Characterization of microsatellite markers covering chromosome 1 in the Korean and Japanese populations

Lee, You-Jin,Park, Soo-Byung 대한치과교정학회 2004 대한치과교정학회지 Vol.34 No.6

Microsatellite marker는 유전연관분석을 위한 매우 유용한 유전표지이다. 그러나 대부분의 marker들은 서양인의 정보를 이용하고 있으므로 다른 종족에서 사용할 때는 종족간에 존재할 수 있는 유전 변이의 현저한 차이를 검증해야 한다. 한국인과 일본인 집단에서 종족간 유전 변이를 조사하기 위하여, 각각 96명의 비 혈연관계의 한국인과 일본인 개체들에서 DNA를 채취하였다. 그리고microsateliite set(ABI PRISM Linkage Mapping Set-HD5, Applied Biosystems, Foster City, CA, USA)을 이용하여 1번 인간 염색체 전 부위에 걸쳐 51개의 microsatellite marker들을 배열하고 부착된 marker들의 위치를 분석하여 대립유전자 빈도와 이형질성을 결정하였다. 그 결과, 한국인과 서양인 집단 사이에는 현저한 차이를 보였으나 한국인과 일본인 집단 사이에서는 매우 유사하였다. 본 연구의 결과는 유전 연관 연구에 앞서 일반적으로 상용되는 microsatellite marker에 관한 광범위한 검증을 반드시 시행하여야 한다는 것을 나타낸다. 또한 한국인과 일본인 집단 사이에서 유사하게 나타난 대립유전자 빈도와 이형질성은 두 민족간의 동질성이 높다는 것을 의미하므로 두 민족을 대상으로 한 1번 인간염색체와 관련된 유전 질환의 유전 연관 연구를 시행할 때 동일한 microsatellite marker의 이용 가능성을 제시하였다. Microsatellite markers are considered to be very promising genetic markers for genetic linkage analysis. The majority of the markers are as informative as in Caucasians but there are significant ethnic differences in the genetic variations. In order to investigate the genetic variations in the Korean and Japanese populations and their ethnic differences, 51 microsatellite marker loci spanning the whole human chromosome 1 were arranged from a commercially available set (ABI PRISM Linkage Mapping Set-HD5, Applied Biosystems, Foster City, CA, USA), and then determined the allelic frequencies and heterozygosities for these marker loci in the 96 unrelated Korean subjects and 96 unrelated Japanese subjects. Of all 51 markers tested, significant differences were observed when microsatellite allele frequency pattern of Korean was compared with those of Caucasian, while this pattern was highly similar between Korean and Japanese populations. Our data indicate that an extensive verification of public microsatellite markers in a particular population study should be undertaken prior to their linkage studies. Moreover, this information should facilitate genetic linkage studies of various hereditary diseases, especially in the Koreans and Japanese.

