고추 매운맛은 캡사이시노이드(capsaicinoids) 물질에 의해 나타나며, 그 중 캡사이신(capsaicin)과 다이하이드로캡사이신(dihydrocapsaicin)이 양적인 측면에서 주를 이루고 있다. Capsicum annuum 종의 피망이나 파프리카는 캡사이시노이드를 합성하는 Pun1(acyltransferase)유전자의 기능이 소실된 pun1(나중에 pun11로 명명) 대립유전자를 가지고 있어 매운맛이 없다. 최근 C. chinense와 C. frutescens 종에서도 매운맛이 없는 고추를 대립성 검정 분석을 하여 Pun1 유전자의 기능이 소실된 또 다른 대립유전자인 pun12와 pun13을 각각 찾아내었다. 또한 C. annuum ‘CH-19 Sweet’에서는 pAMT(putative aminotransferase) 유전자의 기능이 소실되어 매운맛이 나타나지 않는다고 보고하였다. 본 연구에서는 정상적인 Pun1 유전자가 없음에도 불구하고 매운맛이 나타나는 재료를 확보하였고, 이에 대한 유전분석을 수행하였다. 모친으로 사용된 135T는 Pun1/Pun1으로 매운맛이 있는 계통이고, 부친으로 사용된 147BG는 pun1/pun1으로 매운맛이 없는 계통이다. 하지만 147BG계통은 다른 매운맛 계통에 교배하면 F1에서 매운맛 함량이 보다 높아지는 경향을 보이는 계통이다. 135Tx147BG 조합의 F2 집단 85개체에 대해 매운맛(pun1) 마커를 분석하고, capsaicinoids 함량을 HPLC로 측정하였다. 그 결과, 27개체가 매운맛 마커로 pun1/pun1으로 genotyping되었는데, 기존 이론에 의하면 이 개체들은 모두 매운맛이 없어야 하나, HPLC 분석에서 capsaicinoids 함량이 있는 개체들이 있었다. Dihydrocapsaicin은 27개체 모두 검출되지 않았으나, capsaicin은 27개체 중 19개체(함량범위: 2~95mg/100g)에서 검출되었다. 이 결과는 Pun1 유전자가 없어도 capsaicin만을 합성할 수 있는 유전자(Pun3로 명명)가 존재함을 의미한다. 따라서 Pun3 유전자에 연관된 분자표지를 개발하기 위해 집단 크기를 늘려 올해 추가적인 실험을 수행 중이다.

차세대 바이오매스로 주목받고 있는 섬유질계 에너지작물 중 국내에서 활용 가능성이 높은 갈대(Phragmites communis)를 바이오에너지 작물로 개발하기 위하여 미성숙 화기로부터 callus 유도 및 유도된 callus로부터 식물체 재생에 미치는 배지조성의 영향을 조사하였다. 갈대의 미성숙 화기를 절단한 절편체를 callus 유도 배지에 치상하였으며, 배양 4주 후 callus 형성율과 cluster 당 형성된 callus 수를 조사하였다. Callus 유도를 위해서 MS 배지에 2,4-D 1.0mg/L를 첨가하고 배지고형제로 Phytagel 4.0g/L를 첨가한 배지가 callus 유도율 88.9%와 callus 수 8.7개로 가장 좋았다. 배양 4주 후 callus를 분리하여 동일배지로 옮겨주었으며, 4주 간격으로 계대배양 하였고, 이를 재생배지에 치상하여 식물체 재생을 유도하였다. 미성숙 화기 유래 callus를 N6 배지에 BA 0.25mg/L, NAA 0.1mg/L가 첨가된 배지에서 배양하여 식물체 재생을 유도하였을 때, 재생율은 100%, callus당 재생된 식물체수는 17.4개로 가장 양호하였다. 식물체를 분리하여 MS 배지에서 신장을 유도하였고, 배양 4주 후 8～10cm 길이의 소식물체가 형성되었다. 소식물체를 배양용기에서 꺼내어 육묘판으로 이식하였고, 6주 후 지상부가 20cm 이상 발달하면서 성공적으로 활착되었다. 본 연구를 통하여 갈대의 미성숙화기로부터 callus 유도를 거쳐 식물체를 재생시키는 시스템을 확립하였다.

