Jeong, Namhee;Park, Soo-Kwon;Lee, Choonseok;Ok, Hyun-Choong;Kim, Dool-Yi;Kim, Jae-Hyun;Park, Ki-Do;Moon, Jung-Kyung;Kim, Namshin;Choi, Man Soo
한국작물학회:학술대회논문집
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한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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pp.106-106
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2017
The soybean [Glycine max (L.) Merr.] is one of the most important crop resources worldwide as food and forage. It is also important and valuable that to hold crop resources to have high genetic diversities. Recently, a core collection has been constructed in many plants to preserve the genetic resources of various plants. A core collection is small population to represent the genetic diversity of the total collection, and is of strategic importance as they allow the use of a small part of a germplasm collection that is representative of the total collection. Here, we developed the core collection consisting of 816 accessions by using approximately 180,000 (180K) single nucleotide polymorphisms (SNPs) developed in previous study. In addition, we performed genetic diversity and population structure analysis to construct the core collection from entire 4,392 collections. there were excluded sample call rates less than 93% and duplicated samples more than 99.9% according to genotype analysis using 180K SNPs from entire collections. Furthermore, we were also excluded natural hybrid resources which Glycine max and Glycine soja are mixed in half through population structure analysis. As a result, we are constructed the core collection of genetic diversity that reflects 99% of the entire collections, including 430 cultivated soybeans (Glycine max) and 386 wild soybeans (Glycine soja). The core collection developed in this study should be to provide useful materials for both soybean breeding programs and genome-wide association studies.
Epigenetic modification of the genome through DNA methylation is the key to maintaining the differentiated state of human embryonic stem cells (hESCs), and it must be reset during differentiation by retinoic acid (RA) treatment. A genome-wide methylation/gene expression assay was performed in order to identify epigenetic modifications of RA-treated hESCs. Between undifferentiated and RA-treated hESCs, 166 differentially methylated CpG sites and 2,013 differentially expressed genes were discovered. Combined analysis of methylation and expression data revealed that 19 genes (STAP2, VAMP8, C10orf26, WFIKKN1, ELF3, C1QTNF6, C10orf10, MRGPRF, ARSE, LSAMP, CENTD3, LDB2, POU5F1, GSPT2, THY1, ZNF574, MSX1, SCMH1, and RARB) were highly correlated with each other. The results provided in this study will facilitate future investigations into the interplay between DNA methylation and gene expression through further functional and biological studies.
As the International Rice Genome Sequencing Project (IRGSP) was completed in 2005 and opened to the public, many countries are making a lot of investments in researches on the utilization of sequence information along with system development. Also, the necessity of the functional genomics researches using microarray is increased currently to secure unique genes related with major agricultural traits and analyze metabolic pathways. Microrarray enables efficient analysis of large scale gene expression and related transcription regulation. This review aims to introduce available microarrays made based on rice genome information and current status of gene expression analysis using these microarrays integrated with the databases available to the public. Also, we introduce the researches on the large scale functional analysis of genes related with useful traits and genetic networks. Understanding of the mechanism related with mutual interaction between proteins with co-expression among rice genes can be utilized in the researches for improving major agricultural traits. The direct and indirect interactions of various genes would provide new functionality of rice. The recent results of the various expression profiling analysis in rice will promote functional genomic researches in plants including rice and provide the scientists involved in applications researches with wide variety of expression informations.
Microsatellites or simple sequence repeats (SSR) are widely distributed in eukaryotic genomes and are informative genetic markers. Despite many advantages of SSR markers such as a high degree of allelic polymorphisms, co-dominant inheritance, multi-allelism, and genome-wide coverage in various plant species, they also have shortcomings such as low polymorphic rates between genetically close lines, especially in Capsicum annuum. We developed an alternative technique to SSR by normalizing and alternating anchored primers in random amplified microsatellite polymorphisms (RAMP). This technique, designated reverse random amplified microsatellite polymorphism (rRAMP), allows the detection of nucleotide variation in the 3' region flanking an SSR using normalized anchored and random primer combinations. The reproducibility and frequency of polymorphic loci in rRAMP was vigorously enhanced by translocation of the 5' anchor of repeat sequences to the 3' end position and selective use of moderate arbitrary primers. In our study, the PCR banding pattern of rRAMP was highly dependent on the frequency of repeat motifs and primer combinations with random primers. Linkage analysis showed that rRAMP markers were well scattered on an intra-specific pepper map. Based on these results, we suggest that this technique is useful for studying genetic diversity, molecular fingerprinting, and rapidly constructing molecular maps for diverse plant species.
