유전체 정보, 표현형 정보, 유전자원 정보, 핵심집단 정보 등의 DB를 통합분석을 단일 인터페이스하에서 가능하게 하여 육종가, 유전연구자 등의 모든 콩 연구자가 손쉽게 빅데이터를 단순하게 시각화하여 종합분석이 가능한 인터페이스 개발을 통해서 미래를 이끌 유전체 육종 연구의 현재까지의 결과와 향후 조만간 달성을 목표로 하는 유전체 육종의 새로운 모습에 대한 내용을 제시한다.
GWAS (Genome-wide association study) provides a useful to associate phenotypic variation to genetic variation. It has emerged as a powerful approach for identifying genes underlying complex diseases or morphological traits at an unprecedented rate. Despite benefits, there are only a few examples applied in crop plants due to lack of effective genotyping techniques and well prepared resources for developing high density haplotype maps. In this study, 350 core accessions selected from almost 5,000 Capsicum accessions were used for GWAS. We are planning to construct a high-density haplotype map using GBS platform and perform GWAS for various agronomic traits including fruit traits and metabolites related to pungency to identify genes controlling the traits. These results will not only provide a list of candidate loci but also a powerful tools for finding genetic variants that can be directly used for crop improvement and deciphering the genetic architecture of complex traits.
The Cucurbitaceae (Cucurbits) family has 825 species in 118 genera, predominantly distributed in tropical and subtropical regions. Major cucurbit crops including cucumber (Cucumis sativa), melon (Cucumis melo), watermelon (Citrullus lanatus), and squash/pumpkin (Cucumis pepo) are important in the human diet and the rural economy. In recent years, large amount of genome information has been analyzed and reported in major cucurbit crops, such as cucumber, melon, and watermelon. To construct high quality reference genome sequence of Korean melon (Chamoe), genomic and transcriptomic sequence data were generated from Korean native (Gotgam) and elite (SW3) Chamoe inbred line using Illumina HiSeq2000 platform. In case of genome analysis, 4,773 scaffolds covering 98% of Gotgam Chamoe were assembled through de novo genome assembly and reference-based assembly. Large number of simple sequence repeats (SSRs) and single nucleotide polymorphisms (SNPs) were detected between two inbred lines and these markers were used for construction of genetic maps and discrimination of cultivars or species. In addition, genome sequence of other Chamoe and melon including Chang Bougi, Sakata’s Sweet, Prescott Fond Blanc and Banana melon will be constructed by de novo genome analysis. Genetic markers of these will also be detected and used for marker-assisted breeding and further analysis to investigate major traits of Chamoe, fruit color and flesh color. In conclusion, the newly constructed reference genome will provide genome information for comparative genomics and breeding of other cucurbit crops.
과수작물은 국내 농업총생산액의 8.3%정도를 차지하는 주요 작목으로 목본성, 영년생 식물에 해당하며 열매가 재배의 최종산물이다. 영년생 식물의 특성 상 종자의 발아에서부터 개화까지 길게는 10년 이상의 기간이 소요되어 세대진전이 늦기 때문에 교배 후 후대의 전개와 조사가 어렵다. 또한 많은 경우 자가불화성과 교배불친화성이 존재하기 때문에 유전형이 이형접합상태이므로 유전특성을 분석하고 이해하는데 어려움이 크다. 따라서 유전현상에 대한 이해도가 낮아 효율적이고 정밀한 품종육성에 큰 제한이 되고 있다. 최근 NGS 기반의 대량 유전정보의 활용기술은 과수작물에서도 유전현상 이해의 어려움을 극복할 수 있는 새로운 기술로 각광 받고 있다. 대규모 과수작물의 유전체 육종 연구가 미국, 유럽 등 선진국을 중심으로 추진 중이지만 아직까지 초본성 작물에 비해 시작단계에 불과하므로 아직까지 기술적 수준 차가 크지 않아 연구와 기술개발의 경쟁력이 있다고 할 수 있다. 국내에서는 농생물게놈활용연구사업단에서 교목성 자가불화합성 장미과 과수인 사과와 배, 덩굴성 자가화합성 과수인 포도를 대표작물로 선정하고 1단계에서 핵심집단을 구축한 바 있으며, 현재 자원을 이용한 게놈전체연관분석이 추진 중이다. GWAS기술을 이용한 유용유전자의 동정과 분자표지의 개발은 과수작물이 가진 유전분석의 어려움을 극복하고 유전자원을 이용하여 농업적으로 중요한 형질과 관련된 유전자를 탐색과 이용에 대한 효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 따라서 그 연구결과는 해당 작물뿐 아니라 과수 전체의 유전현상에 이해를 높이고 고효율, 정밀 육종을 통해 국내 과수육종의 경쟁력을 크게 증진할 수 있을 것이다.
