• Asian-Australasian Journal of Animal Sciences
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• 제32권4호
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• pp.494-500
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• 2019

Objective: Feed consumption contributes a large percentage for total production costs in the poultry industry. Detecting genes associated with feeding traits will be of benefit to improve our understanding of the molecular determinants for feed efficiency. The objective of this study was to identify candidate genes associated with feed conversion ratio (FCR) via genomewide association study (GWAS) using sequence data imputed from single nucleotide polymorphism (SNP) panel in a Chinese indigenous chicken population. Methods: A total of 435 Chinese indigenous chickens were phenotyped for FCR and were genotyped using a 600K SNP genotyping array. Twenty-four birds were selected for sequencing, and the 600K SNP panel data were imputed to whole sequence data with the 24 birds as the reference. The GWAS were performed with GEMMA software. Results: After quality control, 8,626,020 SNPs were used for sequence based GWAS, in which ten significant genomic regions were detected to be associated with FCR. Ten candidate genes, ubiquitin specific peptidase 44, leukotriene A4 hydrolase, ETS transcription factor, R-spondin 2, inhibitor of apoptosis protein 3, sosondowah ankyrin repeat domain family member D, calmodulin regulated spectrin associated protein family member 2, zinc finger and BTB domain containing 41, potassium sodium-activated channel subfamily T member 2, and member of RAS oncogene family were annotated. Several of them were within or near the reported FCR quantitative trait loci, and others were newly reported. Conclusion: Results from this study provide valuable prior information on chicken genomic breeding programs, and potentially improve our understanding of the molecular mechanism for feeding traits.

• 한국육종학회지
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• 제50권4호
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• pp.434-441
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• 2018

본 연구에서는 배 '원황'(Pyrus pyrifolia)의 유전체 정보를 바탕으로, 유용 유전자 관련 SSR 마커를 선발하였고, 선발된 SSR과 SNP 마커를 이용하여 '원황' ${\times}$ 'Bartlett' $F_1$ 교배집단에 대한 유전자 지도를 작성하였다. '원황'의 scaffold에서 제작된 SSR 마커 유래 염기서열들과 NCBI nucleotide DB와 BLASTn 분석하여, 유용한 유전자들과 높은 상동성을 보이는 510개 SSR 마커를 선발하였다. 이들 마커를 사용하여 양친과 F1 집단 94개체의 대립 단편의 증폭 양상을 확인한 결과, 88개 마커들이 헤테로 집단에 맞는 분리비를 보였다. 선발된 88개의 SSR 마커는 GBS 분석을 통해 획득한 579개 SNP 마커와 함께 '원황'의 유전자지도를 작성하였다. 70개의SSR 마커들은 배 염색체 수와 같은 17개의 염색체에 잘 위치하였고, 모든 염색체에 한 개 이상의 마커로 위치하였다. 유전자지도의 총 유전거리는 3784.2cM이고 마커간 평균거리는 5.8cM이었다. 본 연구에서 개발된 SSR 분자마커 및 이를 기반으로 만들어진 유전자지도는 배의 육종 및 유전 연구에 유용한 정보를 제공할 것으로 기대한다.

• Animal Bioscience
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• 제35권10호
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• pp.1512-1523
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• 2022

Objective: The growth of pigs involves multiple regulatory mechanisms, and modern molecular breeding techniques can be used to understand the skeletal muscle growth and development to promote the selection process of pigs. This study aims to explore candidate lncRNAs and mRNAs related to skeletal muscle growth and development among Duroc pigs with different average daily gain (ADG). Methods: A total of 8 pigs were selected and divided into two groups: H group (high-ADG) and L group (low-ADG). And followed by whole transcriptome sequencing to identify differentially expressed (DE) lncRNAs and mRNAs. Results: In RNA-seq, 703 DE mRNAs (263 up-regulated and 440 down-regulated) and 74 DE lncRNAs (45 up-regulated and 29 down-regulated) were identified. In addition, 1,418 Transcription factors (TFs) were found. Compared with mRNAs, lncRNAs had fewer exons, shorter transcript length and open reading frame length. DE mRNAs and DE lncRNAs can form 417 lncRNA-mRNA pairs (antisense, cis and trans). DE mRNAs and target genes of lncRNAs were enriched in cellular processes, biological regulation, and regulation of biological processes. In addition, quantitative trait locus (QTL) analysis was used to detect the functions of DE mRNAs and lncRNAs, the most of DE mRNAs and target genes of lncRNAs were enriched in QTLs related to growth traits and skeletal muscle development. In single-nucleotide polymorphism/insertion-deletion (SNP/INDEL) analysis, 1,081,182 SNP and 131,721 INDEL were found, and transition was more than transversion. Over 60% of percentage were skipped exon events among alternative splicing events. Conclusion: The results showed that different ADG among Duroc pigs with the same diet maybe due to the DE mRNAs and DE lncRNAs related to skeletal muscle growth and development.

