캐비어에 대한 수요가 증가하면서 캐비어 종류의 진위 여부를 확인 할 수 있는 분석법 마련이 필요해졌다. 본 연 구에서는 캐비어 종류을 나누는 철갑상어 종 특이 KASP 마커를 개발하였고 모니터링을 통해 국내 유통중인 불법 캐비어 제품을 확인하고자 하였다. 본 연구에서는 16S ribosomal RNA gene, cytochrome b gene, cytochrome c oxidase subunit I gene, cytochrome c oxidase subunit II gene, NADH dehydrogenase subunit 5 gene에서 철갑상어 종 특이적인 SNP를 선정하고 이를 표적하는 KASP 마커 11종을 개발하였다. 개발한 KASP 마커를 이용하여 한국 의 온라인 마켓에서 유통중인 캐비어 10종을 모니터링 분 석한 결과 2개의 제품에서 제품에 표기된 철갑상어 종과 다른 것으로 확인하였으며 두 제품 모두 실제보다 더 비 싼 캐비어로 둔갑하여 판매한 것으로 확인되었다. 본 연 구를 통해 제작한 KASP 분석방법으로 유통되는 캐비어 종류 분류가 가능하였고 모니터링을 통해 국내 유통되고 있는 불법 캐비어 제품도 확인하였다. 이에 따라 본 연구 에서 개발한 SNP기반 KASP 분석법으로 불법 캐비어 제 품 유통 근절에 기여 할 수 있을 것으로 기대한다.

Background: As the number of households raising companion dogs increases, the pet genetic analysis market also continues to grow. However, most studies have focused on specific purposes or native breeds. This study aimed to collect genomic data through single nucleotide polymorphism (SNP) chip analysis of companion dogs in South Korea and perform genetic diversity analysis and SNP annotation. Methods: We collected samples from 95 dogs belonging to 26 breeds, including mixed breeds, in South Korea. The SNP genotypes were obtained for each sample using an Axiom™ Canine HD Array. Quality control (QC) was performed to enhance the accuracy of the analysis. A genetic diversity analysis was performed for each SNP. Results: QC initially selected SNPs, and after excluding non-diverse ones, 621,672 SNPs were identified. Genetic diversity analysis revealed minor allele frequencies, polymorphism information content, expected heterozygosity, and observed heterozygosity values of 0.220, 0.244, 0.301, and 0.261, respectively. The SNP annotation indicated that most variations had an uncertain or minimal impact on gene function. However, approximately 16,000 non-synonymous SNPs (nsSNPs) have been found to significantly alter gene function or affect exons by changing translated amino acids. Conclusions: This study obtained data on SNP genetic diversity and functional SNPs in companion dogs raised in South Korea. The results suggest that establishing an SNP set for individual identification could enable a gene-based registration system. Furthermore, identifying and researching nsSNPs related to behavior and diseases could improve dog care and prevent abandonment.

The balloon flower (Platycodon grandiflorum A. DC.) is a medicinal and perennial flowering plant. Jangback is an important white-flower type balloon flower cultivar registered in South Korea, but no molecular marker was available to differentiate it from other white-flower lines. Therefore, we evaluated five P. grandiflorum white-flower lines and identified a single nucleotide polymorphism (SNP) derived from the chloroplast TrnL-F genomic sequence that specifically differentiated Jangback from the other four genotypes. Cultivar identification was achieved by detecting allelic variations of the SNP using amplification refractory mutation system-polymerase chain reaction (ARMS-PCR) analysis and high resolution melting (HRM) curve analysis. The present study describes a rapid and reliable method to authenticate the medicinally and economically valuable white-flower Jangback cultivar. Our results indicate that the plastid TrnL-F region provides for marker assisted identification and selection in intraspecific polymorphism studies, thereby the identified SNP marker provides a robust tool along with ARMS-PCR and HRM curve analysis for rapid and efficient identification of the medicinally valuable Jangback cultivar.