농업에 있어서 기술혁신이 필요한 시기이다. 전 세계적으로 자유무역경쟁체제가 심화되고 있다. 양질의 농산물을 저렴하게 생산 공급하는 국가와 기업이 경쟁력을 더 가지게 된다. 또한 농업 생산에 도전적인 요소로 가뭄 등 심각한 기후변화 상황에 직면하고 있다. 미래 농업은 ‘고생산력’, ‘고품질’ 그리고 ‘고경쟁력’을 마련하여 줄 수 있는 있는 기술혁신을 필요로 한다. 그 기술혁신은 식량 작물을 정밀하게 이해하는 것에서 시작한다. 피노믹스는 작물의 표현이나 기능을 로봇+영상+정보 기술을 농업에 융합하여 정밀하게 측정하는 시스템이다. 식물 표현 및 기능 관찰에 있어서 기존의 아날로그식 육안 관찰 방식으로부터 디지털 통합 융합기술시스템으로 진화를 한 것이다. 피노믹스는 기존 아날로그 방식에서 얻는 단순 정보보다 수십 배에서 수백 배에 상당한 생산성 및 품질 관련 정보를 획득 가능하게 하여 준다. 이는 농업 전 분야에 있어서 새로운 성장 동력이면서 경쟁력 향상에 큰 도움이 된다. 유럽의 여러 국가는 이런 점에서 피노믹스 관련 기술개발과 세계시장 확보에 전력을 다하고 있다. 특히, 현재는 종자산업 분야와 농업 생산물의 품질 관리에 적극 적용하고 있다.
피노믹스는 또한 우리나라 스마트 자동 팜의 기초기반기술이다. 피노믹스는 수천가지 작물 표현 및 기능 특성을 담은 빅데이터 생산이 가능하게 하여 준다. 작물 생장 반응 빅데이터는 최고의 생산성 획득을 위한 스마트 팜 환경 조절에 활용 가능하다. 피노믹스에서 얻은 식물 생산 능력 정보에다 생산물의 유통정보를 더하면 소비자 맞춤형 농업생산 공급이 가능하도록 하여줄 수 있다.
농촌진흥청은 2017년까지 80억을 피노믹스 인프라 구축에 투자 예정이다. 현재 농업 관련 연구개발 규모를 고려하면 더욱 큰 규모의 확실한 투자가 필요하다고 본다. 튼튼한 미래 혁신농업 구현을 위해서는 신속한 피노믹스 인프라의 구축 및 활용이 필요한 때이다.