• Animal Bioscience
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• 제37권7호
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• pp.1141-1155
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• 2024

Objective: RNA epigenetic modifications play an important role in regulating immune response of mammals. Bovine mastitis induced by Staphylococcus aureus (S. aureus) is a threat to the health of dairy cattle. There are numerous RNA modifications, and how these modification-associated enzymes systematically coordinate their immunomodulatory effects during bovine mastitis is not well reported. Therefore, the role of common RNA modification-related genes (RMRGs) in bovine S. aureus mastitis was investigated in this study. Methods: In total, 80 RMRGs were selected for this study. Four public RNA-seq data sets about bovine S. aureus mastitis were collected and one additional RNA-seq data set was generated by this study. Firstly, quantitative trait locus (QTL) database, transcriptome-wide association studies (TWAS) database and differential expression analyses were employed to characterize the potential functions of selected enzyme genes in bovine S. aureus mastitis. Correlation analysis and weighted gene co-expression network analysis (WGCNA) were used to further investigate the relationships of RMRGs from different types at the mRNA expression level. Interference experiments targeting the m⁶ A demethylase FTO and utilizing public MeRIP-seq dataset from bovine Mac-T cells were used to investigate the potential interaction mechanisms among various RNA modifications. Results: Bovine QTL and TWAS database in cattle revealed associations between RMRGs and immune-related complex traits. S. aureus challenged and control groups were effectively distinguished by principal component analysis based on the expression of selected RMRGs. WGCNA and correlation analysis identified modules grouping different RMRGs, with highly correlated mRNA expression. The m⁶ A modification gene FTO showed significant effects on the expression of m⁶ A and other RMRGs (such as NSUN2, CPSF2, and METTLE), indicating complex co-expression relationships among different RNA modifications in the regulation of bovine S. aureus mastitis. Conclusion: RNA epigenetic modification genes play important immunoregulatory roles in bovine S. aureus mastitis, and there are extensive interactions of mRNA expression among different RMRGs. It is necessary to investigate the interactions between RNA modification genes regulating complex traits in the future.

• 한국작물학회지
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• 제60권2호
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• pp.190-196
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• 2015

본 연구는 경상북도 농업기술원에서 초당옥수수 품종개발을 위하여 육성한 100개의 자식계통들에 대하여 총 8개의 질적 및 양적 형질들을 이용하여 형태적 변이 연구를 수행하였다. 2개의 질적 형질들의 조사 결과에서, 종피색(QL1)은 황색을 나타내는 계통(91계통)들이 가장 많았고, 유묘활력(QL2)은 대부분의 계통(68계통)이 약한 특성을 나타내었다. 6개의 양적 형질들에 대한 조사에서, 각 형질 별 평균값은 출웅일수(QN1) $45.9{\pm}3.1$일, 출사일수(QN2) $49.6{\pm}3.4$일, 출웅기-출사기 간격(QN3) $3.7{\pm}1.1$일, 분얼수(QN4) $1.2{\pm}0.9$개, 간장(QN5) $141.4{\pm}15.3cm$, 착수고(QN6) $55.3{\pm}11.4cm$를 각각 나타내었다. 주성분분석에서 분석에 이용한 8개의 형질들 중 유묘활력(QL2)과 분얼수(QN4)는 제 1 주성분에서 음의 방향에 크게 기여하였고, 출웅일수(QN1)와 출사일수(QN2)는 양의 방향으로 크게 기여하였다. 반면에 제 2주성분에서는 착수고(QN6)와 간장(QN5)은 양의 방향에 크게 기여하였다. 따라서 제 1축 및 제 2축의 주성분에서 크게 기여한 형질들은 100개의 초당옥수수 자식계통들을 식별하는데 유용한 형질들인 것으로 생각되었다. 본 연구에서 100개의 초당옥수수 자식계통들에 대한 형태적 변이 및 주성분분석의 결과는 국내 초당옥수수 품종개발을 위한 계통육성 및 교배조합 구성 등에 유용한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

