The amino acid composition of rice is a major concern of rice breeders because amino acids are among the most important nutrient components in rice. In this study, a genetic map was constructed with a population of 134 recombinant inbred lines (RILs) from a cross between Dasanbyeo (Tongil-type indica) and TR22183 (temperate japonica), as a means to detect the main and epistatic effect quantitative trait loci (QTLs) for the amino acid content (AAC). Using a linkage map which covered a total of 1458 cM based on 239 molecular marker loci, a total of six main-effect QTLs (M-QTLs) was identified for the content of six amino acids that were mapped onto chromosome 3. For all the M-QTLs, the TR22183 allele increased the trait values. The QTL cluster (flanked by id3015453 and id3016090) on chromosome 3 was associated with the content of five amino acids. The phenotypic variation, explained by the individual QTLs located in this cluster, ranged from 10.2 to 12.4%. In addition, 26 epistatic QTLs (Ep-QTLs) were detected and the 25 loci involved in this interaction were distributed on all nine chromosomes. Both the M-QTLs and Ep-QTLs detected in this study will be useful in breeding programs which target the development of rice with improved amino acid composition.
The alteration of alternative splicing patterns has an effect on the quantification of functional proteins, leading to phenotype variation. The splicing quantitative trait locus (sQTL) is one of the main genetic elements affecting splicing patterns. Here, we report the results of genome-wide sQTLs across 141 strains of Arabidopsis thaliana with publicly available next generation sequencing datasets. As a result, we found 1,694 candidate sQTLs in Arabidopsis thaliana at a false discovery rate of 0.01. Furthermore, among the candidate sQTLs, we found 25 sQTLs that overlapped with the list of previously examined trait-associated single nucleotide polymorphisms (SNPs). In summary, this sQTL analysis provides new insight into genetic elements affecting alternative splicing patterns in Arabidopsis thaliana and the mechanism of previously reported trait-associated SNPs.
Objective: A genomic region associated with a particular phenotype is called quantitative trait loci (QTL). To detect the optimal F2 population size associated with QTLs in native chicken, we performed a simulation study on F2 population derived from crosses between two different breeds. Methods: A total of 15 males and 150 females were randomly selected from the last generation of each F1 population which was composed of different breed to create two different F2 populations. The progenies produced from these selected individuals were simulated for six more generations. Their marker genotypes were simulated with a density of 50K at three different heritability levels for the traits such as 0.1, 0.3, and 0.5. Our study compared 100, 500, 1,000 reference population (RP) groups to each other with three different heritability levels. And a total of 35 QTLs were used, and their locations were randomly created. Results: With a RP size of 100, no QTL was detected to satisfy Bonferroni value at three different heritability levels. In a RP size of 500, two QTLs were detected when the heritability was 0.5. With a RP size of 1,000, 0.1 heritability was detected only one QTL, and 0.5 heritability detected five QTLs. To sum up, RP size and heritability play a key role in detecting QTLs in a QTL study. The larger RP size and greater heritability value, the higher the probability of detection of QTLs. Conclusion: Our study suggests that the use of a large RP and heritability can improve QTL detection in an F2 chicken population.
Plant breeders have focused on improving plant architecture as an effective means to increase crop yield. Here, we identify the main-effect quantitative trait loci (QTLs) for plant shape-related traits in rice (Oryza sativa) and find candidate genes by applying whole genome re-sequencing of two parental cultivars using next-generation sequencing. To identify QTLs influencing plant shape, we analyzed six traits: plant height, tiller number, panicle diameter, panicle length, flag leaf length, and flag leaf width. We performed QTL analysis with 178 $F_7$ recombinant inbred lines (RILs) from a cross of japonica rice line 'SNU-SG1' and indica rice line 'Milyang23'. Using 131 molecular markers, including 28 insertion/deletion markers, we identified 11 main- and 16 minor-effect QTLs for the six traits with a threshold LOD value > 2.8. Our sequence analysis identified fifty-four candidate genes for the main-effect QTLs. By further comparison of coding sequences and meta-expression profiles between japonica and indica rice varieties, we finally chose 15 strong candidate genes for the 11 main-effect QTLs. Our study shows that the whole-genome sequence data substantially enhanced the efficiency of polymorphic marker development for QTL fine-mapping and the identification of possible candidate genes. This yields useful genetic resources for breeding high-yielding rice cultivars with improved plant architecture.
Quantitative trait loci (QTLs), which were related to the ability of callus induction and plant regeneration in seed culture of rice, were analyzed using a mapping population from a cross between the rice cultivars 'Samgang' (tongil type) and 'Nagdong' (japonica). A tongil type rice cultivar, 'Samgang' showed lower frequency (20%) of plant regeneration than that (35%) of japonica rice, 'Nagdong'. Transgressive segregations were observed for the ability of callus induction and plant regeneration from the seed-derived calli of 58 doubled haploid (DH) lines. The ability of plant regeneration of 58 doubled haploid lines showed a continuous distribution with comparatively wide range (10.0 to 66.7%) of variation. Composite interval mapping analysis was used to identify the QTLs controlling callus induction and plant regeneration ability. Four significant QTLs, qCWS6, qCWS8, qCWS9 and qCWS11, associated with callus weight per seed were detected on chromosomes 6, 8, 9, and 11 with LOD values of 3.30, 2.60, 2.70 and 2.43, explaining 36% of the total phenotypic variation. Three significant QTLs, qPR1, qPR6, and qPR11, for the ability of plant regeneration were located on chromosome 1, 6, and 11 at LOD score of 2.25, 2.15 and 2.55, accounting for 24 % of the total phenotypic variation. The present study should be useful for improving the efficiency of plant regeneration in tissue culture of indica rice by means of marker-assisted selection.
