본 연구는 PCR 기반 RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism; 제한절편 길이 다형성) 분자기법을 활용하여 난 및 치어 대상 납자루아과 어류 3종의 동정을 좀 더 빠르고 정확하게 파악하고 납자루아과 어류의 종별 산란양상 및 번식생태 이해에 대한 기여가 목적이다. 본 연구를 위해 기존 선행된 문헌자료를 확인하고 납자루아과 어류가 2종 이상 동서하고 있는 지역을 확인하여 현지조사를 수행하였다. 현지조사 결과 확인된 납자루아과 어류는 묵납자루 (Acheilognathus signifer), 줄납자루 (A. yamatsutae) 및 각시붕어 (Rhodeus uyekii)로 총 3종이 확인되었으며, 확인된 납자루아과 어류와 동서하고 있는 숙주조개 (작은말조개; Unio douglasiae sinuolatus)를 채집하여 숙주조개 속 납자루아과 어류의 난 및 치어를 확보하였다. 현지조사 결과 확인된 납자루아과 어류 3종을 대상으로 미토콘드리아 DNA COI과 cyt b 유전자 염기서열을 비교하여 각각 종별로 특이성을 지닌 부위 (단일염기변이; Single Nucleotide Variation: SNV)에 맞는 제한효소를 선정하였고, 숙주조개 속 난 및 치어를 대상으로 genomic DNA를 추출하여 PCR-RFLP 실험을 수행한 결과 현지조사 시 확인된 납자루아과 어류 3종의 독특한 제한절편 길이 양상을 전기영동을 통하여 확인하였다. 본 연구를 통해 묵납자루, 줄납자루 및 각시붕어의 종을 판별할 수 있는 RFLP 마커를 개발하였으며, 숙주조개 난 및 치어를 대상으로 정확한 종의 동정을 보다 빠르고 효과적으로 수행하여 각각 납자루아과 종별 산란양상을 보다 정확히 규명하고 향후 이들 자연개체군의 효과적인 유지, 관리 및 보전 방법 개발에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

퉁퉁마디 개체군의 서식 면적에 따른 유전적 다양성을 조사하기 위하여 6개 군집 96개체를 대상으로 ISSR marker를 사용하여 분석하였다. 6개 ISSR 프라이머에서 총 49개의 PCR 증폭 밴드가 관찰되었으며 이 중 30개의 밴드가 유전적 다형성을 갖는 밴드로 나타났다. 퉁퉁마디 개체군 전체의 유전적 다양성을 나타내는 지수 I(Shannon's information index)는 0.382로 나타났으며 h(gene diversity)는 0.249으로 나타났다. 군집 크기에 따른 유전적 다양성 지수는 0.1m×0.1m에서 0.092(I), 0.058(h)로 가장 낮게 나타났고 25m×25m에서 0.338(I), 0.227(h)로 가장 높게 나타나 유전적 다양성이 높은 군집 형성에 적합한 면적이라 할 수 있다. 퉁퉁마디 개체군 간 거리에 따른 유전적 다양성의 상관관계를 UPGMA 방법으로 분석한 결과 퉁퉁마디 개체군 간 거리와는 유의한 상관관계를 보이지 않았다. 본 연구 결과 제한된 환경에서 서식하는 퉁퉁마디는 유전적 다양성을 갖는 군집 형성을 위해 일정한 크기 이상의 면적이 확보되어야 할 것으로 판단된다.

Hypsizygus marmoreus is a mushroom with abundant flavor and medicinal properties. However, its application is limited by problems such as long cultivation period, low biological efficiency, and microbiological contamination; therefore, there is a substantial need for development of new cultivars of this species. In this study, 55 strains of H. marmoreus were subjected to inter simple sequence repeat (ISSR) analysis to identify markers for the selection of mother strains for breeding from the collected germplasm. ISSR 13 and 15 were confirmed as polymorphic markers. The three strains (KMCC03106, KMCC03107, and KMCC03108) with white cap color were found to be genetically closely related upon UPGMA analysis of both ISSR 13 and 15. Based on the PCR analysis results for ISSR 15, the collected germplasm were differentiated into three groups according to the strain collection year. Thus, ISSR 15 could be a marker for determining the phylogeny of cap color and genetic variations according to the strain collection year. These results suggest that ISSR markers can be effective tools for the selection of mother strains for breeding of H. marmoreus.

