GWAS 분석을 이용한 벼 지엽각 관련 SNP 동정 및 발현 분석

김미선,유의수,강권규,조용구,Kim, Me-Sun,Yu, Yeisoo,Kang, Kwon-Kyoo,Cho, Yong-Gu 한국식물생명공학회 2018 식물생명공학회지 Vol.45 No.1

This study was conducted to investigate a morphological trait in 294 rice accessions including Korean breeding lines. We also carried out a genome-wide association study (GWAS) to detect significant single nucleotide polymorphism markers and candidate genes affecting major agronomic traits. A Manhattan plot analysis of GWAS using morphological traits showed that phenotypic and statistical significance was associated with a chromosome in each group. The significance of SNPs that were detected in this study was investigated by comparing them with those found previously studied QTL regions related to agronomic traits. As a result, SNP (S8-19815442), which is significant with regard to leaf angle, was located in the known QTL regions. To observe gene mutations related to leaf angle in a candidate gene, Os08g31950, its sequences were compared with sequences in previously selected rice varieties. In Os08g31950, a single nucleotide mutation occurred in one region. To compare relative RNA expression levels of candidate gene Os08g31950, obtained from GWAS analysis of 294 rice accessions and related to lateral leaf angle, we investigated relative levels by selecting 10 erect leaf angle varieties and 10 horizontal leaf angle varieties and examining real-time PCR. In Os08g31950, a high level of expression and various expression patterns were observed in all tissues. Also, Os08g31950 showed higher expression levels in the erect leaf angle variety group and higher expression rates in the leaf than in the root. The candidate gene detected through GWAS would be useful in developing new rice varieties with improved yield potential through future molecular breeding. 본 연구에서는 국내외에서 수집한 벼 294개 유전자원 핵심집단을 대상으로 벼의 지엽각 특성에 대한 조사를 수행하였고, GWAS를 이용하여 지엽각 연관 유전자를 추출 및 분석하였다. 표현형 데이터를 이용한 GWAS의 Manhattan plot 결과 분석을 통해, 각 집단에서 염색체를 대상으로 표현형과 통계적 유의성을 나타내 연관성을 보이는 SNP를 발굴하였다. 지엽각 관련 특성에 대하여 선행 연구된 QTL region과의 비교를 통하여 본 연구에서 발굴된 SNP간의 유의성을 조사한 결과, 지엽각과 유의성이 있는 SNP (S8-19815442)가 이미 확인된 QTL region에 위치하는 것으로 나타났으며, 후보유전자 Os08g31950 대해 연관 유전자 변이를 관찰하기 위해서 형질 특이적 품종군 간의 염기서열을 비교한 결과 1개의 지역에서 단일염기변이가 검출되었다. Os08g31950의 조직별 RNA의 상대적 발현량 수준을 비교한 결과, Os08g31950 유전자는 모든 조직에서 높은 발현량을 확인할 수 있었으며 조직별로 다양한 발현 양상을 관찰할 수 있었다. 또한, 모두 직립형 품종군에서 상대적으로 발현량이 높게 나타났으며 뿌리보다 잎에서의 발현율이 높게 나타났다. 본 연구를 통해 동정된 지엽각 연관 후보유전자 Os08g31950는 벼 생육 및 수량 증대에 이용할 수 있는 마커제작 및 육종의 기초자료가 될 것으로 기대된다.

한국 육성 벼 품종의 DNA profiling에 의한 유전적 다양성 분석 및 품종 판별

김미선,송재영,강권규,조용구,Kim, Me-Sun,Song, Jae-Young,Kang, Kwon-Kyoo,Cho, Yong-Gu 한국식물생명공학회 2017 식물생명공학회지 Vol.44 No.3

This study is to establish the varietal discrimination based on DNA profiling of different varieties of rice. We examined the genetic distance among Korean rice varieties using allele frequencies and a genetic diversity analysis with Simple Sequence Repeats (SSRs) markers. The analysis of the genetic diversity and genetic relationships of 243 Korean rice varieties was varied out using 20 SSRs markers. A total of 268 alleles were detected, ranging from 6 to 32, with an average of 13.45 alleles per locus, and and average of gene diversity (GD) of 0.556. Seven SSR markers were selected as key markers for discrimination among the Korean rice varieties. Concerning the results, 243 varieties (100%) were discriminated among by using acrylamide gel and fragment analyzer-based markers. In conclusion, this study provides useful basic data that can be utilized concerning Korean rice varieties breeding and development. In addition, we will have to manage and conserve as a valuable genetic resource, without losing the diversity of Korean rice varieties. 벼 품종의 DNA profiling을 위하여 SSR 마커를 활용하여 한국 벼의 품종판별 기술 확립을 위하여 국내에서 육성된 벼 243개 품종에 대하여 최종 선발된 7개의 SSR 마커(RM21, RM257, HsSSR01-52, RM333, RM580, RM1306, RM157)를 이용하여 판별하였다. 판별용으로 이용된 SSR 마커 7개의 총 대립인자 수는 130개였으며, 대립인자 수의 범위는 10 ~ 32개이었고, 평균 대립인자 수는 18.57이었다. PIC 값은 0.679 (HsSSR01-52) ~ 0.895 (RM333)의 범위이었으며, 평균 PIC 값은 0.774이었다. SSR 마커 7개의 조합으로 6단계의 판별을 통해 총 243개 품종 중 243개 모든 품종의 구별이 가능하였다. 이와 같은 결과, 본 연구에 이용된 SSR 7개 마커는 한국 벼 품종의 판별과 순도유지에 매우 효율적으로 이용할 수 있을 것으로 여겨진다.

