우리나라는 벼 재배를 위한 관개 시설이 비교적 잘 확보되어 염에 의한 피해가 적으나, 간척지를 비롯한 염 토양에서는 복합적 요인에 의해 벼 생육이 저해되므로 내염성 벼의 개발이 필요하다. 본 연구는 자포니카 벼로의 내염성 유전자 도입시 동반되는 열악형질을 최소화하기 위한 초정밀 분자표지 개발을 위해 기존에 보고된, Saltol QTL 분자표지의 이용 가능성을 검토하였다. 본 연구의 결과를 통해 1. 유묘 내염성 반복실험 및 정밀 검정을 통해 내염성이 안정적인 계통을 선발하였다. 2. HR28867/Pokkali와 조평/Saltol STL의 조합에서 SKC1 등 4 개(SKC1, RM10748, RM10793, RM7075)의 분자표지가 표현형과 유전자형이 일치하였으며, 분자표지 Pect4는 HR28867/ Pokkali의 조합에서만 일치하는 것으로 확인되었다. 본 연구의 결과는 자포니카 벼로의 내염성 유전자 도입에 필요한 초정밀 분자표지 개발의 기초 자료로 이용될 것이며, 향후 내염성 벼 육성을 통한 간척지 토지 이용 효율을 높이는 데 기여할 것으로 기대된다.

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.

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 건강기능성 식품원료로서 이용 빈도가 증가하고 있는 하수오, 백수오 및 이엽우피소에 대한 종 특이 프라이머를 개발하였다. 개발된 종 특이 프라이머는 하수오, 백수오 및 이엽우피소에 대해 원물뿐만 아니라 육안 확인이 어려운 가공식품 등을 대상으로 사용원료의 진위여부를 빠르고 정확하게 확인할 수 있었다. 따라서 본연구에서 개발한 종 특이 PCR방법은 기존의 일반 프라이머를 사용하는 방법이 가지고 있는 식품 적용 한계를 극복할 수 있을 것이라고 판단하였다.

This study was carried out to examine a molecular marker system for parentage test in Jeju Black cattle (JBC). Based on the preliminarily studies, we finally selected for construction of a novel genetic marker system for molecular traceability, identity test, breed certification, and parentage test in JBC and its related industrial populations. The genetic marker system had eight MS markers, five indel markers, and two single nucleotide polymorphisms (SNPs; g.G299T and g.del310G) within MC1R gene which is critical to verify the breed specific genotypes for coat color of JBC differing from those of exotic black cattle breeds such as Holstein and Angus. The results showed lower level of a combined non-exclusion probability for second parent (NE-P2) of 4.1202×10-4 than those previously recommended by International Society of Animal Genetics (ISAG) of 5.000×10-4 for parentage, and a combined non-exclusion probability for sib identity (NE-SI) of 2.679×10-5. Parentage analysis has been successfully identified the JBC offspring in the indigenous population and cattle farms used the certified AI semens for production using the JBC-derived offspring for commercial beef. This combined molecular marker system will be helpful to supply genetic information for parentage test and traceability and to develop the molecular breeding system for improvement of animal productivity in JBC population.

해충 개체군의 생태적 특성들에 관한 논의들은 생물적, 무생물적 요소들과 관련지어 개체들의 시간적 공간적 점유 밀도 자료를 기반으로 전개되어져 왔다. 최근에는 다양한 해충 종들에 대한 풍부한 유전자 정보와 분석 관련 장비, 기술들의 비약적 발전을 바탕으로 해충 개체군의 침입, 확산, 생태적 특성들을 집단 유전학적 접근 방법으로 연구하는 것이 가능하게 되었다. 우리나라에서 벼 주요해충은 벼물바구미, 애멸구, 벼멸구, 혹명나방, 반점미 유발 노린재류 등을 들 수 있으며 이들 중 벼물바구미, 애멸구, 노린재류는 국내에서 월동이 가능하나 벼멸구, 혹명나방은 월동이 불가능한 것으로 알려져 있다. 국내 월동 가능 여부는 특정 개체군 집단의 유전학적 특성 형성에 큰 영향을 미칠 것으로 판단되는데, 특히 애멸구의 경우에는 국내에서 월동이 가능함과 동시에 중국으로부터 대량으로 비래하는 경우들이 보고되고 있어 국내 집단들 간의 집단 유전 구성이 다양할 것으로 판단된다. 따라서 본 발표에서는 이들 해충들에 대한 기존 생태 정보를 바탕으로 분자 마커를 이용하여 국내 지역 개체군의 특성 이해와 이들 해충 집단의 효율적인 중, 장기 관리 대책 수립을 위해 침입, 증식, 확산 등에 관한 자료를 집단 유전학적 관점으로 연구, 분석할 방향에 관하여 논의하고자 하였다.