본 연구에서는 배추 VCS3M-DH 집단의 75개 계통을 대상으로 캘러스 유도 및 식물체 재분화 능력을 검정하고 이와 관련된 유전자의 염색체상의 위치를 밝히고 연관 QTL을 탐색하여 배추의 조직배양 능력에 관련된 유전자를 분리하는데 활용하고자 하였다. 양친 계통인 VC-1-2와 SR5의 교배를 통해 얻어진 F1의 소포자 배양에 의해 총 91개의 VCS3M-DH(Double haploid) 집단이 획득되었다. 이들 중 75개 계통을 사용하여 각 계통의 캘러스 유도 및 식물체 재분화 능력을 조사하였다. 그 결과 0-95%의 매우 광범위한 범위의 캘러스 유도율이 관찰되었고 63 계통에서 캘러스의 유도가 관찰되었고 13 계통에서 50% 이상의 높은 캘러스 유도율이 관찰되었다. 배축 절편체로부터 캘러스가 획득된 66 계통을 대상으로 재분화 유도율을 조사한 결과 27 계통에서 재분화 식물체가 관찰되었고 VCS3M-85는 34.5%의 가장 높은 식물체 재분화율이 관찰되었다. 본 실험의 결과 배추의 배축 절편체로부터 캘러스 유도 및 식물체 재분화 능력은 계통별로 현저한 차이가 관찰되었고 이러한 계통별 차이는 배추의 조직 배양 능력이 유전적 요인에 의해 조절되고 있다는 것을 나타낸다. 또한 캘러스 유도율과 재분화율은 1% 유의수준에서 상관관계가 성립되어 캘러스 유도율이 높은 계통에서 높은 재분화율이 관찰되었다. 이상의 결과를 토대로 VCS3M-DH집단의 캘러스 유도 능력 및 재분화 능력에 관여하는 QTL을 composite interval mapping 분석을 통하여 탐색한 결과 캘러스 유도에 관련된 6개의 QTL과 재분화 유도에 관련된 5개의 QTL이 확인되었다. 향후, 본 실험의 결과를 바탕으로 배추의 식물 조직배양 능력에 관여하는 유전자를 탐색하고 map-based cloning에 활용할 예정이다.

고품질의 표준 유전자 세트를 확보하는 것은 작물의 기능연구 수행에 매우 중요하다. 고품질의 표준 유전자 세트란 형성된 transcripts의 assembly의 정확성이 높고, full length transcript의 비율이 높은 유전자 세트를 뜻한다. 본 연구에서는 표준 유전체가 보고되지 않은 양배추의 고품질 표준 유전자 세트 확보를 목표로 하며, 그 중 full length transcript 비율이 어느 정도 인지를 측정하고자 한다. 본 연구에서 full length transcript는 표준 유전체에 90% 이상 일치하며, 전사체의 5’UTR과 3’UTR 모두 가진 transcript로 정의하고 분석을 수행하였다. 우선 표준 유전체가 있는 애기장대를 이용하여 full length transcript의 비율 측정하였다. de novo 어셈블리로 애기장대의 표준 유전자 세트를 작성한 결과 26,255 transcripts가 형성되었으며, 26,084 transcripts가 표준 유전체에 90% 이상 일치됨을 확인했다. 그 중 91%에 해당하는 transcripts는 알려진 전사체 13,852개와 매칭이 되었는데, 43%에 해당하는 10,231 transcripts가 전사체 13,852개의 full length transcript로 확인되었다. 위와 동일한 방법을 적용하여 양배추의 표준 유전자 세트를 형성한 결과 53,562 transcripts를 형성되었다. 양배추는 표준 유전체의 부재로 알려진 식물 30종의 아미노산 서열을 이용하여 분석하였다. 그 결과 35,273 transcripts가 알려진 전사체와 매칭이 되었으며, 그 중 45%에 해당하는 15,765 transcripts가 full length transcripts임을 확인하였다. 이 비율은 이미 보고된 유칼립투스와 제브라피시의 transcriptome assembly를 통해 얻어진 full length transcripts 6,208(39.5%), 9,625(26%) 보다 더 향상된 수준이다. 본 연구에서 수행된 방법론을 다른 작물의 표준 유전자 세트 형성에 적용하였을 때 보다 향상된 고품질 표준 유전자 세트를 생산할 것으로 예측된다.