최근 기온이 높아지면서 강원도 대관령 감자 재배지로 날아오는 진딧물 발생이 늘어나고 있다. 진딧물은 감자바이러스의 주요 매개체로 감자잎말림바이러스(PLRV)와 감자Y바이러스(PVY)등을 감자에 전염시킨다. 본 연구는 진딧물중 감자에서 가장 발생량이 많은 복숭아혹진딧물(Myzus persicae)의 발생원인 규명과 집단유전학적 군집구조 분석을위한 초위성체마커(microsatellite)를 탐색하고 개발하였다. 집단유전학 분석과 관련된 11편의 논문에서 사용된 총26개의 마커가 탐색되었다. 이중 가장 사용빈도가 높은 총 9개의 마커(M37, M40, M49, M63, myz2, myz9, myz25,S17b, S23)를 최종 선정하였고 증폭 조건을 수립하였다. 이들은 3개의 multiplex PCR set로 집단유전학 분석에 활용할수 있도록 개발하여 향후 집단유전학 연구에 활용하고자 한다

A. bisporus is the fifth most cultivated mushroom in Korea, and approximately 10,757 tons were cultivated in 2015. The genetic diversity of collected strains in Korea and commercial cultivars was analyzed using inter-simple sequence repeat (ISSR) markers. ISSR markers known to be comparable among A. bisporus spp. were selected from various markers. Totally, 16 markers, namely the ISSR markers 807, 808, 810, 811, 834, 835, 836, 841, 842, P3, P8, P17, P22, P30, P38, and P39, were evaluated to discriminate between ASI 1110, 1114, 1115, 1238, 1246, 1365, 1366, and 1369 for selecting suitable markers in 16 markers. The ISSR markers P31, P38 and P39 exhibited various fingerprints that could help classify the strains in species. Using the three markers, genetic relationships among 39 strains, including commercial cultivars, such as SaeA and SaeYeon, were analyzed using the UPGMA method. The results of the analysis of the genetic relationships between commercial cultivars and collected strains in Korea confirmed that the commercial cultivars were different from the collected strains in Korea. These results suggested that the ISSR markers P31, P38, and P30 could be used for selecting the commercial cultivars of A. bisporus.

The mushroom species Cordyceps militaris has been studied and cultivated as a medicinal mushroom due to its multiple valuable biological and pharmaceutical activities. For breeding new strains of C. militaris, multiplex PCR assays were performed using primers specific for its mating type genes, MAT1-1 and MAT1-2. Mating types and mating status were confirmed, as evidenced by DNA bands at 233-bp and 191-bp for MAT1-1 and MAT1-2 respectively. The novel 'Dowonhongcho 2ho’ was developed through mating; they were found to possess high-quality fruiting bodies when grown in artificial media. The stromata of the new strain were club-shaped, with a bright orange-red color, and measured 7.1 cm in length. They had an average cordycepin content of 0.33%. Compared to 'Dowonhongcho,' the new strain had a 7% higher yield, as well as firm fruiting bodies. The optimum temperature for mycelial growth was 20~25°C, and the optimum temperature for stroma development was 18~22 °C. The fruiting bodies developed after 49.1 days from inoculation. The use of mating type molecular markers improved the breeding efficiency of the new strain 'Dowonhongcho 2ho.’ Thus, they may be valuable for artificial cultivation and industrial-scale production of C. militaris with excellent characteristics.

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.