본 연구는 국내의 한우 개량에 있어서 정확한 혈통 정보가 중요해짐에 따라 고밀도 Single Nucleotide Polymorphism (SNP) chip의 SNP 정보들을 활용한 친자 확인으로 혈통 정보의 신뢰도 향상에 기여하고자 실시하였다. 이미 혈통 정보가 확인되고 Microsatellite (MS) 유전자형으로 친자 여부가 확인된 14개의 가계, 318두로 친자 확인 분석을 하였다. Call rate 100%인 마커들을 활용한 친자 확인 분석 결과, 9두가 모 부정, 19두가 완전 부정으로 총 28두가 부정으로 판정되었고, 이는 부모의 SNP 정보에서 나올 수 있는 조합과 다른 자식의 유전자형이 확인되었다. 이후, 친자 확인 정확도 향상을 위해 call rate와 minor allele frequency (MAF)를 기준으로 SNP 마커 수를 증가시켜 분석하였으나 부정으로 판정되는 개체들이 추가적으로 발생하였고, 이는 SNP 정보의 결측치 증가 및 자식의 유전자형 변이로 인한 것으로 판단된다. 따라서 고밀도 SNP chip을 활용한 친자 확인 분석에는 보다 신중한 접근이 필요하며, 본 연구 결과는 고밀도 SNP 정보를 이용한 친자 확인 연구에 있어서 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

밀은 세계 3대 주요 작물이지만 우리나라는 대부분 수입에 의존하고 있으며, 자급률이 1%도 도달하지 못한 실정이다. 국내 밀 품종은 40여 종 이상으로 지속적으로 개발되고 있으며, 품종마다 용도와 농업적 특성이 달라 목표 형질에 맞는 적절한 품종을 선택하여 재배하는 것이 중요하다. 품종을 정확하고 빠르게 판별하기 위해선 분자 마커 기술이 필요하다. 분자 마커는 생육 환경과 시기에 영향을 받지 않고 다양한 품종을 신속하고 정확하게 구분할 수 있어 유전적 변이성, 농업 형질 등을 분석하기에 유용하다. 본 연구는 기존에 보고된 국내 밀 32품종에 대한 SCAR (Sequence Characterized Amplified Region) 판별 마커를 재검정하여 재현성이 높은 마커를 선별하였으며, 기존에 검정되지 않은 국내 밀 9품종에 추가 적용하여 비교분석하였다. 15개의 마커 세트 중 6개의 마커가 재현성과 정확도가 높은 것으로 확인되었고, 최종적으로 국내 41품종 중 4, 7, 8, 10, 11, 12번 마커를 이용하여 다홍, 금강, 밀성, 조은, 수강, 한백, 조광, 영광을 판별할 수 있었다. 또한, 4번 마커를 통한 증폭산물의 염기서열 분석을 통해 SNP (Single Nucleotide Polymorphism)를 발굴하여 ‘올밀’에 대한 새로운 품종 판별 마커인 SdHRM1과 SdHRM2를 개발하여 HRM (High Resolution Melts) 분석을 시행하여 육안으로 판단하기 어려운 SNP를 정확하게 판별할 수 있었다. 품종간의 SNP를 활용한 품종 마커 기술은 다양한 농업형질에 적용할 수 있으며, 분자 육종 프로그램에 실질적인 도움이 되는데 큰 기여를 할 것으로 사료된다.

The fatty acid binding protein 4 (FABP4) gene plays an important role in lipid metabolism and homeostasis in adipocytes. The objective of this study was to analyze the association between a single nucleotide polymorphism (SNP), g.7516G>C, in the FABP4 gene and economic traits of Korean native cattle, Hanwoo. Primers were designed to target a region of the FABP4 gene between nucleotides 7417 and 7868 (AAFC01136716). The SNP, which was detected by polymerase chain reaction-based restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP) method using restriction enzyme MspA1I, was genotyped in 319 animals of Hanwoo steer population. Statistical analysis showed that the SNP genotype of the FABP4 gene significantly affected carcass weight (CW, p<0.01), longissimus muscle area (LMA, p<0.001), and marbling score (MS, p<0.001). GG allele of the SNP on 246 animals in a Wagyu × Limousin F2 reference population showed a higher MS (p<0.05) and subcutaneous fat depth (p<0.05) in previous report. But CC allele of the SNP showed greater values for MS, LMA, and CW in Hanwoo steers. These results suggest that the g.7516G>C SNP located in the FABP4 gene may affected differently depending on the cattle breed and can be used as a genetic selection marker in Korean native cattle.