양배추는 미국, 유럽을 비롯한 일본, 중국, 인도 등 세계 시장에서 가장 많이 재배되고 소비되는 작물 중 하나로 다양한 품종에 대한 요구도가 증가하고 있는 추세이다. 재배방법의 활발한 연구와 품종 육성으로 연중 재배가 가능해지면서 세계적인 소비확대가 기대되는 작물로 자리매김 하였으나 근래에는 기상이변 및 환경의 변화로 인해 수확이 감소하는 등 피해가 심각한 상황이다. 때문에 전통적인 교배 육종과 더불어 소포자 배양을 병행하여 F₁양배추의 순도 높고 저항성 갖춘 신품종을 육성 하는게 시급한 과제이다. 이미 배추, 무, 브로콜리 등의 작물들은 소포자 배양 기술을 통하여 많은 배를 획득하였으나 계통별 차이가 크므로 우수한 계통의 배양조건을 신속하게 확보하여 육성 연한을 단축하는데 의의가 있다. 고순도, 고품질을 갖춘 품종 및 계통을 단기간에 육성하고 대량 증식함으로써 유전체 연구 및 신품종 개발에 효과적으로 활용하고자 본 실험을 수행하였다. 효과적인 배지와 배양조건을 알아보고자 계통별 NLN medium, Sucrose, AgNO3, Charcoal, NAA, BAP, IAA의 농도를 달리 해주었으며, 전처리 온도는 35℃, 32.5℃와 30℃를 사용해 주었다. F₁양배추의 계통별 배형성 효율을 각 각 비교하였으며, 실험 결과 얻어진 배의 특성을 조사하였다. 이러한 연구 결과 얻어진 배는 MS배지에 심어 발근 및 발육 단계를 거치고 있다. 식물체로부터 소포자를 적출, 분리하여 기내에서 배양함으로써 캘러스(Callus)를 유기하거나 완전한 기능을 가진 식물체로 재생시킴으로써 유전적으로 균일한 배를 대량 증식 시킬 수 있다. 양배추의 경우 분화와 발달이 매우 복잡하고 배 발생율 및 재분화율이 다른 작물에 비해 현저히 낮으며, 유리화 되거나 말라 죽는 경우가 빈번히 있다. 재배 시 생존율을 향상 시키고 영양생장기간을 단축하는 등 해결되어야 할 문제점들을 보안한다면 소포자 배양 기술의 개발 및 이용에 의한 순계 조기 다량 육성의 실용적 성과를 기대해 볼 만 하다.

The most important factor in breeding program is to obtain the value-added genetic line. Generally, breeders develop genetic sources using several methods such as segregation-breeding, cross-breeding, backcross-breeding, mutation induction, tissue culture and so on. Here, we present one classical way but very valuable method called cell fusion or protoplast fusion to create genetic sources for the breeding practice. The method we developed was the asymmetric somatic-hybridization of protoplast isolated from carrots. This is rather to transfer the nucleus from the high quality F1 hybrid to other mediocre line to produce a new carrot line. Since the breeding a carrot line for higher quality and purity takes a long time, therefore this nuclear transfer technology is very beneficial to generate a new line that could be useful to breed elite varieties. We had obtained around 200 fused carrots (cybrids), 12 cybrids were self pollinated and produced seeds. Selected progenies are currently being evaluated for horticultural characteristics including self fertility.