Microsatellite 개발 및 분석법에 대한 소개

윤영은,곽명해,유정남,이병윤 한국식물분류학회 2011 식물 분류학회지 Vol.41 No.4

The choice of molecular markers is the first step when selecting experimental plans in the field of population genetics. The popular molecular markers in population genetic studies are mainly allozyme, RAPD, RFLP, AFLP, microsatellite, SNP and ISSR. Among these, microsatellites are frequently found in nuclear, chloroplast and mitochondrial genome, showing a high level of polymorphism and nuclear microsatellites are codominant. Thus, it is a favorable molecular marker for population structure analyses and genetic diversity studies. Microsatellites are composed of tandem repeated 1~6 base pair nucleotide motifs and can be easily amplified by PCR reactions using locus specific primers. Because microsatellites have low cross-species transferability, however, they are only applicable between phylogenetically close species. In wild plants, the lack of genomic information and the high development cost of the microsatellite obstruct the wider use of microsatellites in plant population genetics research. In this review, we introduce the basis for microsatellite markers, the development process, and analytical methods as well as evolutionary models and their applications. In addition, possible genotyping errors which lead to erroneous conclusions are discussed. 분자 마커의 선택은 집단유전학의 연구방법을 결정하는 중요한 고려사항으로, 현재까지 동식물의 집단유전학 연구에는 알로자임, RAPD, RFLP, AFLP, microsatellite, SNP, ISSR 등이 개발되어 주로 사용되고 있다. 이 중 microsatellite는 핵뿐만 아니라 엽록체, 미토콘드리아와 같은 세포소기관의 게놈상에 매우 풍부하게 존재하며, 핵에서 유래된 microsatellite는 높은 다형성을 보이는 공우성 마커로 집단 구조 및 유전적 다양성 연구에서 최근 선호된다. Microsatellite는 보통 1~6 bp의 짧은 서열이 반복된 것으로 각각의 유전자좌에 특화된 프라이머를 사용하여 증폭한다. Microsatellite는 PCR 반응으로 쉽게 유전자형을 분석할 수 있는 장점이 있으나, 종 특이적으로 개발되고 계통적으로 매우 가까운 근연종에게만 적용될 수 있는 단점이 있다. 따라서, 야생식물의 경우 microsatellite 개발에 필요한 게놈 정보가 부족하고 신규 개발비용이 많이 소요되어 적용이 쉽지 않았으나,점차 개발비용이 낮아지고 있어, 야생식물을 대상으로 한 microsatellite 연구들이 증가하고 있는 추세이다. 따라서, 본 논문에서는 야생식물의 microsatellite를 이용한 분석 기초를 마련하고자 microsatellite 마커의 다양한 개발 및 분석 방법, 진화 모델 및 적용 분야에 대해 소개하고, 유전자형 결정시 잘못된 결론을 도출할 가능성이 높은 부분에 대한 사항들을 지적하여 야생식물의 microsatellite를 이용한 집단유전학적 분석에 도움을 주고자 하였다.

상염색체 우성 다낭신의 진단을 위한 Microsatellite Marker 개발

김현호,남궁환,김성주,안규리,강성만 대한신장학회 2000 대한신장학회잡지 Vol.19 No.4

재래돼지(Korea Native Pigs) 특이 genetic marker와 육질 연관성 분석

김철욱,여정수,조광근,진상근,오명곤,박준규,권은정,홍연희,김지현,이보경,박다혜,김재우,이지홍 한국동물자원과학회 2001 한국축산학회지 Vol.43 No.6

본 연구는 재래돼지 특이적인 marker를 개발하고 이들 marker와 육질과의 연관성을 규명하기 위하여 실시하였다. 실험동물로 재래돼지와 랜드레이스 각각 30두씩 총 60두를 사용하였으며, 품종 특이 marker를 찾기 위하여 4번과 7번 염색체에 존재하는 총 60개의 microsatellite를 이용하여 PCR (polymerase chain reaction)을 수행하였다. PCR 증폭은 형광물질 Fam과 Hex, Ned로 표지된 한쌍의 microsatellite primer를 이용하였으며, 형광물질로 표식된 PCR 산물은 Genetic Analyzer ABI 310으로 전기영동하여 대립 유전자를 규명하고 통계 분석하였다. 대립 유전자에 대한 통계 분석 결과 총 60개의 microsatellite중 27개가 다양한 유전적 다형현상을 보이는 대립 유전자가 증폭되었으며 (p<0.05), 특히 SW1364와 SW445, SW1369, SWR773 microsatellite의 증폭 산물에서 재래돼지와 랜드레이스 두 품종간을 구분할 수 있는 품종 특이적인 대립 유전자를 확인하였다 (p<0.01). 또한 육질에 영향을 미치는 유전적 marker를 얻기 위해 60두 전체에 대한 육색, 지방색, 지방산 조성, 콜레스테롤 함량, 연도와 경도에 대한 육질 분석을 실시하여 육질 형질과 marker와의 연관성을 분석한 결과 육질 형질에 영향을 미치는 28개 marker를 확인하였으며, 육색과 지방색에 연관된 4개, 조직감과 연관된 10개의 marker를 확인하였다. 이렇게 선발된 marker들은 고급육 생산을 위한 돼지의 유전적 개량을 위하여 유용하게 이용될 수 있다. This study was conducted to develop Korean native pig-specific DNA markers and analyze its relativity with meat quality using 30 of Korean native pigs and Landraces, respectively. To find species-specific DNA markers, we selected and tested a total of 60 microsatellite markers on the 4 and 7 chromosome using polymerase chain reaction (PCR). PCR amplification was carried out by microsatellite primer pairs labeled with fluorescent Fam, Hex and Ned. The fluorescent labeled PCR products were electrophoresed with Genetic Analyzer ABI 310 followed by the allelic and statistical analysis. According to the allelic frequency annalysis, of the 60 microsatellite markers 27 were preduced with a variety of genetic polymorphic alleles (p<0.05). Especially, alleles of SW1364, SW445, SW1369 and SWR773 microsatellite markers were identified to be species-specific markers between two breeds (p<0.01). To analyze the meat quality we determined the meat color, fat color, fat composition, cholesterol contents and hardness, and compared these characteristics with the alleles of 36 species-specific markers in all pigs. Of the 60 microsatellite markers 28 were found to be related with meat quality; 18 for meat and fat color, 7 for fatty acid, 4 for cholesterol contents and 10 for shear force and hardness. These selected markers will be useful in the genetic improvement of pigs for an excellent meat quality.