• 한국작물학회지
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• 제65권3호
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• pp.161-171
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• 2020

본 연구에서는 국내 벼 직파재배 활성화 및 재배면적 확대를 위하여 담수발아 관련 QTLs 단편이 이입된 자포니카형 우량 계통을 육성하였다. 더불어 담수 중 혐기발아 내성과 관련 분자표지를 개발하였으며, 이를 우량계통 선발에 직접 활용하였다. 인공교배를 통해 국내 자포니카 잡초벼인 PBR을 수여친으로 남평을 반복친으로 여교잡을 수행하였으며, 이 조합으로부터 담수 혐기 발아성이 개선된 자포니카 형 우량계통을 육성하였다. 그리고 혐기 발아 내성 관련 QTL 판별을 위한 CAPS 분자표지(NP01.014, NP03.077, NP11.091)를 개발하였다. 여교잡 집단을 육성하고, 작물학적 특성, 담수저항성 검정 등의 표현형 선발과 분자표지 선발을 통해 주요 농업형질, 담수 혐기 발아성이 양호한 5계통이 최종 선발되었으며, 이들 계통은 모두 QC1 혹은 QC2 조합으로 남평에 비해 온실에서 평균 2.3배, 포장에서 2.6배 가량 유묘 생존율이 개선된 것으로 나타났다. 선발된 5계통에 대한 생산력 검정 예비시험(PYT), 주요 작물학적 특성 및 담수 혐기 발아성 등의 검정을 통해 28708을 담수직파 우량계통으로 최종 선발하고 '전주643호'로 계통명을 부여하였다.

• 한국작물학회지
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• 제65권4호
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• pp.303-313
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• 2020

본 연구는 단조로운 국내 벼 품종의 입형을 다양화하기 위하여 초장립종 자포니카 품종을 활용해 그 특성을 국내 벼 품종에 도입함으로써 입형이 다양한 새 품종을 개발하려는 기초 육종연구의 일환으로 수행되었다. 입형 다양화를 위하여 세장형 자포니카 벼 품종인 Langi와 입형이 극단적으로 원형에 가까운 자포니카형 조생자도를 교배하여 유전분석 및 QTL 탐색을 위한 mapping 집단을 육성하였고, 이를 이용하여 입형 관련 형질의 상관분석, QTL 분석, validation test 및 탐색된 QTL 효과를 검정한 결과는 다음과 같다. 1. 조생자도와 Langi 조합의 교배립을 생산하여 F₂ 집단을 육성하였고 출수 일수를 고려하여 최종 265 개체를 선발·수확하여 주요 형질에 대한 조사와 QTL 분석에 이용하였다. 2. 육성된 mapping집단의 입형 관련 형질들은 종자 길이에 대해 종자 장폭비(0.89)와 천립중(0.69)이 상대적으로 높은 상관계수를 나타냈고, 종자폭에 대해서는 종자 길이(-0.47)와 장폭비(-0.82)가 음의 상관을 나타냈으며 종자두께(0.43)는 정상관을 보였다. 3. QTL 분석 결과 종자 길이와 관련하여 벼 5번 염색체에서 PVE 값이 20.31%인 qGL5와 7번 염색체에서 PVE 값이 각각 36.07%와 26.11%인 qGW5와 qGW7을 탐색하였다. qGL5는 세장형인 Langi로부터 유래하였으며, 두 QTL(qGW5, qGW7)은 원형인 조생자도로부터 유래하였다. 4. Validation test결과 Langi는 자포니카형 벼(qsw5_N)에서는 매우 드문 qSW5형 대립유전자를 가지고 있으며 이것은 qGL5와 함께 작용하여 집단내에서 종자 길이신장에 관여했을 것으로 추정된다. 5. 탐색 QTL의 효과는 qGL5 (+)와 qGW5:qGW7 조합에서 중원형, 장원형, 세장형 등 입형의 변이가 다양하게 나타났는데 Langi가 자포니카 생태형이란 점과 QTL의 효과가 증명되어 MAS활용이 가능하다는 점 등 입형 다양화를 위한 육종사업에서의 효과 및 활용도가 다양할 것으로 생각된다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.95-95
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• 2017