느타리버섯류(느타리와 큰느타리)는 우리나라에서 가 장 많이 생산되고 또한 수출되고 있으나 큰느타리인 경우 외국도입품종으로서 수출 시 로얄티를 지불해야 하는 실정 이다. 이에 대한 대처방법으로 국산품대체 품종을 개발하 고, 분자마커를 도입하여 수출함으로서 대체효과 뿐만아니 라 오히려 로얄티도 받을 수 있으리라 사료된다. 우리는 큰 느타리버섯의 자실체 특성을 검정하였고, 우수균주로 선발 된 큰느타리버섯을 가지고 기존의 URP 프라이머를 이용하 여 유연관계를 분석하였다. cytochrome c oxidase(cox), DNA polymerase(Dpol), RNA polymerase(Rpol), NADH dehydrogenase(nad) 및 microsatellite 등의 미토콘드리 아 유전자를 이용하여 프라이머를 디자인하여 증폭한 결과 microsatellite를 이용한 프라이머에서는 4가지 유형의 단 일밴드가 나타내어 품종 구분의 가능성을 보여주었다. 또한 cox, rpol 등에서는 특이한 밴드가 몇몇 품종에 증폭되어 나 타남으로서 육종마커로서의 이용가능성을 보여주었다.

새송이버섯은 우리나라에서 자생하지 않고 남유럽, 중 앙아시아 등에서 자생하는 외국도입 품종이지만 국내에 서 대량생산 방법이 개발되어 수출도 하는 효자 버섯으로 수출품종 대부분이 로얄티를 지불해야 하는 실정이다. 이 러한 현실을 타개하기 위해서는 품종 육성이 가장 급선 무로서 먼저 육종마커 개발이 필수적이다. 우리는 새송이 버섯의 자실체 특성을 검정하였고, 우수균주로 선발된 새 송이버섯을 가지고 기존의 URP 프라이머를 이용하여 분 석한 결과 genotype이 차이가 없어 미토콘드리아 유전 자 cytochrome c oxidase(cox), DNA polymerase(Dpol), RNA polymerase(Rpol), NADH dehydrogenase(nad) 및 microsatellite 등의 프라이머를 디자인하여 증폭한 결과 다 양한 결과가 도출되었다. microsatellite를 이용한 프라이머 에서는 4가지 유형의 밴드가 나타났으며, cox, rpol 등에서는 특이한 밴드가 증폭되어 scar마커로서 이용가능성을 보여주 었다.