Microsatellite Marker를 활용한 한국 토종닭 품종의 유전적 다양성 및 유연관계 분석

서주희(Joo Hee Seo),오재돈(Jea-Don Oh),이준헌(Jun-Heon Lee),서동원(Dongwon Seo),공홍식(Hong Sik Kong) 한국가금학회 2015 韓國家禽學會誌 Vol.42 No.1

& & Microsatellite(MS) marker는 가축의 유전적 특성 및 계통간의 유연관계 분석에 있어 많이 이용되고 있는 분자유전학적 유전표지로 유전체 상에 널리 분포하고 있으며, 높은 변별력과 검출이 간편하다. 본 연구는 한협 8개 계통과 토종닭 순계 12 계통을 대상으로 27종 MS marker의 유전자형을 분석하고, 이를 기반으로 유전적 특성 및 계통간 유연관계를 구명함으로써 한협에서 생산되고 있는 토종닭 계통들의 유전적 배경이나 특성에 대한 기초자료를 제공하고자 실시하였다. 연구 결과, 27종 MS marker 분석 결과, 평균 11.7개의 대립유전자가 확인되었으며, Hexp와 PIC의 경우 MCW0288이 각각 0.688, 0.646으로 가장 낮았고, MCW0104가 0.881, 0.869로 가장 높게 확인되었으며, 집단별 Fis(f )값을 통해 한협 H 계통(HH)은 집단 내 개체 간 상관 정도가 가장 적은 것으로 확인되었다. 계통 간 유연관계를 분석한 결과, 전체 20계통 중 로드 아일랜드 레드 계통(NC와 ND)이 가장 가까운 것(0.175)으로 확인되었으며, 반면에 레그혼 F(NF)와 로드 아일랜드 레드 D(ND) 계통이 가장 먼 것(0.710)으로 확인되었다. MS marker의 효율성을 검증하기 위해 동일개체 출현확률(PI)을 분석한 결과, 전체 계통에 대한 동일개체 출현확률(PI)과 한협 8계통의 동일개체 출현확률(PI)은 27종의 MS marker를 사용하였을 경우, 각각 8.80×10<SUP>—83</SUP>, 3.87×10<SUP>—117</SUP>으로 확인되었다. 따라서 본 연구는 토종닭 시장에서 높은 점유율을 보유한 한협의 실용계 계통의 유전적 배경과 특성 분석을 통해 향후 소비자의 요구에 부합하는 토종닭의 개량 및 실용계 계통의 개발을 위한 기초자료로 유용하게 활용될 것으로 기대된다. & & In this study, genotyping was executed by using 27 microsatellite markers for genetic diversity of 469 Korean Native Chickens [20 population, each population is 24 samples but Hanhyup A line is 13 samples). in total 469 samples were collected from National Institute of Animal Science (Korean Native Chicken (NR, NY, NG, NL and NW), Ogye (NO), Leghorn F,K (NF and NK), Black and Brown cormish (NH and NS), Rhode Island Red C, D (NC and ND), Total is 12 populations] and Hanhyup [H line (HH), F line (HF), G line (HG), V line (HV), S line (HS), W line (HW), Y line (HY), A line (HA), total is 8 populations]. [The allele number were observed 5 (ADL0268) to 20 (MCW0127) each markers. Observed heterozygostiy (Hobs), expected heterozygosity (Hexp), polymorphism Information Content (PIC) were observed 0.359 to 0.677, 0.668 to 0.881 and 0.646 to 0.869, respectively. Using these markers, the calculated the heterozygote deficit within chicken line (Fis) value each population from mean 0.117. Phylogenetic tree showing the genetic relationship among 20 population using standard genetic distance calculated from 27 microsatellite markers. genetic distances revealed the closest (0.175) between NC and ND. on the other hand, Farthest genetic distances (0.710) revealed between NF and HV. STRUCTURE analysis and Principal Components Analysis (PCA) showed that results of similar phylogenetic tree. The expected probability of identity values on random individuals (Total population and only Hanhyup line) was estimated at 8.80×10<SUP>—83</SUP> and 3.87×10<SUP>—117</SUP>, respectively. In conclusion, This study shows the useful data that be utilized as a basic data of Korean Native Chicken breeding and development for commercial chicken industry to meet the consumer’s demand.

