Cai Chun Mei;Van Kyujung;Kim Moon Young;Lee Suk-Ha
한국작물학회지
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제50권5호
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pp.361-367
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2005
Single nucleotide polymorphisms (SNPs) are valuable DNA markers due to their abundance and potential for use in automated high-throughput genotyping. Numerous SNP genotyping assays have been developed. In this report, one of effective and high throughput SNP genotyping assays, which was named the template-directed dye-terminator incorporation with fluorescence polarization detection (FP-TDI) was described. Although the most of this assay succeed, the objective of this work was to determine the reasons for the failures, find ways to improve the assay and reduce the running cost. Ninety $F_2$-derived soybean, Glycine max (L.) Merr., RILs from a cross between 'Pureunkong' and 'Jinpumkong 2' were genotyped at four SNPs. FP measurement was done on $Victot^3$ microplate reader (perkinelmer Inc., Boston, MA, USA). Increasing the number of thermal cycles in the single-base extension step increased the separation of the FP values between the products corresponding to different genotypes. But in some assays, excess of heterozygous genotypes was observed with increase of PCR cycles. We discovered that the excess heterozygous was due to misincorporation of one of the dyeterminators during the primer extension reaction. After pyrophosphatase incubation and thermal cycle control, misincoporation can be effectively prevented. Using long amplicons instead of short amplicons for SNP genotyping and decreasing the amount of dye terminator and Acyclopol Taq polymerase to 1/2 or 1/3 decreased the cost of the assay. With these minor adjustments, the FP-TDI assay can be used more accurately and cost-effectively.
Human Genome Project (HGP) could unveil the secrets of human being by a long script of genetic codes, which enabled us to get access to mine the cause of diseases more efficiently. Two wheels for HGP, bioinformatics and high throughput technology are essential techniques for the genomic medicine. While microarray platforms are still evolving, we can screen more than 500,000 genotypes at once. Even we can sequence the whole genome of an organism within a day. Because the future medicne will focus on the genetic susceptibility of individuals, we need to find genetic variations of each person by efficient genotyping methods.
Su, Xin-Zhuan;Jiang, Hongying;Yi, Ming;Mu, Jianbing;Stephens, Robert M.
Parasites, Hosts and Diseases
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제47권2호
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pp.83-91
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2009
The completion of many malaria parasite genomes provides great opportunities for genomewide characterization of gene expression and high-throughput genotyping. Substantial progress in malaria genomics and genotyping has been made recently, particularly the development of various microarray platforms for large-scale characterization of the Plasmodium falciparum genome. Microarray has been used for gene expression analysis, detection of single nucleotide polymorphism (SNP) and copy number variation (CNV), characterization of chromatin modifications, and other applications. Here we discuss some recent advances in genetic mapping and genomic studies of malaria parasites, focusing on the use of high-throughput arrays for the detection of SNP and CNV in the P. falciparum genome. Strategies for genetic mapping of malaria traits are also discussed.
Pardamean, Bens;Baurley, James W.;Perbangsa, Anzaludin S.;Utami, Dwinita;Rijzaani, Habib;Satyawan, Dani
Journal of Information Processing Systems
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제14권3호
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pp.655-665
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2018
In efforts to increase its agricultural productivity, the Indonesian Center for Agricultural Biotechnology and Genetic Resources Research and Development has conducted a variety of genomic studies using high-throughput DNA genotyping and sequencing. The large quantity of data (big data) produced by these biotechnologies require high performance data management system to store, backup, and secure data. Additionally, these genetic studies are computationally demanding, requiring high performance processors and memory for data processing and analysis. Reliable network connectivity with large bandwidth to transfer data is essential as well as database applications and statistical tools that include cleaning, quality control, querying based on specific criteria, and exporting to various formats that are important for generating high yield varieties of crops and improving future agricultural strategies. This manuscript presents a reliable, secure, and scalable information technology infrastructure tailored to Indonesian agriculture genotyping studies.
Melting curve analysis of fluorescently labeled DNA fragments is used extensively for genotyping single nucleotide polymorphism(SNP). Here, we evaluated a SNP genotyping method by melting curve analysis with the two probe chemistries in a 384-well plate format on a Roche LightCycler 480. The HybProbe chemistry is based on the fluorescence resonance energy transfer(FRET) and the SimpleProbe chemistry uses a terminal self-quenching fluorophore. We evaluated FRET HybProbes and SimpleProbes for two SNP sites closely linked to two quantitative trait loci(QTL) for southern root-knot nematode resistance. These probes were used to genotype the two parents and 94 $F_2$ plants from the cross of PI 96354$\times$Bossier. The SNP genotypes of all samples determined by the LightCycler software agreed with previously determined SSR genotypes and the SNP genotypes determined on a Luminex 100 flow cytometry instrument. Multiplexed HybProbes for the two SNPs showed a 98.4% success rate and 100% concordance between repeats two of the same 96 DNA samples. Also, we developed a HybProbe assay for the Rcs3 gene conditioning broad resistance to the frogeye leaf spot(FLS) disease. The LightCycler 480 provides rapid PCR on 384-well plate and allows simultaneous amplification and analysis in approximately 2 hours without any additional steps after amplification. This allowed for a reduction of the potential contamination of PCR products, simplicity, and enablement of a streamlined workflow. The melting curve analysis on the LightCycler 480 provided high-throughput and rapid SNP genotyping and appears highly effective for marker-assisted selection in soybean.