Background : Chrysanthemi Indici Flos (甘菊) is listed in 「The Korea Herbal Pharmacopoeia (KHP)」as the original plant of Chrysanthemum indicum L. C. indicum was one of the most representative medicinal plants in Asteraceae, Dried flowers of this plant have been valid chemical composition such as flavonoids, phenylpropanoids, terpenoids, and polysaccharides, possessing broad spectrum antibacterial, antiviral, antihypertensive and anti-oxidation functions. Meanwhile, C. indicum was a polymorphic species, its morphological characteristics showed great diversity due to the different geographical and environmental factors. For this reason, there was conducted to develop molecular markers to distinguishing these C. indicum with C. morifolium, C. zawadskii var. latilobum and Aster spathulifolius by using conventional polymerase chain reaction (PCR). Methods and Results : In this study, In order to clearly identify origin of Chrysanthemi Indici Flos, these samples (C. indicum, C. morifolium, C. zawadskii var. latilobum and A. spathulifolius) were analyzed from five barcoding regions of chloroplast DNA (rbcL, matK, rpoB, atpF-atpH) and nuclear ribosomal DNA (ITS2) to evaluate the ability of discrimination for each barcoding region. Based on genetic distance, the percent of variable sites were provided the highest ITS2 value (56.9%), followed by atpF-atpH (48.18%), matK (27.2%), psbK (8.2%), and rbcL (2.9%). Comparative analysis based on the complete genome sequence of the petL-petG region INDEL (insertion/deletion) that the gene annotations were registered to the GenBank (accession number: JN-867592.1, NC-020092.1, MF-034027.1, NF-279514.1). Conclusion : From the above results, we may suggest that the petL-petG region INDEL analysis were conducted for molecular authentication of four plants (C. indicum, C. morifolium, C. zawadskii var. latilobum and A. spathulifolius). The findings of results indicated that petL-petG region might be established INDEL analysis systems and hence were proved to be an effective tools for molecular evaluation and comparison of “Chrysanthemi Indici Flos” with other plants.

Background : The soil-borne ascomycete fungus Ilyonectria rdicicola species complex is commonly associated with root rot disease symptoms in ginsneg. Its virulence has been attributed, among other factors, to the activity of hydrolytic cell wall-degrading enzymes (CWDE). Methods and Results : To establish a rapid and accurate detection of Ilyonectria rdicicola, a species-specific primer was developed based on the putative genes of cell wall–degrading enzyme (pectinase, polygalactose, xylanase, xylosidase). Species-specific primer based on the DNA sequences of gene amplified about 200 - 300 bp polymerase chain reaction (PCR) product for Ilyonectria mors-panacis. Conclusion : The primer pair yielded the predicted PCR product size exactly in testing with target pathogen DNAs, but not from the other species of Ilyonectria and species of other phytopathogenic fungi. The primer pair also showed only the species-specific amplification curve on realtime PCR on target pathogen DNA. The detection sensitivity of real time PCR using species-specific primer pair was 10 to 100 times higher than conventional PCR, with 1 to 10 pg/㎕. The approach outlined here could be further utilized as a rapid and reliable tool for the diagnosis and monitoring of the root rot of ginseng.

Soybean cultivars with genetically low levels of stachyose enhance the utilization of soybean in food as well as feed uses. The objective of this research is to obtain the information on indirection selection of soybean lines with low stachyose content using DNA marker based on RS2 (rs2) gene. Two genetic populations were developed from the crosses of three parents (116-13 parent : low stachyose content, PI417227 and PI506903 parents: normal stachyose content). Twenty F2 plants of RS2_ genotype and twenty F2 plants of rs2rs2 genotype from each populations were harvested. Content of stachyose was detected by HPLC. Stachyose contents (g/kg) of 116-13, PI417227, PI506903 parents were 3.7, 23.7, and 17.8, respectively. In population 1, stachyose content 20 F2 plants with RS2_ genotype was 14.8 – 24.1 and stachyose content 20 F2 plants with rs2rs2 genotype was 2.1 – 4.7. In population 2, stachyose content 20 F2 plants with RS2_ genotype was 12.4 – 19.7 and stachyose content 20 F2 plants with rs2rs2 genotype was 2.1 – 5.0. Mean difference between RS2_ genotype and rs2rs2 genotype in population 1 and 2 was highly significant. From this results, selection of genetic lines with low stachyose content by DNA marker based on RS2 (rs2) gene will be possible.