Microsatellite DNA를 이용한 말 집단의 유전적 특성 및 유연 관계

조길재,Cho, Gil-Jae 한국생명과학회 2007 생명과학회지 Vol.17 No.5

말 6개 품종 192두를 대상으로 17개의 microsatellite DNA marker를 이용하여 유전자(DNA)형을 분석하여 비교한 결과 제주마에서 각 marker별로 대립유전자의 수는 5-10개(평균 7.35개)로 분포하였고 제주마에서 관찰된 대립유전자는 총 125개가 관찰되어 평균 좌위 당 7.35개로서 몽고마의 130개(평균 7.65개)보다는 낮은 수치였다. 또한 AHT5 marker에서 대립유전자 P, ASB23 marker에서 대립유전자 Q와 R, CA425 marker에서 대립유전자 H, HMS3 marker에서 대립유전자 S, HTG10 marker에서 대립유전자 J, LEX3 marker에서 대립유전자 J 등 6개 marker에서 7개의 특이 대립유전자가 관찰되었다. 관찰된 이형접합성(observed heterozygosity)과 기대된 이형접합성(expected heterozygosity)은 각각 0.429-0.905(평균 0.703)와 0.387-0.841(평균 0.702)로 관찰되었고 다량정보량(PIC)은 0.354(HTG6)-0.816(LEX3)로서 평균 0.659로 나타났으며 17개 marker중 AHT4, AHT5, CA425, HMS2, HMS3, HTG10, LEX3, VHL20 marker 등이 다량정보량(PIC) 0.7 이상을 나타내었다. 17개 marker에 대한 전체 부권부정율(친부마 혹은 친모마 하나의 유전자형을 알고 있을 경우)을 제주마에 적용 시 99.99%로 나타났다. 말 6개 품종별로 분석하였을 때 평균 대립유전자의 수는 7.64개(몽고마)-4.23개(미니츄어 말)로 분포하였고 17개 marker 전체에서는 153개의 대립유전자가 검출되었다. 품종별로 분석한 결과 기대된 이형접합성(expected heterozygosity)과 관찰된 이형접합성(observed heterozygosity)은 각각 0.7950$\pm$0.0141(몽고마)-0.6751$\pm$0.0378(미니츄어 말), 0.7135$\pm$0.0180(제주경주마)-0.5621$\pm$0.0401(미니츄어 말)로 나타났다. 말 6개 품종을 17개 microsatellite marker로 분석한 결과 몽고마, 제주마, 제주경주마 등의 순으로 높은 유전적 다양성을 보였다. 제주마와 가장 가까운 유전적 유연 관계를 나타낸 집단은 몽고마로서 Da genetic distance에서 0.1517로 나타났고, 제주경주마와는 0.2628의 유전적 거리를 보였다. The present study was conducted to investigate the genetic characteristic and to establish the parentage verification system of the Korean native horse(KNH). A total number of 192 horses from six horse breeds including the KNH were genotyped using 17 microsatellite loci. This method consisted of multiplexing PCR procedure. The number of alleles per locus varied from 5 to 10 with a mean value of 7.35 in KNH. The expected heterozygosity and observed heterozygosity were ranged from 0.387 to 0.841(mean 0.702) and from 0.429 to 0.905(mean 0.703), respectively. The total exclusion probability of 17 microsatellite loci was 0.9999. Of the 17 markers, AHT4, AHT5, CA425, HMS2, HMS3, HTG10, LEX3 and VHL20 marker have relatively high PIC value(>0.7). This study found that there were specific alleles, P allele at AHT5, Q allele and R allele at ASB23, H allele at CA425, S allele at HMS3, J allele at HTG10 and J allele at LEX3 marker in KNH when compared with other horse populations. Also, the results showed two distinct clusters: the Korean native horse cluster(Korean native horse, Mongolian horse), and the European cluster(Jeju racing horse, Thoroughbred horse). These results present basic information for detecting the genetic markers of the KNH, and has high potential for parentage verification and individual identification of the KNH.