최근 작물유전체 기술이 비약적으로 발전하고 있어서 이러한 기술과 얻어진 유전체정보를 활용할 경우 작물육종이 새롭게 도약하는 계기가 될 것이라 기대하고 있다. 그러나 실상 작물유전체 정보가 작물분자육종에 효과적으로 활용되고 있지 못하고 있다. 작물육종의 궁극적인 목표는 원하는 표현형질을 갖는 품종을 개발하는 것이나 작물유전체정보나 개별 오믹스 정보만으로는 전통적인 표현형지표와 연결시켜 작물육종에 활용하기 어렵다. 다양한 생명공학적, 분자육종적 기술을 활용해 보다 다양한 계통창출이 가능해 졌으나 전통적인 표현형평가방식으로는 효과적으로 우량계통을 선발하기 어렵고, 비용도 많이 소요된다. 따라서 새로운 개념의 식물표현체 정보(열영상, 형광영상, RGB영상 등)를 작물유전체 정보와 연계시키고, 작물의 주요형질에 식물표현체정보를 연계시킨다면 작물육종의 효율성제고에 활용 가능할 것으로 기대하고 있다. 따라서 이번 발표에서는 식물표현체 기술을 활용하여 주요 환경스트레스에 대한 벼와 콩의 생리적 반응을 대용량으로 조기진단하고 이러한 진단방법과 결과를 환경스트레스 내성 계통이나 품종선발에 얼마나 효율적으로 활용할 수 있는지 평가한 결과를 보고하고자 한다. 아울러 그동안의 연구결과와 경험을 바탕으로 식물표현체 기술을 활용한 작물분자육종 효율증진 방안과 작물유전체 연구에의 활용가능성 등을 제시하고자 한다.
Regulation of fruit ripening may help extend fruit shelf life and prevent losses due to spoilage. Here, we investigated whether sound treatment could delay tomato fruit ripening. We treated harvested tomato fruits with low-frequency sound waves (1 kHz) for 6 h, and then monitored various characteristics of the fruits over 14-day period at 23±1°C. Seven days after the treatment, 85% of the treated fruits were green, versus fewer than 50% of the non-treated fruits. Most of the tomato fruits had switched to the red ripening stage by 14 days after treatment. Ethylene production and respiration rate were lower in the treated than non-treated tomatoes. Furthermore, changes in surface color and flesh firmness were delayed in the treated fruits. To investigate how sound wave treatment affects fruit ripening, we analyzed the expression of ethylene-related genes by quantitative real-time RT-PCR analysis. We found that the expression level of several ethylene biosynthetic and ethylene signaling pathway-related genes was influenced by sound wave treatment. These results demonstrate that sound wave treatment delays tomato fruit ripening by altering the expression of important genes in the ethylene biosynthesis and ethylene signaling pathways.
국립농업과학원은 2012년 6월 농업생명연구단지 착공식을 하고 2014년 8월 수원에서 전주로 이전하였다. 더블어 농업생명자원부 GM격리포장도 2013년 12월 농업용 LMO격리포장 신고확인서를 발급 받아 포장을 사용할수 있게 되었다. 농업생명자원부는 포장 이용의 최적화를 위하여 준공전 2012년부터 2014년까지 3년간 녹비작물을 재배하여 포장 숙전화 작업을 하였고, 2014년에는 용역재배를 통하여 포장상태를 점검하였다. 그 결과 2015년 하계작물부터 실험용 작물을 재배하기 시작하였고 차년도에는 이를 전국의 연구자들에 공개하여 전문적인 GM작물 시험재배를 할수 있도록 준비하고 있다.
최근 들어 다양한 신규 유전체 정보의 집적이 기하급수적으로 증가하고 있으며, transcriptome, non-coding RNAs, methylome 등의 데이터 생산 또한 급속하게 증가하고 있다. 이는 차세대 DNA 분석장비의 혁신적 진보에 기인한 현상으로 다양한 omics기반의 데이터를 활용하여 유전체 및 유전자 발현, 조절 등에 대한 통합적 이해를 돕고 있다. 또한 주요 농업작물의 표준유전체 완성과 resequencing 또는 Genotype-by-Sequencing 등의 NGS 기술을 이용한 genotyping의 접목은 다양한 유전자원대상의 NGS 데이터 생산을 가속화 시키고, 이들 정보를 이용하여 중요 농업 형질 연관 유전적 변이를 발견하고 이를 작물개량에 활용할 수 있는 환경을 제공하고 있다.