Background : Cudrania tricuspidata Bureau is a widely used medicinal perennial woody plant. Obtaining information about the genetic diversity of plant populations is highly important for conservation and germplasm utilization. In this study, we developed single nucleotide polymorphism (SNP) markers derived from chloroplast genomic sequences to identify distinct Korean-specific ecotypes of C. tricuspidata via amplification refractory mutation system (ARMS)-PCR analyses. We performed molecular authentication of twelve C. tricuspidata ecotypes from different regions using DNA sequences in the chloroplast TrnL-F intergenic region. Methods and Results : SNPs were identified based on the results of nucleotide sequence for the intergenic region of TrnL-TrnF gene (chloroplast). Molecular markers were designed for those SNPs with additional mutations on the second base from SNPs for amplification refractory mutation system-polymerase chain reaction (ARMS-PCR). HRM pattern analyses were performed using the Mx3005P QPCR System (Agilent Technologies, CA, USA). Conclusion : We collected 12 individual lines of C. tricuspidata from various region in South Korea and China. Based on the nucleotide sequence in the trnL-trnF intergenic region of these lines, six SNPs and a deletion of 12 bps were identified and 12 individual lines were able to be grouped in one Korean ecotype and two different ecotypes of chinese lines, chinese line 1 and 2. The SNP markers developed in this study are useful for rapidly identifying these specific C. tricuspidata ecotypes collected from different regions.

Balloon flower (Platycodon grandiflorum A. DC.) is a perennial plant of mainly Campanulaceae family, which have been widely used as a food ingredient and herbal medicine in East Asia. Although demands on related products and yearly cultivation area for balloon flower are increasing, diverse fundamental technologies and molecular breeding studies are not very well supported in Platycodons. In this study, 30 random amplification of polymorphic DNA (RAPD) primers were test in an attempt to explore genetic diversities. In addition, sequences information of the actin gene, a well conserved gene encoding a globular protein that forms microfilaments, was retrieved and analyzed. Two actin homologs were recovered; 3.4 kb fragment is a Pg-actin and 1.4 kb fragment is a Pg-actin homolog with 28.6% similarity. We have confirmed that the Pg-actin gene is configured into 4 exons and 3 introns. A single nucleotide polymorphism (SNP), G↔A, was detected on the intron 3, which served as a target for the CAPS marker development. The marker Pg-Actin-Int3 was applied to 32 balloon flower accessions. Balloon flower DNA sequence information generated in this study is expected to contribute to the analysis and molecular breeding and genetic diversity analysis of balloon flowers.

기상조건의 변화로 우리나라에 벼멸구의 발생이 점차 증가하며 피해가 커지고 있다. 이에 다양한 벼멸구 저항성 유전자를 가진 벼 품종의 육성이 필요하다. 국내 육성 자포니카 벼 품종 중 벼멸구 저항성 품종은 Bph18 유전자를 가진 ‘안미’를 제외하고 모두 bph2(‘화청’, ‘하남’, ‘다청’, ‘친농’, ‘친들’) 유전자를 가지고 있다. 유묘검정 결과 bph2 유전자를 가진 품종은 벼멸구 흡즙에 중도저항성을 보인 후 4주 이상 지나며 고사되는 반면, ‘안미(Bph18)’는 계속해서 강한 저항성 반응을 나타낸다. 인공교배를 통해 Bph18 유전자를 가진 계통을 육성하였다. 빠른 DNA 마커 검정을 위해 12번 염색체의 Bph18 유전자와 연관된 마커를 검색하여 PCR 후 전기영동을 수행한 결과 RM3331이 저항성 유전자별 밴드의 위치가 다른 증폭 반응을 보였다. 각 계통에 대한 밴드분석 결과 벼멸구 저항성 유전자가 없는 ‘TN1’과 ‘호평’은 위치가 다른 밴드를 보였는데 이는 인디카와 자포니카의 유전적 백그라운드의 차이로 프라이머의 증폭 부위가 달라 발생한 것으로 추측된다. Bph18 유전자를 가진 ‘익산562호’와 Bph1 유전자를 가진 ‘청청벼’, ‘Mudgo’, ‘IR09N379’의 밴드 위치가 같은 것은 두 유전자가 중복되어 위치해 있기 때문인 것으로 보인다. 따라서 RM3331로 생성된 PCR 산물의 크기는 제한효소 처리없이 2% agarose gel로 분석이 가능한 간편성을 가지고 있지만, 저항성 유전자가 중복되어 있는 Bph18과 Bph1 유전자를 구분하기는 어려우며 벼멸구 저항성 유전자를 가지고 있지 않은 계통과의 구분에 선택적으로 사용하는 것이 적합할 것으로 보인다.