마늘은 양파 및 파와 더불어 백합과 작물로 오랜 재배 역사를 거치면서 돌연변이와 선발에 의해 전 세계적으로 많은 지역종으로 분화되어 오기는 하였으나 유전적 변이가 상당히 제한되어 있다. 마늘은 최근에 임성이 있는 마늘이 발견되어 육종에 이용되기는 하나 유전적 변이가 제한적인 문제점을 가지고 있다. 대부분의 마늘은 불임으로 유성생식이 불가능하여 교잡에 의한 품종육성이 어렵다. 마늘은 특히 영양번식 작물로 바이러스 감염에 의해 수량감소가 극심한 편으로 바이러스 감염에 의해 36～60%의 수량감소가 일어난다고 보고되고 있다. 이외에 마늘재배에 문제가 되는 형질을 개량하기 위해서는 육종방법의 개발이 필요하다. 이를 위한 방법으로 마늘에서 형질전환 방법의 개발이 필요하게 되었으며, 성공적인 형질전환을 위해서는 외부 유전자를 마늘의 게놈으로 도입하기 위한 세부적인 방법이 개발되어야 한다. 마늘의 형질전환은 어려운 것으로 보고되고 있는데, 우리는 마늘에서 효율적인 형질전환 방법을 개발하였으며, 형질전환 실험결과 ‘단양마늘’ 및 ‘삼척마늘’에서 제초제저항성이 도입된 형질전환 식물체를 획득하였다. 마늘 형질전환체의 확인은 PCR과 Southern blot, Northern blot 및 생물검정을 통해 마늘게놈에 안정적으로 도입된 것을 확인할 수 있었다. 기내에서 재분화되어 선발된 마늘 형질전환체가 염색체 수준에서 변화가 있는지를 확인하기 위해서 ploidy analyser를 이용하여 배수성을 조사한 결과 대부분의 마늘 형질전환체는 정상적인 염색체를 가지고 있었으나 형질전환체 중 2개의 개체가 4배체인 것을 확인할 수 있었다. 이는 조직배양 과정 중 캘러스 단계를 거치면서 염색체가 배가 된 것으로 판단되며, 형질전환체는 배수성 분석을 통해 비 정상적인 개체를 제거하는 것이 필요할 것으로 판단된다. 4배체인 형질전환 마늘은 수확기가 일반적인 형질전환체에 비해 빠르며, 수량특성은 정상적인 염색체를 가진 형질전환 마늘과 비슷한 것으로 판단된다.

