Background : The advancement of next-generation sequencing technology dramatically reduces the cost for sequencing and it contributes to create a new research environment that utilizes large amount of genome sequences to answer many biological questions. With this new research trend, reference genome sequences of several major crops have been released to the research community and utilized in various researches in agriculture. Coupled with molecular breeding technology, NGS based genome research will possibly allow selecting a new plant material possessing useful traits in early stage and efficiently developing a superior cultivar. Methods and Results : The objectives of this research are to collecting various genetic variations (SNPs, indels and TE mediated variations) in major and minor crops, to develop molecular markers using NGS based genomic data (resequencing, GBS, transcriptome), and to develop a visualization tools to enhance the utility of the NGS data. Currently major analysis pipelines have been developed to detect SNPs, indel and polymophic SSRs using whole genome and transcriptome data, and a pipeline for identification of MITE insertion polymorphism is under development. In addition to that, for orphan crop, we also implemented an efficient and robust method to assemble a complete chloroplast, mitochondria and 45S rDNA using low coverage whole genome data in order to develop an inter- and intra-specific molecular barcode markers. Conclusion : NGS provide a new level of researches in many crop plants. Large amount of genomic information provides an opportunity to understand domestication and genetic variations, and to develop a better crop for future.

차세대 DNA 염기서열 분석장비 (NGS)의 발달은 유전체 대상의 DNA 정보 생산에 필요한 가격과 시간을 획기적으로 단축시켰고, 그 결과로 많은 식물들의 신규 유전체 정보가 생산 되고 있다. 또한 transcriptome, non-coding RNAs, methylome 등의 NGS기반의 데이터들은 유전체 sequence내에 유전자의 위치탐색과 유전자간 또는 유전자와 regulatory element 간의 관계를 규명하여 유전체에 대한 통합적 이해를 돕고 있다. 벼, 콩, 옥수수, 토마토, 고추, 배추 등 주요 농업작물 표준유전체 정보의 완성은 유전체 정보를 분자육종 이용할 수 있는 기반을 제공하였으며, NGS기술 (resequencing 또는 Genotype-by-Sequencing)을 통한 다양한 유전자원대상의 유전변이 정보의 생산은 유전체 정보를 육종에 적극 활용하여 중요 농업 형질과 연관된 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.