기상조건의 변화로 우리나라에 벼멸구의 발생이 점차 증가하며 피해가 커지고 있다. 다양한 벼멸구 저항성 유전 자를 가진 벼 품종의 육성이 필요하다. 본 연구는 Marker-assisted Selection(MAS)을 통한 벼멸구 저항성 유전자 Bph3 보유 벼 품종 육성을 위해 Bph3 연관마커 탐색을 수행하였다. 각각 서로 다른 벼멸구 저항성 유전자를 가진 9개 품종의 DNA를 추출한 후 6번 염색체의 Bph3 유전자 인근의 8개의 SSR 마커를 가지고 PCR을 수행하였다. 8개 SSR 마커중 bph4를 제외한 나머지 유전자와 다른 위치의 밴드를 나타내는 RM586이 가장 적합한 마커로 판단되었 다. 선발된 RM586의 MAS 능력을 검정하기 위해 벼멸구에 감수성인 벼 품종 새누리와 Bph3 유전자를 보유한 저항 성 벼 품종 BG367-2를 교배하여 F1을 육성하였고 다시 새누리를 반복친으로 여교배 하여 BC1F1 80개체를 얻었다. 80개체를 벼멸구 저항성 검정 결과 1:1의 저항성과 감수성 분리비를 보였으며, 이들 개체의 DNA를 분리하여 RM586 마커로 PCR 후 전기영동 했을시 저항성 개체와 감수성 개체는 서로 다른 크기의 밴드를 형성 하였다. RM586로 생성된 PCR 산물의 크기는 2% agarose gel로 쉽게 분석이 가능하다. 따라서 RM586은 Bph3 유전자를 가 지는 벼멸구 저항성 품종 육성에 MAS를 사용하는데 적합한 마커로 확인되었다

본 연구에서는 도열병저항성유전자(Pi40), 흰잎마름병저항성유전자(Xa4, xa5, Xa21), 벼멸구저항성유전자(Bph18) 와 연관된 분자마커를 이용하여 진부벼 유전적배경에 이들 저항성 유전자를 모두 집적한 14계통을 육성하였으며, 이들 계통들은 도열병, 흰잎마름병 및 벼멸구 생물검정에서도 모두 강한 저항성 반응을 보였다. 이들 14계통 중에 서 초형이 양호한 3계통(GPL1, GPL2, GPL3)을 선발하여 수량 등 농업적 특성을 평가하였다. 출수기는 3계통 모두 진부벼보다 4∼5일정도 늦었으며, 간장은 비슷하거나, 다소 작았고, 수장은 길어졌고, 수수는 1∼4개정도 적어졌 다. 수당립수는 진부벼보다 29∼34개 많아졌으나, 등숙율이 66∼73%로 상당히 낮아졌다. GPL1계통은 진부벼보 다 수량성이 7.5%증가하였고, GPL2계통은 6%감소하였으며, GPL3계통은 진부벼와 수량성이 비슷하였다. GPL1 계통은 진부벼보다 등숙율이 낮은데 수량성이 증가한 이유는 주당수수가 많아졌고, 수당립수가 많아졌으며, 천립 중이 증가한데 기인한 것으로 생각된다. 미질특성에서 내병충성복합계통들은 단백질함량, 아밀로스함량 및 알카 리붕괴도는 진부벼와 유사하였으나, 심복백이 다소 많이 보이는 경향이었다. GPL2와 GPL3계통은 이삭선단이 퇴 화된 표현형을 보였고, 수발아율이 16%이상으로 높았고, 내냉성도 진부벼에 비해 다소 약하였다. GPL1계통은 진 부벼와 비교하여 수량성도 다소 높고, 표현형도 우수하며, 내냉성과 수발아율도 양호하여 내병충성육종에 유용한 중간모본으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.