Lodging is a serious issue in rice production, because it drastically decreases the biomass production and grain yield. Since the Green Revolution, the lodging resistance has been increased by lowering the moment of above-ground parts due to the short culm by the semi-dwarf gene sd1. However, it has been pointed out that sd1 alone has suppressive effects for biomass production and yield. To increase rice yield, the long-culm and large panicle type varieties with a superior lodging resistance need to be developed. To improve the lodging resistance and yield of these type varieties, it would be effective to identify novel alleles for these traits underlying natural variations in rice and to pyramid these alleles to a single rice variety. In order to perform this strategy, we have developed new rice lines derived from crosses among varieties with superior alleles. At first, TULT-gh-5-5 was selected from a cross between strong culm and high biomass variety Leaf Star and high-yielding variety Takanari, and TUAT-32HB was selected from a cross between high-yielding variety Akenohoshi and Takanari. Then, we developed the super thick-culm and super grain-bearing line, LTAT-29 derived from a cross between TULT-gh-5-5 and TUAT-32HB. In the current study, to identify the QTLs and genes relating to the strong culm and the high yield of LTAT-29, we performed QTL analysis using SNPs markers with $F_2$ population derived from a cross between LTAT-29 and Takanari. LTAT-29 has never lodged throughout the growth period despite it had long culms and heavy panicles. LTAT-29 had a larger outer diameter of the culm and twice the size of the section modulus than Takanari. As a result, the bending moment at breaking of LTAT-29 was significantly larger than that of Takanari. Brown rice yield of LTAT-29 was $9.2t\;ha^{-1}$ about 10% higher than that of Takanari due to the larger number of spikelets per panicle. LTAT-29 had a greater number of secondary branches per panicle. In the $F_2$ population between LTAT-29 and Takanari, we found continuous frequency distributions in the section modulus and the spikelet number per panicle. Two QTLs increased the section modulus by the alleles of LTAT-29 were detected on Chr.1L and Chr.2L. One QTL increased the spikelet number per panicle of Takanari by the allele of LTAT-29 was detected on Chr.1L, and two QTLs increased the number of secondary branches per panicle by the alleles of LTAT-29 were detected on Chr.1L and Chr.4L. It was found that the alleles of these QTLs were the japonica type originated from Leaf Star or Akenohoshi. The novel QTLs for the traits related to super thick-culm and super grain-bearing and their combinations could be utilized for improving the lodging resistance and yield in rice varieties.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제53권1호
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• pp.1-6
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• 2011