Kim, Jinhee;Kim, Do-Sun;Lee, Eun Su;Ahn, Yul-Kyun;Chae, Won Byoung;Lee, Soo-Seong
원예과학기술지
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제35권2호
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pp.232-242
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2017
The goal of marker-assisted backcrossing (MAB) is to significantly reduce the number of breeding generations required by using genome-based molecular markers to select for a particular trait; however, MAB systems have only been developed for a few vegetable crops to date. Among the types of molecular markers, SNPs (single-nucleotide polymorphisms) are primarily used in the analysis of genetic diversity due to their abundance throughout most genomes. To develop a MAB system in Chinese cabbage, a high-throughput (HT) marker system was used, based on a previously developed set of 468 SNP probes (BraMAB1, Brassica Marker Assisted Backcrossing SNP 1). We selected a broad-spectrum TuMV (Turnip mosaic virus) resistance (trs) Chinese cabbage line (SB22) as a donor plant, constructing a $BC_1F_1$ population by crossing it with the TuMV-susceptible 12mo-682-1 elite line. Foreground selection was performed using the previously developed trsSCAR marker. Background selection was performed using 119 SNP markers that showed clear polymorphism between donor and recipient plants. The background genome recovery rate (% recurrent parent genome recovery; RPG) was good, with three of 75 $BC_1F_1$ plants showing a high RPG rate of over 80%. The background genotyping result and the phenotypic similarity between the recurrent parent and $BC_1F_1$ showed a correlation. The plant with the highest RPG recovery rate was backcrossed to construct the $BC_2F_1$ population. Foreground selection and background selection were performed using 169 $BC_2F_1$ plants. This study shows that, using MAB, we can recover over 90% of the background genome in only two generations, highlighting the MAB system using HT markers as a highly efficient Brassica rapa backcross breeding system. This is the first report of the application of a SNP marker set to the background selection of Chinese cabbage using HT SNP genotyping technology.
This study presents a novel DNA part characterization technique that increases throughput by combinatorial DNA part assembly, solid plate-based quantitative fluorescence assay for phenotyping, and barcode tagging-based long-read sequencing for genotyping. We confirmed that the fluorescence intensities of colonies on plates were comparable to fluorescence at the single-cell level from a high-end, flow-cytometry device and developed a high-throughput image analysis pipeline. The barcode tagging-based long-read sequencing technique enabled rapid identification of all DNA parts and their combinations with a single sequencing experiment. Using our techniques, forty-four DNA parts (21 promoters and 23 RBSs) were successfully characterized in 72 h without any automated equipment. We anticipate that this high-throughput and easy-to-use part characterization technique will contribute to increasing part diversity and be useful for building genetic circuits and metabolic pathways in synthetic biology.
DNA-based studies, including cloning and genotyping, have become routine in fungal research laboratories. However, preparation of high-quality DNA from fungal tissue requires much time and labor and is often a limiting step for high-throughput experiments. We have developed a quick and safe (QS) DNA extraction method for fungi. Time efficiency and safety in the QS method were achieved by using plate-grown mycelia as the starting material, by eliminating phenol-chloroform extraction procedures, and by deploying a simple electric grinder. This QS method is applicable not only to a broad range of microbial eukaryotes, including true fungi and oomycetes, but also to lichens and plants.
The demand for crop production is increasingly becoming steeper due to the rapid population growth. As a result, breeding cycles should be faster than ever before. However, the current breeding methods cannot meet this requirement because traditional phenotyping methods lag far behind even though genotyping methods have been drastically developed with the advent of next-generation sequencing technology over a short period of time. Consequently, phenotyping has become a bottleneck in large-scale genomics-based plant breeding studies. Recently, however, phenomics, a new discipline involving the characterization of a full set of phenotypes in a given species, has emerged as an alternative technology to come up with exponentially increasing genomic data in plant breeding programs. There are many advantages for using new technologies in phenomics. Yet, the necessity of diverse man power and huge funding for cutting-edge equipment prevent many researchers who are interested in this area from adopting this new technique in their research programs. Currently, only a limited number of groups mostly in developed countries have initiated phenomic studies using high throughput methods. In this short article, we describe the strategies to compete with those advanced groups using limited resources in developing countries, followed by a brief introduction of high throughput phenotyping.
Kim, Eun-Hye;Lee, Sunghoon;Park, Jongsun;Lee, Kyusang;Bhak, Jong;Kim, Byung Chul
Genomics & Informatics
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제12권2호
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pp.50-57
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2014
We present a new next-generation sequencing-based method to identify somatic mutations of lung cancer. It is a comprehensive mutation profiling protocol to detect somatic mutations in 30 genes found frequently in lung adenocarcinoma. The total length of the target regions is 107 kb, and a capture assay was designed to cover 99% of it. This method exhibited about 97% mean coverage at $30{\times}$ sequencing depth and 42% average specificity when sequencing of more than 3.25 Gb was carried out for the normal sample. We discovered 513 variations from targeted exome sequencing of lung cancer cells, which is 3.9-fold higher than in the normal sample. The variations in cancer cells included previously reported somatic mutations in the COSMIC database, such as variations in TP53, KRAS, and STK11 of sample H-23 and in EGFR of sample H-1650, especially with more than $1,000{\times}$ coverage. Among the somatic mutations, up to 91% of single nucleotide polymorphisms from the two cancer samples were validated by DNA microarray-based genotyping. Our results demonstrated the feasibility of high-throughput mutation profiling with lung adenocarcinoma samples, and the profiling method can be used as a robust and effective protocol for somatic variant screening.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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