Bhagyalakshmi, Kari;Vinod, Kunnummal Kurungara;Kumar, Mahadevan;Arumugachamy, Samudrakani;Prabhakaran, Amala Joseph;Raveendran, Thondikulam Subramanian
Journal of Crop Science and Biotechnology
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제11권4호
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pp.257-262
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2008
Genetic diversity of cultivated wheat is narrowing down and is increasingly becoming non-complacent in tackling new pathogenic races and adverse environmental situations. Wild relatives of wheat are rich repositories of beneficial genes that are capable of defying adverse situations. However, these wild species are not readily crossable with cultivated ones. The present study attempted to cross three wild wheat species as females with three cultivated species of varying ploidy to understand the intricate behaviour of hybrids in relation to cytology, morphology, and molecular recombination. Post-fertilization barriers caused hybrid recovery in wild species in contrast to cultivated species. Triticum monococcum did not produce hybrids in any of the crosses. Various degrees of chromosome anomalies and hybrid sterility were seen with hybrids of T. timopheevi and T. sphaerococcum. Cytoplasmic factors were suspected to add more to the abnormality. G genome from T. timopheevi could enhance more pairing between Band D of cultivated species. Precocity of certain chromosomes in laggard formation was evident, pointing towards evolutionary self balance of the genomes which prevented homeologous pairing. They are eliminated in hybrids. Molecular diversity clearly corroborated with genetic proximity of the species, which distinguished themselves by maintaining the genome homeology.
Previous studies in Holstein have shown 35% to 51.8% heritability in milk production traits, such as milk yield, fat, and protein, using pedigree data. Other studies in complex human traits could be captured by common single-nucleotide polymorphisms (SNPs), and their genetic variations, attributed to chromosomes, are in proportion to their length. Using genome-wide estimation and partitioning approaches, we analyzed three quantitative Holstein traits relevant to milk production in Korean Holstein data harvested from 462 individuals genotyped for 54,609 SNPs. For all three traits (milk yield, fat, and protein), we estimated a nominally significant (p = 0.1) proportion of variance explained by all SNPs on the Illumina BovineSNP50 Beadchip ($h^2_G$). These common SNPs explained approximately most of the narrow-sense heritability. Longer genomic regions tended to provide more phenotypic variation information, with a correlation of 0.46~0.53 between the estimate of variance explained by individual chromosomes and their physical length. These results suggested that polygenicity was ubiquitous for Holstein milk production traits. These results will expand our knowledge on recent animal breeding, such as genomic selection in Holstein.
Fungal secondary metabolites constitute a wide variety of compounds which either playa vital role in agricultural, pharmaceutical and industrial contexts, or have devastating effects on agriculture, animal and human affairs by virtue of their toxigenicity. Owing to their beneficial and deleterious characteristics, these complex compounds and the genes responsible for their synthesis have been the subjects of extensive investigation by microbiologists and pharmacologists. A majority of the fungal secondary metabolic genes are classified as type I polyketide synthases (PKS) which are often clustered with other secondary metabolism related genes. In this review we discuss on the significance of our recent discovery of chalcone synthase (CHS) genes belonging to the type III PKS superfamily in an industrially important fungus, Aspergillus oryzae. CHS genes are known to playa vital role in the biosynthesis of flavonoids in plants. A comparative genome analyses revealed the unique character of A. oryzae with four CHS-like genes (csyA, csyB, csyC and csyD) amongst other Aspergilli (Aspergillus nidulans and Aspergillus fumigatus) which contained none of the CHS-like genes. Some other fungi such as Neurospora crassa, Fusarium graminearum, Magnaporthe grisea, Podospora anserina and Phanerochaete chrysosporium also contained putative type III PKSs, with a phylogenic distinction from bacteria and plants. The enzymatically active nature of these newly discovered homologues is expected owing to the conservation in the catalytic residues across the different species of plants and fungi, and also by the fact that a majority of these genes (csyA, csyB and csyD) were expressed in A. oryzae. While this finding brings filamentous fungi closer to plants and bacteria which until recently were the only ones considered to possess the type III PKSs, the presence of putative genes encoding other principal enzymes involved in the phenylpropanoid and flavonoid biosynthesis (viz., phenylalanine ammonia-lyase, cinnamic acid hydroxylase and p-coumarate CoA ligase) in the A. oryzae genome undoubtedly prove the extent of its metabolic diversity. Since many of these genes have not been identified earlier, knowledge on their corresponding products or activities remain undeciphered. In future, it is anticipated that these enzymes may be reasonable targets for metabolic engineering in fungi to produce agriculturally and nutritionally important metabolites.