배추는 한국인의 식탁에 매 끼니마다 기본 부식으로 이용되는 김치의 주 재료로 국내 10대 채소 중 하나로 자리잡고 있다. 최근 기상이변 및 병해충의 대발생등 으로 인하여 배추의 안정적 공급이 어려워지고 있다. 따라서 병에도 저항성이며 더위에도 견디는 힘이 있는 다양한 육종 소재의 개발이 필요하게 되었다. 소포자 배양법은 배추과 채소의 육종 연한 단축을 위해 많이 활용되고 있는 방법으로 배추에는 효과가 매우 큰 것으로 보고되어 있다. 따라서 다양한 국내외 도입 자원을 활용하여 단기간에 유전적으로 고정된 소포자 유래 계통을 육성하기 위해 배추에 효과적인 소포자 배양 조건을 구명코자 하였다. 중국과 한국에서 수집된 21품종을 배양하여 18품종에서 소포자 유래 식물체를 획득할 수 있었다. 배추의 소포자 배양은 2012년 2월에 시작하여 5월까지 약 3개월간 수행되었다. 2월에는 1,244개의 식물체를 획득하였으며 3월에는 596개, 4월에는 947개의 식물체를 획득하여 현재 정상 식물체로 자랄 수 있도록 MS배지에서 배양하고 있다. 5월 배양 결과는 아직 자라고 있어 정리하지 않았다. 배지는 호르몬, micro nutrients, 그리고 NLN의 농도를 서로 달리한 13가지 조건을 이용하였다. 배추의 소포자 배양에 효과적인 배지 조건은 품종별로 각각 달랐다. 11-FF197 품종 배양 결과 62개의 배상체를 획득하였으며 이 중 25개가 정상 식물체로 자라서 MS 배지에서 배양하고 있으며 가장 효과적 조건은, ‘NLN(1X) + AgNO3(1mg/L) + Sucrose (13%) + NAA(0.05mg/L) + BAP(0.05mg/L)’ 조건으로 전체의 44%인 11개의 식물체가 이 조건에서 획득되었다. 11-FF302 품종의 경우 ‘NLN(1X) + AgNO3(1mg/L) + Sucrose (13%)’ 조건이 효과적으로 전체1,061개 중 265개의 식물체를 이 조건에서 획득하였다. 도입 품종 18점의 소포자 배양 결과 2,813점의 식물체를 획득하여 현재 MS배지에서 정상 식물체로 배양을 유도하고 있다. 본 시험을 통하여 배추의 소포자 배양 조건이 품종별로 서로 달랐으며, 다양한 조건을 이용하더라도 3개월 동안 약3,000점의 소포자 유래 식물체를 획득함에 따라 소포자 배양 기술로 단기간에 다양한 계통을 육성할 수 있음을 밝혔다.

Allele mining in starch synthesis-related genes (SSRGs) has facilitated the discovery of desired natural sequence variations for eating quality in rice. This study investigated the sequence variations from 10 SSRGs, and further evaluated their relationship with the amylose content (AC) and rapid viscosity analysis profiles in a global collection of rice accessions by association mapping (AM). In total, 83 sequence variations were found in 10 sequenced amplicons, including 73 single nucleotide polymorphisms (SNPs), eight insertion-deletions (InDels) and two polymorphic simple sequence repeats (SSRs). Four subpopulations were identified by population structure analysis based on 170 genome-wide SSR genotypes. AM revealed 11 significant associations between three phenotypic indices and three sequence variations. One SNP with a g/c transversion at the 63rd nucleotide downstream of the OsBEIIb gene termination codon on rice chromosome 2 was significantly associated with multiple trait indices in both the general linear and mixed linear models (GLM and MLM), including the final viscosity (p < 0.001, R2 = 23.87%) in both 2009 and 2010, and AC (p < 0.01, R2 = 11.25%) and trough viscosity (p < 0.01, R2 = 20.43) in 2010. This study provides a new perspective of allele mining for breeding strategies based on marker-assisted selection.

Although a great deal of rice proteomic research has been conducted, there are relatively few studies specifically addressing the rice grain proteome. The existing rice grain proteomic research has focused on the identification of deferentially expressed proteins. Here, we performed comparative shotgun proteomic analysis of rice grain development to construct an in-depth proteome reference map, to reveal the expression patterns of the identified proteins, and to detect proteins that are expressed deferentially during grain development. A Korean rice variety, Ilpumbyeo was used. Proteins were extracted from rice grains 10, 20, and 30 days after flowering, as well as from mature grains. The protein expression patterns were revealed by a quantitative shotgun proteoemic analysis. By merging all of the identified proteins in this study, we identified 4,172 non-redundant. A Genome Ontology category enrichment analysis for the 4,172 proteins revealed that 52 categories were enriched, including the carbohydrate metabolic process, transport, localization, lipid metabolic process, and secondary metabolic process. The relative abundances of the 1,784 reproducibly identified proteins were compared to detect 484 differentially expressed proteins during rice grain development. Clustering analysis and Genome Ontology category enrichment analysis revealed that proteins involved in the metabolic process were enriched through all stages of development, suggesting that proteome changes occurred even in the desiccation phase. Interestingly, enrichments of proteins involved in protein folding were detected in the desiccation phase and in fully mature grain.