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.

본 연구는 돼지 농가의 생산성 향상 및 수익성 증대를 위한 분자 육종 기술에 적용할 유전자 마커를 개발하기 위해 수행 되었다. 분석 결과에 따르면, 돼지의 간 조직을 이용하여 RNA-Sequencing을 수행한 결과 ECI2 유전자의 SNP를 발견 하였고 발견된 SNP chr 7:g.2302809는 c.608로 608번째 C가 G로 변환되어 Threonine에서 Serine으로 아미노산이 치환되는 단일염기다형성임을 확인하였다. Berkshire 돼지 430으로 ECI2 유전자형과 육질 형질과의 연관성 분석 결과 도 체중, 적색도, 육즙 손실, 수분 함량 및 pH24hr에서 유의성을 확인할 수 있었다. 그중 GG 유전자형은 pH24hr에서 다른 유전자형에 비해 수치가 증가시키는 경향을 확인하였다. 성별에 따른 유전자형과 육질 형질과의 연관성은 거세돈에서 GG 유전자형이 육즙 손실의 감소와 pH24hr에서 유의성이 확인되었고, 암퇘지의 GG 유전자형도 수분함량이 증가되었다. 따라서 ECI2 유전자의 GG 유전자형을 가진 돼지가 육질이 더 좋은 것으로 판단된다. 이러한 결과를 바탕으로 ECI2의 GG 유전자형을 고정시킨다면 육질이 우수한 돼지고기 생산이 가능할 것이다. 또한 ECI2 유전자를 이용하여 품종개량 및 조기 선발 기술에 바이오마커로 활용한다면 농가의 경쟁력 강화 효과에 도움이 될 것으로 사료된다.

The red imported fire ants, Solenopsis invicta Buren are one of the serious pests in the world. Recently, S. invicta and S. germinata were found at Gamman pier, Pusan port in Korea by Animal and Plant Quarantine Agency. It is difficult to discriminate between S. invicta and S. germinata because of their morphology. Although DNA barcoding is an efficient method for species identification based on partial sequence of the mitochondrial cytochrome oxidase I gene(COI), amplification of non-target sequences or heteroplasmic COI sequences may result in the failure of Sanger sequencing. To overcome these limitations, application of next generation sequencing platforms is an alternative method. Here, we developed SNP markers using NGS technologies to distinguish two fire ants accurately and easily. For read mapping from high-throughput sequencing data, we used S. invicta reference genome version Si_gnG downloaded from NCBI database. Samtools were used for genotypes calling after mapping read to reference genome by BWA. After coding sequence SNPs that clearly distinguish S. invicta and S. geminata from one candidate gene were selected, the SNPs were validated additional Sanger sequencing using various accessions, including S. invicta and S. geminata. Our results demonstrated that detection of S. invicta from Solenopsis genus group could be accurately and quickly detected by these markers.

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.