Kim, Oh Cheol;Kim, Sang-Yoon;Hwang, Dong Hyeon;Oh, Doo-Byoung;Kang, Hyun Ah;Kwon, Ohsuk
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제23권3호
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pp.304-312
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2013
The thermotolerant methylotrophic yeast Hansenula polymorpha is attracting interest as a potential strain for the production of recombinant proteins and biofuels. However, only limited numbers of genome engineering tools are currently available for H. polymorpha. In the present study, we identified the HpPOL3 gene encoding the catalytic subunit of DNA polymerase ${\delta}$ of H. polymorpha and mutated the sequence encoding conserved amino acid residues that are important for its proofreading 3'${\rightarrow}$5' exonuclease activity. The resulting $HpPOL3^*$ gene encoding the error-prone proofreading-deficient DNA polymerase ${\delta}$ was cloned under a methanol oxidase promoter to construct the mutator plasmid pHIF8, which also contains additional elements for site-specific chromosomal integration, selection, and excision. In a H. polymorpha mutator strain chromosomally integrated with pHIF8, a $URA3^-$ mutant resistant to 5-fluoroorotic acid was generated at a 50-fold higher frequency than in the wild-type strain, due to the dominant negative expression of $HpPOL3^*$. Moreover, after obtaining the desired mutant, the mutator allele was readily removed from the chromosome by homologous recombination to avoid the uncontrolled accumulation of additional mutations. Our mutator system, which depends on the accumulation of random mutations that are incorporated during DNA replication, will be useful to generate strains with mutant phenotypes, especially those related to unknown or multiple genes on the chromosome.
Lee kyung-Hun;Park Se-Won;Kim In-Ho;Yoon Sung-Soo;Park Seon-Yang;Kim Byoung-Kook
Genomics & Informatics
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제4권3호
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pp.97-102
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2006
In acute leukemia patients, several successful methods of expression profiling have been used for various purposes, i.e., to identify new disease class, to select a therapeutic target, or to predict chemo-sensitivity and clinical outcome. In the present study, we tested the peripheral blood of 47 acute leukemia patients in an attempt to identify differentially expressed genes in AML and ALL using a Korean-made 10K oligo-nucleotide microarray. Methods: Total RNA was prepared from peripheral blood and amplified for microarray experimentation. SAM (significant analysis of microarray) and PAM (prediction analysis of microarray) were used to select significant genes. The selected genes were tested for in a test group, independently of the training group. Results: We identified 345 differentially expressed genes that differentiated AML and ALL patients (FWER<0.05). Genes were selected using the training group (n=35) and tested for in the test group (n=12). Both training group and test group discriminated AML and ALL patients accurately. Genes that showed relatively high expression in AML patients were deoxynucleotidyl transferase, pre-B lymphocyte gene 3, B-cell linker, CD9 antigen, lymphoid enhancer-binding factor 1, CD79B antigen, and early B-cell factor. Genes highly expressed in ALL patients were annexin A 1, amyloid beta (A4) precursor protein, amyloid beta (A4) precursor-like protein 2, cathepsin C, lysozyme (renal amyloidosis), myeloperoxidase, and hematopoietic prostaglandin D2 synthase. Conclusion: This study provided genome wide molecular signatures of Korean acute leukemia patients, which clearly identify AML and ALL. Given with other reported signatures, these molecular signatures provide a means of achieving a molecular diagnosis in Korean acute leukemia patents.
Sull, Jae Woong;Yang, Seung-Ju;Kim, Soriul;Jee, Sun Ha
Genomics & Informatics
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제12권4호
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pp.231-235
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2014
Elevated serum uric acid levels are associated with a variety of adverse health outcomes, including gout, hypertension, diabetes mellitus, metabolic syndrome, and cardiovascular diseases. Several genome-wide association studies on uric acid levels have implicated the ATP-binding cassette, subfamily G, member 2 (ABCG2) gene as being possibly causal. We investigated an association between the single-nucleotide polymorphism (SNP) rs2725220 in the ABCG2 gene and uric acid levels in the Korean population. A total of 991 subjects in Seoul City were used for a replication study with ABCG2 SNP rs2725220. The rs2725220 SNP in the ABCG2 gene was associated with mean uric acid levels (effect per allele 0.25 mg/dL, p < 0.0001). Subjects with the GC/CC genotype had a 1.78-fold (range, 1.22- to 2.62-fold) higher risk of having abnormal uric acid levels (${\geq}7.0mg/dL$) than subjects with the GG genotype. When analyzed by gender, the association with ABCG2 was stronger in men than in women. The association with ABCG2 was much stronger in male subjects with body mass index (BMI) ${\geq}26.4$ (odds ratio, 5.09; 95% confidence interval, 2.41 to 10.8) than in male subjects with BMI < 26.4. This study clearly demonstrates that genetic variations in ABCG2 influence uric acid levels in Korean adults.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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