Mutagenesis approach in combination with whole genome sequencing has become an import role in genetic and molecular biological study and breeding of crop plants. In this study, we screened the fast neutron M4 10,000 soybean mutant plants based on morphological phenotypes of agronomically important traits and characterized the mutant of interest using resequencing. Fast neutron radiation has been known to be a very effective mutagen to cause large deletion in genome. The screened mutant showed abnormal phenotypes in plant heights, seed sizes, color of leaves, number of leaves, maturity and number of branches etc. Among them, the mutant displaying short plant height and bush type of growth habit was selected for identification of the altered genomic regions. Analysis of deletion sites of genome in interesting soybean mutant was performed using next generation sequencer Illumina Hi-seq. Mutant sequence reads generated by paired-end shotgun library were mapped on a draft soybean reference soybean (G. max cv. Williams 82). The paired-end DNA sequences of 21.6 Gb produced by Illumina Hi-seq produced 21 fold sequence depth. Among the predicted deletion sites, total 3 deletion regions confirmed by PCR. Glyma03g02390 gene and Glyma03g03560 gene were involved in the deletion regions. Glyma03g02390 gene was related to AMP binding, catalytic activity, cofactor binding and metabolic process of cell growth and Glyma03g03560 gene was concerned to oxygen binding, defense response to bacterium, and especially process of indole acetic acid (IAA) biosynthesis. These genes detected in this mutant will be studied about their molecular function in stunted phenotype.

NABIC(National Agricultural Biotechnology Information Center) established integrated management system of agricultural omics information to achieve the agricultural bio-information resources of Korea. The amount of bio-information is enormously increasing due to emergence of NGS(Next Generation Sequencing) technology. We has building, maintaining and providing agricultural bio-information databases and information services. Various data type for submission is available such as genome, proteome, transcriptome, metabolome, molecular marker, etc. We issue the submission confirmation which is available for research achievement. Currently, the amount of data submitted on our system is 4.3Tb. We are planning to integrate genome annotation system and NGS analysis system this year. The Agricultural Omics Information Submission System is available through web site(http://nabic.naas.go.kr/submission).

Most of cultivated chrysanthemums (Chrysanthemum morifolium Ramat.) have been found to be polyaneuploid with hexaploid, 2n=6x=54, predominant. Cytological studies has shown that bivalent were normally formed and multivalent were rare during meiosis. These meiotic behavior reflected that the chromosome of chrysanthemum paired with its homologue preferentially and diploid-like inheritance was occurring. However, several genetic researches was in contrast to this hypothesis, based on the results of genetic analysis. Therefore, it is important to determine whether the mode of inheritance in chrysanthemum is disomic (selective pairing) or hexasomic (random pairing). ‘Dancer’ and ‘Puma White’, and their 94 crossing progenies were genotyped using 84 SSR primers. Alleles of each SSR locus were determined by length of PCR product with fluorescently labeled primers using ABI 3730 DNA Analyzer and GeneMapper 3.0 software (Applied Biosystems). A total of 210 types of alleles were detected in 49 SSR loci (4.29 allele types/locus). The observed segregation ratio of these alleles for 94 crossing progenies showed better fits to hexasomic than disomic. Moreover, based on the genotyping results, the genotypes of ‘Dancer’ and ‘Puma White’ were analyzed as BCDEFF and AACEEE in ChSSR-61 locus, respectively. And the genotypes of PD-33 and PD-51 were analyzed as ABDEEF and ABDEEF, respectively. It means that BDF alleles of PD-33 and BEE alleles of PD-51 were given from ‘Dancer’. If the chromosome is paired preferentially, the B allele would pair with C allele, D with E, and F with E at this locus of ‘Dancer’. But it was found PD-75 as AADEEF without B and C alleles. This is a clear evidence that the mode of inheritance in chrysanthemum is not disomic but hexasomic.