Microsatellite SSR markers were developed and utilized to reveal the genetic diversity of 32 strains of Flammulina velutipes collected in Korea, China, and Japan. From the SSR-enriched library, 490 white colonies were randomly selected and sequenced. Among the 490 sequenced clones, 85 (17.35%) were redundant. Among the remaining 405 unique clones, 201 (49.6%) contained microsatellite sequences. We used 12 primer pairs that produced reproducible polymorphic bands for four diverse strains, and these selected markers were further characterized in 32 Flammulina velutipes strains. A total of 34 alleles were detected using the 12 markers, with an average of 3.42 alleles, and the number of alleles ranged from two to seven per locus. The major allele frequency ranged from 0.42 (GB-FV-127) to 0.98 (GB-FV-166), and values for observed (HO) and expected (HE) heterozygosity ranged from 0.00 to 0.94 (mean = 0.18) and from 0.03 to 0.67 (mean = 0.32), respectively. SSR loci amplified with GB-FV-127 markers gave the highest polymorphism information content (PIC) of 0.61 and mean allele number of five, whereas for loci amplified with GB-FV-166 markers these values were the lowest, namely 0.03 and two. The mean PIC value (0.29) observed in the present study with average number of alleles (3.42). The genetic relationships among the 32 Flammulina velutipes strains on the basis of SSR data were investigated by UPGMA cluster analysis. In conclusion, we succeeded in developing 12 polymorphic SSRs markers from an SSR-enriched library of Flammulina velutipes. These SSRs are presently being used for phylogenetic analysis and evaluation of genetic variations. In future, these SSR markers will be used in clarifying taxonomic relationships among the Flammulina velutipes.

목화진딧물(Aphis gossypii)은 고추 재배 초기, 감로 배출을 통하여 잎 표면의 그을음병을 발생시켜 광합성 유발과 작물의 상품성을 저하시킨다. 본 연구에서는 8개의 초위성체 마커(Vanlerberghe-Masutti et al., 1999)를 활용하여 국내 18지역 및 인도네시아 5지역의 고추에서 채집한 목화진딧물의 단편분석을 통해 지역 간의 유전적 유연관계 및 다양성을 분석하였다. 그 결과, 23지역에서 나타난 평균 대립유전자 수 (NA)는 2.750~6.375, 평균 이형접합도 관측치(HO)는 0.425~0.878, 평균 이형접합도 기대치(HE)는 0.354~0.719, 그리고 평균 근친교배(FIS)는 –0.810~0.166의 범위로 나타났다. 근친교배(FIS) 값이 negative으로 나왔다는 것은 근친교배율이 매우 낮은 것을 의미한다. 23지역의 유전적 클러스터 분석 결과, △K의 값은 2로 확인 되었다. 이러한 결과는 조사 지역 개체군간 유전적 구조의 차이가 존재함을 나타내며 개발된 목화진딧물 초위성체 마커가 국내 목화진딧물 개체군의 유전적 구조를 분석하는 데 있어 하나의 좋은 기준이 될 수 있음을 시사한다.

This study tested the association between genotypes of the single nucleotide polymorphism (SNP) marker, rs81437607 and capric acid (FA_C10_0) compositions in longissimus dorsi muscle in pigs. Eighteen fatty acid (FA) compositions were measured in a total of 974 F2 animals among 1,106 F2 progeny produced between Landrace and Jeju Black Pig (JBP). Among FA compositions tested, we identified a cluster of highly significant SNPs for capric acid compositions on 58 Mb position of Sus scrofa chromosome 12 (SSC12) using genome-wide association study (GWAS) with F2 genotypes from SNP panel analysis. GWAS results showed that the rs81437607 was the highest trait-related SNP marker with capric acid levels. Three genotypes (C/C, C/T and T/T) of rs81437607 marker were found in F2 population by further pyrosequencing. Association analysis results showed the significant differences between rs81437607 genotypes and capric acid compositions (P<0.05). The F2 pigs harboring rs81437607 C/C (0.119±0.002%) and C/T (0.116±0.002%) genotypes showed additively higher levels of capric acid content than those of T/T homozygotes (0.109±0.002%) (P=1.30×10-12). These results suggested that the genetic variations of rs81437607 may be helpful to find causative variants and assist as molecular genetic markers for improving the capric acid contents in longissimus dorsi muscle in pigs.