본 연구는 한우의 전장유전체 내에 존재하는 단일염기 다형성(SNP)에 대해 DNA chip 분석을 통해 각 개체의 유 전자형을 파악하고, SNP 표지인자간 연관불평형의 크기를 알아보기 위해 실시하였다. 강원도에서 사육되고 있던 한 우 거세우 139두의 조직을 채취하여 DNA를 추출하였으 며, Bovine SNP50K BeadChip 분석을 이용하여 분석에 사 용 가능한 최종 35,769개의 SNP 표지인자를 얻어 연관성 분석을 실시하였다. 분석에 이용된 SNP 표지인자의 총 길 이는 2499.26Mb이었고, 전장 유전체에서 평균 대립유전자 빈도(MAF)는 0.273이었으며, SNP 표지인자간의 평균 거 리는 0.060과 0.082 사이에 분포하였다. 강원지역 내 한우 거세우를 이용하여 확인한 본 실험 결과는 기존의 전국의 한우를 대상으로 한 연구결과와 유사한 패턴을 보였다. 50Kb 이하로 인접한 거리를 갖는 SNP 표지인자들의 연관 불평형 값(r2)이 0.2 초과인 인자가 34%로 나타났다. 또한 SNP 표지인자간 거리가 멀수록 측정값이 떨어지는 지수형 식의 그래프를 보였다. 염색체별로 구분한 40kb 이하로 인 접한 SNP표지인자의 연관불평형 값(r2)은 0.2 이하로 나타 난 것이 총 7개(13, 15, 19, 23, 25, 28, 29번 염색체)였다. 종 합하여 볼 때, 본 연구 결과는 강원한우의 유전적 개량을 이 용한 기초자료로서 활용될 수 있을 것이며, 유전적 개량을 이용한 육종시스템에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

We developed single nucleotide polymorphism (SNP) markers and are establishing diagnostic systems to distinguish disease resistance- and susceptible-strains of honey bees using the SNPs. For development of SNP markers, whole genome was sequenced each from 20 individuals of “disease resistance-strain” and “susceptible-strain” of Apis mellifera ligustica using the Illumina HiSeq 2000 sequencer. Approximately, 344 and 294 million sequence reads were mapped to the honeybee reference assembly (Amel_4.5) for each strain, respectively. Among the total 2,246,428 SNPs yielded, 33 were found to be fixed between the two strains with all homozygosity. Sixteen of them were casually amplified and sequenced from randomly selected each 10 individual of honey bees from each strain and presented strain specific SNPs. These ten SNPs were used to diagnose the two strains either by original size difference, caused by indel-accompanying SNP, typical PCR-RFLP, or AS PCR.

본 연구는 RPS3 유전자의 SNP를 탐색하고 버크셔 돼지 433두에서 RPS3 유전자 SNP와 육질형질과 의 연관성을 규명하였다. SNP 탐색을 위해 버크셔 돼지의 간 조직을 사용하여 RNA-Seq을 수행한 결 과, RPS3의 염색체 451번째 G 서열이 C로 변환되어 arginine에서 serine으로 아미노산이 치환되는 non-synonymous SNP를 확인하였다. 동일한 조건에서 사육된 버크셔 돼지 433두에서 RPS3 SNP의 유전자형을 분석한 결과 major allele은 G이며 minor allele은 C로 확인되었다. RPS3의 유전자형과 육 질형질과의 연관성 분석 결과 공우성 모델에서 등지방두께(Backfat thickness), 가열감량(Cooking loss), 적색도(CIE a), 사후 45분 후 삼겹살과 등심 pH(pH45minB and pH45minL), 지방(Fat)과 단백질 (Protein) 함량 형질에서 유의성을 가졌다. 성별에 따른 RPS3 SNP 유전자형의 육질분석 결과 거세돈 은 단백질 함량에서만 유일하게 유의성이 나타난 반면 암퇘지는 등지방두께를 포함한 7가지의 육질 형 질에서 유의성을 나타나 거세돈 보다 육질 형질과의 연관성이 높은 것으로 확인되었다. 육질형질과 RPS3 SNP를 비교하였을 때, G allele을 가진 유전자형이 C allele에 비해 사후 pH45minB, 사후 pH45minL, 단백질 함량을 증가시키고, 등지방두께, 가열감량, 지방 함량을 감소시키는 것으로 확인하였 다. 따라서 G allele을 가진 돼지가 육질이 더 좋은 것으로 판단된다. 본 연구의 결과를 통해 RPS3의 SNP를 육질이 우수한 돼지고기를 생산하기 위한 분자유전 육종에서 육질 연관 biomaker로 응용 할 수 있을 것으로 사료된다.