유전체기반 분자육종시스템은 분자육종의 현장에서 효율적이고, 실용적으로 사용될 수 있는 시스템을 개발하기 위해 3가지의 목표를 가지고 수행한다. 1) 각기 산재되어있는 다양한 유전체정보 (유전체, 전사체, SNP정보, 분자마커 정보, 표현형 정보 등)를 수집하여 통합 유전체 데이터베이스화 하여 시스템 내에서 유전체, 전사체 정보를 정보를 비교, 분석이 가능한 형태로 운영하며 상호 연결된 정보를 제공하도록 구축한다. 2) 또한 최근 들어 농업에 적극 활용되는 NGS기반의 SNP genotyping에 필요한 효율적 파이프라인을 제공하여, GBS 또는 resequencing 기반의 데이터를 효율적으로 분석하고 그 결과를 토대로 genetic map구축, QTL동정, association mapping, 분자마커 개발 등에 효율성을 주는 시스템을 개발하고 3) 유전체정보와 변이정보를 연동하여 visualization 할 수 있는 브라우저와 분자마커 개발에 필요한 도구의 개발이다.
통합유전체 데이터베이스, 효율적 genotyping 시스템, 통합브라우저 등의 구축은 데이터의 생산과 분석에 표준화된 지표, 용이성을 제공하여 고도화된 유전체 정보를 분자마커 개발, QTL 탐지, 후보 유전자 동정 등 분자육종에 효율적으로 활용할 수 있게 하며, 이를 통해서 분자육종의 선진화와 종자산업의 활성화에 기여하고자 한다.
CRISPR/Cas9-based genome editing technology fast replaces the previous methods that require protein engineering such as Zinc Finger Nucleases (ZFNs) and TALE nucleases (TALENs). Conventional genome editing of plant cells using CRISPR/Cas9 technology largely depends on Agrobacterium-mediated transformation of the plant cells and subsequent regeneration of whole plants from the edited cells. During this process, unwanted foreign DNAs including the antibiotics gene and fragments of the T-DNA can be introduced into plant genome. Insertion of these unwanted DNA causes lots of regulatory restrictions when commercializing the LMO products. To step aside these issues, we designed DNA-free ribonucleoprotein-based method and regenerated whole plants from the successfully engineered cells. We will share our discovery on the successful implement of this technology in lettuce protoplasts.
Soybean germplasm have diverse accessions with great variation in their ability to survive and reproduce under salt stress conditions. In general, cultivated soybeans are more sensitive to salt stress than their wild relatives, however exceptions are found in both the groups. These variations in response to salt stress makes soybean germplasm an interesting collection of genetic resources to be explored for the identification of salt-tolerance genes, and their mechanism of action. Here, in this report we presented a data showing differential response of selected accessions of both cultivated and wild soybeans to salt stress. Two modes of salt treatment; gradual salt stress (GS) as well as salt shock (SS) were used in this study. The GS was found more effective in finding the difference in response of soybean accessions to salt stress. Various genetic marker based methods are in use to identify and isolate the potential genes contributing to the salt tolerance in soybean. Even then there is a paucity of knowledge on the key genes contributing to the salt tolerance in soybean. We expect that a recently developed functional screen based method, like yeast based functional screen, using cDNA library generated from different salt tolerant accessions of soybean could lead to identification of novel genes responsible for salt tolerance in soybean. Also, we propose for the use of RNA isolated from different stages of GS and SS for making cDNA library to be used for functional screening.
Hormones play a crucial role in controlling physiological processes, and thus plants grow and develop in response to environmental cues through the interlocked actions of the hormones. Brassinosteroids (BRs) were found as growth-promoting steroid hormones. Rice, as a monocotyledonous model plants and the major staple crop, has been used to study BR action mechanisms. However, many components of BR pathways and the mechanisms of their molecular interactions have yet to be fully understood. Because the use of the BR biosynthetic inhibitor, Brassinazole (Brz), allowed us to identify important components of BR signaling such as the transcription factor BZR1, we decided to employ a similar strategy to identify novel signaling factors using propiconazole (Pcz), a new potent BR inhibitor. We screened a rice T-DNA mutant population which belongs to Dongjin variety and were developed by the Gene An’s group using pGA2715 T-DNA vector. Using Pcz treatments we searched for resistant plants, which were reflected on their lengths of roots and/or leaves. We isolated a total of 17 mutant lines, which are being analyzed phenotypically and at molecular level. So far, we have been able to found various lines presenting high or low yield compared to their wild type counterparts. We have found differences in panicle organization of these mutants. Our current experiments include the confirmation of Pcz resistance of these lines and molecular studies involving BR marker genes to understand the relation among yield and BR action in rice.