본 연구에서는 마커없이 구조물의 변위를 측정할 수 있는 영상기반 변위계측 시스템(NVDMS)을 제안한다. 기존의 방식과 제안하는 NVDMS는 크게 두 가지의 차이점이 있다. 첫째, NVDMS는 마커를 사용하지 않고 구조물의 특징점의 픽셀좌표 변화를 추출한다. 둘째, 특징점의 픽셀좌표를 물리좌표로 변환하는 scaling factor는 기존 방식에선 마커의 크기로부터 계산되는 반면, NVDMS에서는 카메라와 구조물사이의 거리, 각도, 초점거리로 계산된다. 3층 축소모형의 자유진동 실험에서 제안한 NVDMS로부터 얻은 변위데이터의 신뢰도를 분석하기 위해 LDS로부터 얻은 변위데이터의 비교를 하였으며, 얻어진 변위데이터를 이용하여 동특성을 분석하였다. 분석결과 NVDMS는 마커없이 구조물의 동적변위를 정밀하게 측정가능할 뿐만 아니라 얻어진 변위데이터로부터 추출한 동특성의 신뢰도 또한 높았다.

본 연구에서는 마커없이 구조물의 변위를 측정할 수 있는 영상기반 변위계측 시스템(NVDMS)을 제안한다. 기존의 방식 과 제안하는 NVDMS는 크게 두 가지의 차이점이 있다. 첫째, NVDMS는 마커를 사용하지 않고 구조물의 특징점의 픽셀좌 표 변화를 추출한다. 둘째, 특징점의 픽셀좌표를 물리좌표로 변환하는 scaling factor는 기존 방식에선 마커의 크기로부터 계 산되는 반면, NVDMS에서는 카메라와 구조물사이의 거리, 각도, 초점거리로 계산된다. 3층 축소모형의 자유진동 실험에서 제안한 NVDMS로부터 얻은 변위데이터의 신뢰도를 분석하기 위해 LDS로부터 얻은 변위데이터의 비교를 하였으며, 얻어진 변위데이터를 이용하여 동특성을 분석하였다. 분석결과 NVDMS는 마커없이 구조물의 동적변위를 정밀하게 측정가능할 뿐 만 아니라 얻어진 변위데이터로부터 추출한 동특성의 신뢰도 또한 높았다.

애무늬고리장님노린재(Apolygus spinolae)와 초록장님노린재(Apolygus lucorum)는 우리나라에서 중요한 농업해충으로 알려져 있다. 이 2종은 외형과 크기가 비슷하고 종내 개체변이 때문에 형태적 특징으로 동정하는 것이 어려워 이들의 기주와 생태적 특성을 파악하기가 어려운 실정이었다. 우리는 애무늬고리장님노린재와 초록장님노린재의 유전자 정보를 기초로 이들의 동정을 위한 분자마커들을 개발하였고, 이것을 이용하여 다양한 식물에서 채집된 유충의 종을 동정하였다. 그 결과 포도, 매실, 대추, 배, 목화 등 농작물을 가해하는 유충은 모두 애무늬고리장님노린재인 것으로 조사되었다. 그러나 농작물 주변에 자생하고 있는 쑥, 망초, 돼지감자, 달맞이꽃에서는 애무늬고리장님노린재와 초록장님노린재 유충이 모두 발견되었으며 발생 밀도는 채집시기에 따라 큰 차이가 있었다. 잡초들의 생육초기에는 주로 초록장님노린재가 발견되었으나, 생육중기에는 2종이 동시에 발생하다가 생육후기에는 애무늬고리장님노린재의 발생이 더 많았다. 이와 같이, 주요 농작물에 피해를 주는 종은 애무늬고리장님노린재이며, 이 종은 농작물의 어린 조직이 없는 생육 중기부터는 주변에 자생하는 잡초로 이동하여 번식하는 것으로 보인다. 반면에 초록장님노린재는 농작물에 피해를 거의 주지 않고 대부분 잡초에서만 서식하기 때문에 농업적으로 중요하게 다룰 필요가 없을 것으로 생각된다.