Carotenoids are major secondary compounds in Citrus determining the color of fruit and nutritional values. Carotenoids are isoprenoic compounds, and function as color pigments in the flower and fruit to attract pollinators and seed-dispersing animal and chromophore for light harvest and photoprotectant during photosynthesis. In the aim of developing new cultivars with high value using molecular breeding technology, we had performed screening of flesh and peel specific genes by differentially expressed gene screening in Citrus unshiu fruits. From the screening, carotenoid isomerase (CRTISO)1, which converts pro-lycopene to all-trans-lycopene, was identified as peel-specifically expressed gene. In this study, the gene encoding the CRTISO1 was cloned, sequenced, and compared to the CRTISOs in other plant species. Comparison of the cds sequence to other plant species revealed 75% and 78% identity with CRTISO1 of Zea maize and CRTISO2 of Arabidopsis thaliana respectively. We also cloned CRTISO2 from C. unshiu which declines the expression while maturation (Kato et al., 2004), and the gene structure was analyzed. This is the first work reporting the full sequence and gene structure of CRTISOs in C. unshiu, and would give important information in understanding the carotenoid synthesis in the Citrus fruit.

In order to adapt to various environmental stresses, plants have employed diverse regulatory mechanisms of gene expression. Epigenetic changes, such as DNA methylation and histone modifications play an important role in gene expression regulation under stress condition. It has been known that some of epigenetic modifications are stably inherited after mitotic and meiotic cell divisions, which is known as stress memory. To understand molecular mechanisms underlying stress memory mediated by epigenetic modifications, we developed Arabidopsis suspension-cultured cell lines adapted to high salt by stepwise increases in the NaCl concentration up to 120 mM. Adapted cell line to 120 mM NaCl, named A120, exhibited enhanced salt tolerance compared to unadapted control cells (A0). Moreover, the salt tolerance of A120 cell line was stably maintained even in the absence of added NaCl, indicating that the salt tolerance of A120 cell line was memorized even after the stress is relieved. By using salt adapted and stress memorized cell lines, we intend to analyze the changes of DNA methylation, histone modification, transcriptome, and proteome to understand molecular mechanisms underlying stress adaptation as well as stress memory in plants.

Although it is known that the composition of high-molecular weight glutenin subunits (HMW-GSs) and low-molecular weight glutenin subunits (LMW-GSs) are important factor for bread, noodle and cookie, it is still not clear which HMW-GSs and LMW-GSs confer improved processing properties and how those HMW-GSs and LMW-GSs interact each other. In this study, to investigate distinctive glutenin proteins for characteristic processing properties for noodle, glutenins extracted from seeds of several Korean and Chinese wheat cultivars were focused in IPG gel strip and subjected to SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. Differential protein expression level was analyzed using image master platinum 6. Then to characterize the HMW-GSs of Korean cultivar Uri, extracted glutenin proteins were separated by two dimensional gel electrophoresis. Nine spots digested with trypsin resulting peptide fragmentation were identified by LC ESI-MS/MS and MASCOT database. We also separated HMW-GSs from wheat cultivar Uri by fast protein liquid chromatography (FPLC) withResource Phe column using gradient buffer condition with 4M Urea and 0.45M ammonium sulfate.Each single band of 1Dx 2.2, 1Bx7 and double bands of 1Dy8 and 1By12 were separated.