연구는 유전체분석에 대해 모의실험한 연구로써 Reference Population (RP)이 구성되었을 때, 표현형 자료가 없고 유전체자료만 있는 Juven 1 또는 Juven 2 세대에 대해 유전평가의 정확도에 대해 알아보고자 연구를 실시하였다. 모의실험의 가정으로 염색체는 1개이며 염색체길이는 100cM로 가정하였다. 초기의 유효집단의 수는 100두의 다형성이 없는 초기집단에서 유전자 효과가 없는 표지인자(Marker)를 0.1cM 및 0.5cM 간격으로 균등하게 단일 염기 돌연변이에 의한 다형성을 발생시켰고 유전자 효과가 있는 QTL 좌위는 Marker와 동수의 비율로 임의위치를 지정하여 돌연변이에 의한 변이성을 생성하였으며 이때 유전자 효과는 Gamma 분포함수(scale=1.66, shape=0.4)에서 생성하였다. 배우자(gamete) 형성과정에서 Haldane의 가정하에 유전자 재조합을 생성하였으며 돌연변이 발생율은 Marker 및 QTL 좌위에서 $2.5{\times}10^{-3}$ 및 $2.5{\times}10^{-5}$의 확률로 발생시켜 1000세대까지 세대번식을 유지하였다. 이 후 1001세대부터 1004세대까지 세대당 2000두의 자손을 생성하였으며 이 때 유전력을 0.1 및 0.5의 가정하에 1001~1002 세대에서 표현형 자료를 생성하였고, 1003~1004세대는 오직 유전체자료만 생성하였다. Bayesian 방법을 이용하여 개체별 육종가를 추정하였으며 표지인자간 거리(0.1cM, 0.5cM), 유전력(0.1, 0.5) 및 반형매 집단크기(20두, 4두)에 따라 참육종가와 추정 육종가간의 상관으로 표현되는 육종가 정확도에 대해 비교한 결과 1003세 대에서 표지인자간 거리가 0.1cM 및 0.5cM일 때 육종가의 정확도는 각각 0.87, 0.81였고, 유전력이 0.1 및 0.5 일 때 각각 0.87, 0.94로 추정되었으며, 반형매 집단의 크기가 20두 일 때 0.87, 4두 일 때 0.84로 추정되었다. 위의 결과로 미루어 보아 다량의 SNP 표지정보 및 반형매 집단의 크기가 클수록 즉, 혈연계수가 높은 집단일 때 육종가의 정확도는 높게 나타났다. 유전체선발의 활용시 비교적 높은 정확도로써 조기선발이 가능하며 이로 인한 세대간격을 단축시킬 수 있어 개량의 효율을 높일 수 있을 것으로 사료된다. 반면에 유전체선발은 분석비용이 비싸며, 지속적인 유전체 선발시 특정유전자 선호로 인한 유전적 부동(Genetic Drift) 현상이 발생될 수 있기 때문에 지속적인 SNP 발굴에 대한 노력이 필요한(Meuwissen 2003) 단점이 있으나 한우 또는 젖소와 같은 대가축과 같이 세대간격이 긴 가축에서 유전체선발 할 경우 조기선발로 인한 세대간격 단축과 유전평가의 높은 정확도(0.8이상)로 인해 개량의 효율을 극대화 할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국육종학회지
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• 제43권1호
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• pp.42-49
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• 2011

본 연구는 모로베레칸의 잎도열병 저항성유전자를 탐색하고, 이 저항성유전자와 연관된 분자표지를 탐색하기 위해 수행되었다. 도열병에 이병성인 일품벼와 도열병에 강한 모로베레칸을 교잡하여 육성된 140개 $BC_3F_3$ 계통을 도열병 균계 반응을 통한 저항성 유전자 탐색에 이용하였다. 1. 40개 도열병 균계를 이용하여 양친을 검정한 결과, 모로베레칸은 모든 균계에 대하여 저항성 반응을 보였고, 일품벼는 35개 균계에 이병성 반응을 보였다. 2. 90-089 등 9개 균계를 선발하여 140개 $BC_3F_3$ 계통에 대한 저항성반응을 조사하였다. 실험 결과 88-002, 93-038, 90-089 및 03-018에 대해서는 몇몇 계통을 제외한 대부분의 계통들이 감수성 쪽으로 다소 치우친 경향을 보였다. 90-002, 86-311, 86-228 및 03-018 균계에 대해서는 대부분의 계통들이 저항성 쪽으로 치우친 경향을 보였다. 3. QTL 분석 결과, 7개 균계에 대해서 총 17개의 QTL이 탐색되었는데, 모든 저항성 유전자좌에서 모로베레칸의 대립 유전자가 저항성을 증진시켰다. 특히 4번 염색체 RM3276-RM5709 부근에서 도열병 균계 R90-059, 88-002, 93-038 및 90-089에 대한 저항성 QTL이 군집되어 있었다. 4. 연계재배법을 이용하여 탐지된 내구저항성 유전자 Pi45(t) 유전자좌의 위치에 모로베레칸 단편이 이입된 계통과 일품을 교배하여 목표 유전자좌에서 분리하는 $F_2$ 집단을 육성하고 유전자형을 검정하였다. 목표 유전자좌를 포함하는 염색체 지역에서 재조환이 일어난 개체를 이용하여 내구저항성 검정에 이용된 3개 균계를 접종한 결과, Pi45(t) 유전자좌를 포함하는 계통은 2개의 도열병 균계에 대해 저항성을 보였다. 이 결과는 내구저항성 관련 유전자와 균계 특이적 저항성유전자가 밀접히 연관되어 있던지 혹은 저항성에 동일한 유전자가 관여함을 보여준다. 이들 유전자들의 관계를 밝히기 위해서는 관련 유전자의 분리를 통한 특성 규명이 필요하다.