톱다리개미허리노린재(Riptortus pedestris (Fabricius))는 한국, 일본, 중국 등을 포함한 아시아 지역에서 콩에 심각한 피해를 야기 시키는 해충이다. 본 연구에서는 NGS를 이용하여 얻은 톱다리개미허리노린재 유전자 정보를 바탕으로 4개의 microsatellite 마커를 선발하였다. 선발된 유전자 마커를 이용하여 국내 15개 지역 톱다리개미허리노린재 지역 집단들 간의 유전적 차이를 분석하였다. 총 384 개체를 이용하여 분석한 결과 초위성체 마커에 따라 대립유전자의 수는 7-21개 였다. AMOVA 검정 결과 전체 유전적 변이의 92%는 개체 간에, 7%는 집단 간에 그리고 1%는 개체 내에서부터 유래되었다. 집단 간 유전적 거리 차이를 보면 군산과 구례 개체군간 차이가 가장 적었으며 (Fst =0.005), 칠곡과 구례 개체군 간 차이가 가장 컸다 (Fst = 0.067). PCoA 분석결과 첫 두 주요인에 의한 분산이 전체 분산의 75.58%를 차지하였다. Bayesian clustering 결과 의 최대값은 K=3일 때 6.77로 가장 컸으며 이는 우리나라에 분포하는 톱다리개미허리노린재 개체군은 최소 3개의 공통 조상으로부터 유래되었다는 것을 의미한다.

The integrative approach for ecological stream health assessments was applied to a stream ecosystem using a multi-level organization from molecular level of biomarkers to community levels of bioindicators along with analysis of physical and chemical stressors. Water quality parameters of BOD, COD, TN, and TP etc were measured and physical habitat health, based on Qualitative habitat Evaluation Index (QHEI) model were analyzed. Also, Ecological stream health model, based on index of biological integrity (IBI) by fish assemblage, was developed for regional assessments and then applied to the stream. Six metric attributes of original 11 metrics were modified for a development of the model. Biomarkers of comet assay, blood chemistry, physiological parameters, and bioindicators such as organismal-, population-, community- level parameters were evaluated in this study along with eco-toxicity tests. Some stations impaired (stressed) in terms of stream health were identified by the IBI approach and also major key stressors affecting the health were identified using BOD, TN, TP, physical habitat evaluation, and eco-toxicity tests. The assessment approach of integrative ecological stream health would be used as a key tool for ecological restorations and species conservations in the degraded stream ecosystems and applied for elucidating major causes of ecological disturbances. Ultimately, this approach provides us an effective management strategy of stream ecosystems through establishments of ecological networks in various watersheds. This research was supported by Basic Science Research Program through the National Research Foundation of Korea (NRF) funded by the Ministry of Education (No. 2013R1A1A4A01012939).

Sesame is queen of oil seed crops and widely cultivated in Asia and Africa. The aim of this study was to develop a mini sub core set representing the diverse germplasm of sesame and to assess the genetic diversity, population structure and phylogenetic relationship of the resulted sub core set to be used in whole genome resequencing platform. One hundred twelve accessions out of 277 accessions were selected by the PowerCore program. A total of 155 alleles were captured from the 158 alleles detected in the primary core population, and rare alleles and specific alleles were also maintained in the sub core set accessions representing almost 100% of the primary core population. Among the sub core set accessions, four sub populations were observed with some admixture accessions. Although the genetic diversity of Pop-1 which includes most accessions from Korea is relatively lower than that of other three sub populations, it can maintain maximum number of accessions in the sub core set with the same percentage as in the primary core set probably because of the specific features of these accessions. Based on this framework of genetically defined populations, the effective use and conservation management of Sesamum indicum for crop improvement might be possible.