Cucumis melo L. is an economically important crop. Genetically, Cucumis melo and Cucurbita maxima belong to Cucurbitaceae family, however, genetic characteristics such as genome size and stress tolerance, are different. To provide genomic resources for the Cucurbitaceae crop improvement, we constructed two bacterial artificial chromosome (BAC) libraries for oriental melon (Gotgam chamoe) and squash (Cucurbita Maxima), named ‘Gotgamchamoe BACH1’ and ‘Maxma BACH1’, respectively. Three hundred eighty four BACs were randomly selected and analyzed by Not I restriction enzyme digestion in order to evaluate the libraries in terms of insert size, empty clone ratio. Gotgamchamoe BACH1 was consisted of 92,160 BAC clones with an average insert size of 116kb ranging from 8 to 252kb. Maxima BACH1 was comprised 158,380 clones with an 116Kb of an average insert size ranging 8 to 305Kb. The both libraries were represented 20 haploid genome equivalents based on the reported genome sizes of 500Mb and 900Mb for Gotgamchamoe and maxima. The empty ratios of both libraries were 1.04 and 1.50% for Gotgamchamoe and maxima, respectively. These high quality BAC resources will provide a useful platform for genomic research and crop improvement for Cucurbitacea crops.

Cross-species translation of genomic information may play a pivotal role in applying biological knowledge gained from one species to other genomes. Abiotic stress-responsive genes in Arabidopsis have been translated to a legume model system, Medicago truncatula. A total of 1,370 Arabidopsis genes were identified by searching TAIR database, expression profiling data and literatures. For purposes of cross-genome identification of orthologous genes, tBlastX or BlastP were employed between these two model systems. Candidate genes potentially associated with abiotic stress responses were classified into 18 functional criteria and corresponding genomic locations were analyzed by Circos program. To do this, user-friendly bioinformatic analysis platform was established. In order to discover abiotic stress-associated genes, gene network and/or interactome analyses were conducted using a combination of AraNet web-based platform and CytoScape program. As a result, we could identify 240 key genes that appeared to play an important role within central gene networks. We anticipate that these genes may impact molecular breeding programs by developing them into genetic markers and discovering trait-associated nucleotide variations.

Microsatellite marker is one of the most suitable markers for variety identification as it has great discrimination power for varieties with limited genetic variation. The suitability of simple sequence repeat (SSR) markers for varietal identification and genetic diversity were evaluated for 325 rice varieties. Four hundred thirty six pairs of SSR primers were screened against 11 rice varieties. Twenty six primer pairs were highly polymorphic and reproducible. These primer sets were used to construct a DNA profile database containing 325 rice varieties grown in Korea through automatic detection system (ABI 3130XL). Microsatellite polymorphism was showed to be high. A total of 331 polymorphic amplified fragments were obtained by using 26 microsatellite markers. The number of alleles per locus ranged from 9 to 18 with an average of 12.73 alleles per locus. The average polymorphism information content (PIC) was 0.734 ranging from 0.555 to 0.880. Three hundred thirty one SSR loci were used to calculate Jaccard’s distance coefficients for UPGMA cluster analysis. These varieties were separated into several distinctive groups corresponding to varietal types. Almost all of the varieties were discriminated by SSR marker genotypes. This information may be useful to select comparative variety through comparison of genetic relationship analysis between existing variety and candidate varieties in distinctive tests.

Nicotine is a major component of tobacco alkaloids. Nicotine is synthesized via putrescine N-methyl transferase (PMT), quinolinate phosphoribosyl transferase (QPT) and nicotine synthase. In this study, we down regulated the QPT activity using RNAi technique. RNAi vector was constructed by amplifying 500 bp region of QPT and inserted to pFGJJ374 vector in forward and reverse directions. We transferred the vector to Agrobacterium tumefaciens (LBA4404) and transformed Nicotiana tabacum (NC82). The nicotine contents of the transformant were significantly decreased by the transformation. The QPT gene expression of the transformant was decreased to 1/40 - 1/218 of the control from the quantitative RT-PCR. We made homogeneous transformed lines by segregation of the transformants. The low nicotine contents of the homogeneous lines were steadily maintained over the generations. The transformed lines could be used for low nicotine cigarette manufacturing.