Original Articles : Development of Polymorphic Microsatellite Markers Suitable for Genetic Linkage Mapping of Olive Flounder Paralichthys olivaceus

( Woo Jin Kim ),( Eun Ha Shin ),( Hee Jeong Kong ),( Bo Hye Nam ),( Young Ok Kim ),( Hyung Taek Jung ),( Cheul Min An ) 한국수산과학회(구 한국수산학회) 2013 Fisheries and Aquatic Sciences Vol.16 No.4

Microsatellite markers are important for gene mapping and for marker-assisted selection. Sixty-five polymorphic microsatellite markers were developed with an enriched partial genomic library from olive flounder Paralichthys olivaceus an important commercialfish species in Korea. The variability of these markers was tested in 30 individuals collected from the East Sea (Korea). The number of alleles for each locus ranged from 2 to 33 (mean, 17.1). Observed and expected heterozygosity as well as polymorphisminformation content varied from 0.313 to 1.000 (mean, 0.788), from 0.323 to 0.977 (mean, 0.820), and from 0.277 to 0.960 (mean, 0.787), respectively. Nine loci showed significant deviation from the Hardy-Weinberg equilibrium after sequential Bonferroni correction. Analysis with MICROCHECKER suggested the presence of null alleles at five of these loci with estimated null allele frequencies of 0.126-0.285. These new microsatellite markers from genomic libraries will be useful for constructing a P. olivaceus linkage map.

Monitoring of genetically close Tsaiya duck populations using novel microsatellite markers with high polymorphism

Lai, Fang-Yu,Chang, Yi-Ying,Chen, Yi-Chen,Lin, En-Chung,Liu, Hsiu-Chou,Huang, Jeng-Fang,Ding, Shih-Torng,Wang, Pei-Hwa Asian Australasian Association of Animal Productio 2020 Animal Bioscience Vol.33 No.6

Objective: A set of microsatellite markers with high polymorphism from Tsaiya duck were used for the genetic monitoring and genetic structure analysis of Brown and White Tsaiya duck populations in Taiwan. Methods: The synthetic short tandem repeated probes were used to isolate new microsatellite markers from the genomic DNA of Tsaiya ducks. Eight populations, a total of 566 samples, sourced from Ilan Branch, Livestock Research Institute were genotyped through novel and known markers. The population genetic variables were calculated using optional programs in order to describe and monitor the genetic variability and the genetic structures of these Tsaiya duck populations. Results: In total 24 primer pairs, including 17 novel microsatellite loci from this study and seven previously known loci, were constructed for the detection of genetic variations in duck populations. The average values for the allele number, the effective number of alleles, the observed heterozygosity, the expected heterozygosity, and the polymorphism information content were 11.29, 5.370, 0.591, 0.746, and 0.708, respectively. The results of analysis of molecular variance and principal component analysis indicated a contracting Brown Tsaiya duck cluster and a spreading White Tsaiya duck cluster. The Brown Tsaiya ducks and the White Tsaiya ducks with Pekin ducks were just split to six clusters and three clusters when K was set equal to 6 and 3 in the Bayesian cluster analysis. The individual phylogenetic tree revealed eight taxa, and each individual was assigned to its own population. Conclusion: According to our study, the 24 novel microsatellite markers exhibited a high capacity to analyze relationships of inter- and intra-population in those populations with a relatively limited degree of genetic diversity. We suggest that duck farms in Taiwan could use the new (novel) microsatellite set to monitor the genetic characteristics and structures of their Tsaiya duck populations at various intervals in order to ensure quality breeding and conservation strategies.