이 연구의 목적은 성염색체 특이적 초위성체마커의 대립 유 전자 다양성과 빈도를 조사하여 한국 재래소 3품종의 (칡소, 한우 그리고 제주흑우) 유전적 근연관계 및 특징을 조사하여 우리 고유 유전자원으로서의 가치를 구명하고자 하였다. 한국 재래소 3품종은 30개의 초위성체 마커에서 선별된 4개의 초 위성체 마커(INRA30, TGLA325, UMN0905 및 UMN0929) 를 이용하여 식별하였다. 대립 유전자의 다양성, 대립 유전자 빈도, 이형접합도 그리고 다형 정보량(PIC)을 산출 하였다. 칡 소, 제주 흑우와 한우에 대한 관찰 이형접합도의 평균은 각각 0.541, 0.406 및 0.61이었고 PIC의 평균은 각각 0.542, 0.377 그리고 0.6이었다. 제주흑우의 경우 칡소나 한우에 비해 낮은 이형접합도와 PIC를 보여준다. 이들 4개의 초위성체 마커를 이용하여 칡소, 제주흑우 그리고 한우의 품종을 구별에 이용 할 수 있다. 이러한 결과들로 볼 때 한국 재래소 3품종은 가 축유전자원으로서 중요한 가치를 지니고 있으며 이들 품종의 보존, 관리 및 활용에 중요한 기초자료로 이용될 것으로 사료 된다.

본 연구는 효율적인 자원보존과 유전자원의 작물육종 활용 성 제고를 위한 기초정보제공을 목적으로, 29개 SSR marker 를 이용하여 아시아지역의 10개 국가에서 수집된 벼 유전자원 에 대해 유전적 다양성 및 집단 구조 분석을 수행하였다. 1. 총 85점의 벼 유전자원이 수집되었으며, 29개 SSR 마커 에 의해 증폭된 allele 수는 총 342개 였다. Allele 수는 2 개에서 28개 범위로 나타났으며, 마커당 평균 allele 수는 11.8 개 였다. 유전적 다양성을 나타내는 genetic diversity와 PIC 값의 범위는 각각 0.12-0.93과 0.11-0.93으로 나타났고, 평균은 각각 0.73과 0.71로 나타났다. 2. 국가별 벼 자원의 유전적 거리를 기초로 유연관계를 분 석한 결과 2개 그룹으로 구분되었다. BⅠ 그룹에는 남아시아 지역에 속하는 스리랑카, 인도, 방글라데시, 파키스탄이 포함 되었고, BII 그룹에는 라오스를 제외한 동남아시아 지역인 미 얀마, 부탄, 베트남, 필리핀, 태국이 포함되었다. 3. 수집 국가별 마커당 평균 allele 수는 미얀마가 1.28개로 가장 낮았고, 필리핀이 7.03개로 가장 높았으며, PIC 값 역시 필리핀이 0.64로 가장 높은 값을 보였고, 미얀마는 가장 낮은 0.15로 관찰됐다. 4. 유전적 거리와 Structure ver2.2를 이용하여 집단의 구조 를 분석한 결과, 75%의 확률에서 85개 자원 중 80개 자원 (64.1%)는 3개의 subpopulation으로 나눌 수 있었으며, 5개 자원(5.9%)은 유전적으로 혼입된 형태를 나타냈다. 5. 각각의 subpopulation은 수집 국가의 특성과 일치하지 않 았으며, 대부분 자원은 각각의 subpopulation에 불규칙적으로 분포되었다.