The Hinai-dori is a breed of chicken native to Akita Prefecture, Japan. An $F_2$ resource population produced by crossing low- and high-growth lines of the Hinai-dori breed was analyzed to detect quantitative trait loci (QTL) for growth traits. Highly significant QTLs for body weight at 10 and 14 weeks of age and average daily gain between 4 and 10 weeks and between 10 and 14 weeks of age were accordingly mapped in a common region between ADL0198 and ABR0287 on chromosome 1 and between MCW0240 and ABR0622 on chromosome 4, respectively. A significant QTL for body weight at 4 weeks of age and a significant QTL for average daily gain between 0 and 4 weeks of age were mapped for the first time to the same region flanking ABR0204 and ABR0284 on chromosome 1. These QTLs are good candidates for application in the development of marker-assisted selection strategies for increasing growth efficiencies in the Hinai-dori breed and native breeds of chickens in Asia.
콩의 oil은 식량유지 자원으로서 매우 중요한 부분을 차지하고 있으며, 전세계 식용유의 22%를 콩 oil이 차지하고 있으며 식품에서 매우 중요한 영양학적인 요소이다. 이중 불포화지방산은 지방산 중에서 종자 구성물질들은 polygenetic 형질들로 되어있다. 본 시험은 큰올콩과${\times}$신팔달콩의 RIL 계통과 SSR marker를 이용하여 유전자지도를 작성하고, 이를 바탕으로 불포화지방산의 함량과 관련된 양적형질 유전자좌(QTLs)를 탐색하였다. Oleic acid 함량과 관련된 QTLs는 7개의 연관군에서 8개의 마커가 확인되었으며, linoleic acid는 5개의 연관군에서 7개의 마커가 확인되었다. 그리고 linolenic acid는 5개의 연관군에서 각각 하나씩의 마커가 확인되었다. 본 시험의 결과 불포화지방산에 공통적으로 나타난 QTL은 연관군 C1과 L이었다.
Lee, Seung Yeob;Ahn, Jeong Ho;Cha, Young Soon;Yun, Doh Won;Lee, Myung Chul;Ko, Jong Cheol;Lee, Kyu Seong;Eun, Moo Young
Molecules and Cells
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제21권2호
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pp.192-196
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2006
Salt tolerance was evaluated at the young seedling stage of rice (Oryza sativa L.) using recombinant inbred lines (MG RILs) from a cross between Milyang 23 (japonica/indica) and Gihobyeo (japonica). 22 of 164 MG RILs were classified as tolerant with visual scores of 3.5-5.0 in 0.7% NaCl. Interval mapping of QTLs related to salt tolerance was conducted on the basis of the visual scores at the young seedling stage. Two QTLs, qST1 and qST3, conferring salt tolerance, were detected on chromosome 1 and 3, respectively, and the total phenotypic variance explained by the two QTLs was 36.9% in the MG RIL population. qST1 was the major QTL explaining 27.8% of the total phenotypic variation. qST1 was flanked by Est12~RZ569A, and qST3 was flanked by RG179~RZ596. The detection of new QTLs associated with salt tolerance will provide important information for the functional analysis of rice salt tolerance.
The rice bran oil contained in brown rice is composed of highly valued ingredient. Improving the content of unsaturated fatty acids in rice seed, such as oleic acid, linoleic acid, and ${\alpha}$-linolenic acid, would provide more benefit to human health. Fatty acid content is quantitative trait controlled by multiple genes. We have utilized high-density SNP data from highly advanced breeding populations to identify QTLs for fatty acid contents in brown rice. Here, we identified 51 major QTLs (M-QTLs) and 25 epistatic QTLs (EpQTLs) related to eleven fatty acid contents. Eight and four M-QTLs were pleiotropically associated with the content of different fatty acids in MT-RILs and DT-RILs, respectively. Total effect of M-QTLs for palmitic acid (16:0), oleic acid (18:1), and linoleic acid (18:2), could explain phenotypic variations of 36.7%, 63.7%, and 41% in MT-RILs, respectively. Alpha-linolenic acid which is important for a human's health could be explained phenotypic variation of 15.7% by six M-QTLs. These QTLs identified in this study can be used to improve nutritious content in rice breeding programs.
Objective: This study was conducted to locate quantitative trait loci (QTL) influencing fatty acid (FA) composition in a large $F_2$ intercross between Landrace and Korean native pigs. Methods: Eighteen FA composition traits were measured in more than 960 $F_2$ progeny. All experimental animals were genotyped with 165 microsatellite markers located throughout the pig autosomes. Results: We detected 112 QTLs for the FA composition; Forty seven QTLs reached the genome-wide significant threshold. In particular, we identified a cluster of highly significant QTLs for FA composition on SSC12. QTL for polyunsaturated fatty acid on pig chromosome 12 (F-value = 97.2 under additive and dominance model, nominal p-value $3.6{\times}10^{-39}$) accounted for 16.9% of phenotypic variance. In addition, four more QTLs for C18:1, C18:2, C20:4, and monounsaturated fatty acids on the similar position explained more than 10% of phenotypic variance. Conclusion: Our findings of a major QTL for FA composition presented here could provide helpful information to locate causative variants to improve meat quality traits in pigs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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