Soybean [Glycine max (L.) Merr.] seeds are abundant in high-quality proteins and fats. In addition, soybean seeds are also rich in secondary metabolites, such as isoflavones, lecithin, and saponins. Triterpene saponins are major components of these physiologically active metabolites in soybean seeds. Soybean saponins are classified as group A and DDMP saponins. Among them group A saponins are undesirable component of food products due to bitterness and astringency and also cause foaming in tofu production. Whereas, DDMP saponins and their derivatives are less bitter and astringent and beneficial to human health when consumed as regular diet. Therefore, reducing the group A saponins or increasing the DDMP saponins are required to improve the food quality. The present study focused to identify and characterize the gene which is encoding a protein responsible for biosynthesis of DDMP saponins. EMS mutant lines (sg-7-1 & sg-7-2) which lack DDMP saponins were developed. The breeding cross has been made with these two mutants with two cultivars, Pungsannamul and Wooram to study the segregation and genetic linkage analysis, respectively. The segregation analysis showed that the mutant phenotype is controlled by single recessive gene. TLC analysis for phenotyping F2 population of Wooram X sg-7-1 showed mutant, wild and heterozygous types. To surprise two more patterns were detected and they were named as strange type1 (ST1) and strange type2 (ST2). Further, SSR marker analysis will be carried out to locate the gene which encoding a protein responsible for biosynthesis of DDMP saponins.
MicroRNAs (miRNAs) are a class of non-coding RNAs approximately 21-nt in length which play important roles in regulating gene expression in plants. Although many miRNA studies have focused on a few model plants, miRNAs and their target genes remain largely unknown in hot pepper (Capsicum annuum), one of the most important crops cultivated worldwide. We here employed high-throughput small-RNA and degradome sequencing to comprehensively identify small-RNAs and their targets in pepper. From these, we identified several novel targets of miRNAs, including the major de novo methylation enzyme involved in RNA-directed DNA methylation in plants. Furthermore, we identified several highly abundant 22-nt miRNA families that target conserved domains in NB-LRRs and trigger the production of phased secondary siRNAs. We showed that transient co-expression of can-miR482 with Rpi-blb1, one of the potato NB-LRRs, resulted in the attenuation of the hypersenstive responses in Nicotiana benthamiana, suggesting that interaction between miR-482 family and disease resistance proteins is likely to serve as a conserved trigger for defense mechanism in Solanaceae. This work provides the first reliable draft of the pepper small RNA transcriptome that offers an expanded picture of miRNAs in relation to NB-LRR regulation, providing a basis for understanding the functional roles of miRNAs in disease resistance pepper.
The goals of this research project are to identify the genes controlling plant architecture through the establishment of foundation for molecular breeding and to develop new rice varieties with useful characters associated with high yield leading to its commercialization. The research subjects of this project are as follows: improvement of plant architecture including tiller angle and number associated to harvest-index, construction of genetic and QTL map related to plant architecture and isolation of target genes, development of molecular markers with high efficiency, and further study for the mechanisms of recombination event and reproductive barrier occurring from cross between subspecies, development of new elite rice varieties with high yield and its commercialization. The isolated genes and products of this research project will be patented and molecular markers for those genes will be applied to breeding procedure. The breeding materials produced as outcomes will be provided to other breeders for further breeding programs. The developed varieties will be patented and registered to the national list of varieties, and will be distributed to our agricultural industries for the increase of its competitiveness and farmer’s income. The patents for genes, molecular markers, and varieties will be licensed out to uphold the agricultural biotechnology industries.