Microsatellite 마커를 이용한 은행나무 천연기념물의 DNA 지문 분석

이제완,이민우,안지영,홍경낙,백승훈,김상철 한국산림과학회 2017 한국산림과학회지 Vol.106 No.4

본 연구는 국내 천연기념물 은행나무 23개체를 대상으로 8개의 microsatellite 마커를 이용하여 DNA 지문분석을 수행하였다. 그 결과, 평균 대립유전자수는 6.875개, 평균 이형접합도 관찰치와 기대치는 각각 0.711과 0.710로 나타났다. 이러한 수치는 동일한 마커로 일본 및 중국 은행나무에서 분석된 기존 연구 결과와 유사하였다. 분석된 8개 마커의 다형성 정보량(PIC) 값 및 개체식별력(PD)은 각각 0.677과 0.9999로 높은 개체식별 효율을 나타내었다. 실제 유전형을 비교한 결과에서도 모든 천연기념물 은행나무와 추가로 분석된 일반 은행나무 13개체가 모두 식별되었다. 천연기념물 은행나무에 서 계산된 PIC 값을 기준으로 상위 3개의 마커(Ging06, Gb60, Gb61)에서 계산된 개체인식력과 개체식별력이 각각 8.045×10 -5 및 99.99%로 계산되므로, 이들 3개의 마커가 은행나무 개체식별을 위한 DNA 지문 분석에 우선 적용이 가능할 것이다. 본 연구의 DNA 지문 분석 결과는 천연기념물 은행나무의 관리와 후계목 육성 및 은행나무 선발 개체의 유전적 동일성 검정에 유용한 자료로 활용될 것으로 판단된다. This study describes DNA fingerprinting analysis of twenty-three natural monument individuals of Ginkgo biloba using eight microsatellite markers. The average number of observed alleles was 6.875, and the expected heterozygosity and the observed heterozygosity were 0.711 and 0.710, respectively. This results were similar to those of the previous studies on Ginkgo trees analyzed by same markers in China and Japan. PIC value and PD were calculated at 0.677 and 0.9999 respectively, indicating a high individual identification efficiency. In fact, all of the natural monument ginkgo trees and additionally analyzed thirteen general ginkgo tress were identified by genotype comparison. PI and PD calculated in three markers (Ging06, Gb60, Gb61) with the highest PIC values calculated in natural monument ginkgo trees were 8.045×10 -5 and 99.99%, respectively. Thus, these three markers could be preferentially used in DNA fingerprinting for identifying ginkgo tree individuals. The results in this study will be useful for management of natural monument ginkgo trees, proliferation of their progeny and genetic identification of individuals selected in breeding process.

Development of Polymorphic Microsatellite Markers Suitable for Genetic Linkage Mapping of Olive Flounder Paralichthys olivaceus

김우진,신은하,공희정,남보혜,김영옥,정형택,안철민 한국수산과학회 2013 Fisheries and Aquatic Sciences Vol.16 No.4

Microsatellite markers are important for gene mapping and for marker-assisted selection. Sixty-five polymorphic microsatellite markers were developed with an enriched partial genomic library from olive flounder Paralichthys olivaceus an important commercialfish species in Korea. The variability of these markers was tested in 30 individuals collected from the East Sea (Korea). The number of alleles for each locus ranged from 2 to 33 (mean, 17.1). Observed and expected heterozygosity as well as polymorphisminformation content varied from 0.313 to 1.000 (mean, 0.788), from 0.323 to 0.977 (mean, 0.820), and from 0.277 to 0.960 (mean, 0.787), respectively. Nine loci showed significant deviation from the Hardy-Weinberg equilibrium after sequential Bonferroni correction. Analysis with MICROCHECKER suggested the presence of null alleles at five of these loci with estimated null allele frequencies of 0.126-0.285. These new microsatellite markers from genomic libraries will be useful for constructing a P. olivaceus linkage map.