국내 육성 벼 243 품종의 형태적 특성에 따른 품종 분류

김미선(Me-Sun Kim),이혜정(Hye-Jung Lee),유달아(Dal-A Yu),송재영(Jae-Young Song),Marjohn Nino,Franz Nogoy,김준기(Joonki Kim),소윤섭(Yoon-Sup So),조용구(Yong-Gu Cho) 한국육종학회 2016 한국육종학회지 Vol.48 No.3

The International Union for the Protection of New Varieties of Plants (UPOV) promotes an effective system of plant variety protection and encourages the development of new varieties of plants. This international convention was initiated to standardize the system efforts and strengthen policy. The establishment of cultivar discrimination system is very important to distinguish varieties between domestic and foreign agricultural products. It is necessary for the protection of breeders’rights. In addition, it will help for more efficient and quality management of plant breeding. This study was conducted to identify and group rice varieties based on agro-morphological characteristics such as plant height, panicle length, number of tillers, culm length, leaf length, leaf width, leaf pigments and flag leaf angles. Using these parameters, statistical analysis classified a total of 243 rice varieties bred in Korea into four groups. Most rice varieties did not exhibit anthocyanin pigments on the leaves particularly on the first leaf, leaf blade, leaf sheath and auricle, except for varieties classified as black rice. Results of phylogenetic and principal component analysis (PCA) indicated that these varieties formed three largely distinct clusters according to their ecotype and morphological differentiation. This result would be useful in rice varietal identification for the protection of breeders’variety rights.

Oligopeptide transporter 관여 유전자 도입 형질전환벼의 고온스트레스 내성 증진

정은주,송재영,유달아,김미선,정유진,강권규,박수철,조용구,Jeong, Eun-Ju,Song, Jae-Young,Yu, Dal-A,Kim, Me-Sun,Jung, Yu-Jin,Kang, Kwon Kyoo,Park, Soo-Chul,Cho, Yong-Gu 한국식물생명공학회 2017 식물생명공학회지 Vol.44 No.3

지구온난화로 인해 온도 상승에 따른 고온 스트레스는 전세계 많은 지역에서 농업적으로 문제가 되어 세계 3대 곡물인 벼의 생산에 피해가 크게 나타나고 있다. 식물은 생장하면서 다양한 환경스트레스에 노출되며, 이러한 스트레스는 작물의 생장, 발달, 수확량 등에 영향을 미친다. 본 연구는 벼의 안정적인 생산성을 높이기 위해 벼 유래 OsOPT 유전자를 이용한 형질전환 후대에서 고온 조건하에서도 생육이 가능한 계통을 선발하여 그 특성을 살펴보았다. 먼저, OsOPT10 유전자 도입 형질전환 벼를 이용하여 고온 처리에 따른 저항성 계통을 선발하고, 선발된 계통의 생리적 특성을 분석하였으며, 분자적 특성을 qRT-PCR을 통해 유전자의 발현 양상을 분석하였다. 고온 스트레스에 의한 세포막 피해 정도를 알아보기 위해 전해질 누출(electrolyte leakage), 삼투조절제 역할을 하는 수용성 당 및 proline 함량 분석을 하여 대조구와 비교분석 하였다. 본 실험에서 고온 처리에 의한 가용성 당 함량의 변화는 OsOPT10-16 형질전환 벼를 제외하고 OsOPT10-1와 OsOPT10-7 계통이 WT 보다 당 함량이 높게 나타났다. 모품종 동진에 비해 형질전환 벼 계통의 EL 값이 낮게 나타난 것과 가용성 당 함량이 비슷하거나 높게 나타난 것으로 보아 OsOPT10 형질전환 벼가 고온 스트레스에서 저항성 반응을 나타낸 것으로 판단하였다. Rice (Oryza sativa) cultivars show an impairment of growth and development in response to abiotic stresses such as drought, salinity, heat and cold at the early seedling stage. The tolerance to heat stress in plants has been genetically modulated by the overexpression of heat shock transcription factor genes or proteins. In addition to a high temperature-tolerance that has also been altered by elevating levels of osmolytes, increasing levels of cell detoxification enzymes and through altering membrane fluidity. To examine the heat tolerance in transgenic rice plants, three OsOPT10 overexpressing lines were characterized through a physiological analysis, which examined factors such as the electrolyte leakage (EL), soluble sugar and proline contents. We further functionally characterized the OsOPT10 gene and found that heat induced the expression of OsOPT10 and P5CS gene related proline biosynthesis. It has been suggested that the expression of OsOPT10 led to elevated heat tolerance in transgenic lines.

Evaluation of Waterlogging Tolerance using Chlorophyll Fluorescence Reaction in the Seedling of Korean Ginseng (Panax ginseng C. A. Meyer) Genetic Resources

Moo Geun Jee(지무근),Young Ki Hong(홍영기),Sun Ick Kim(김선익),Yong Chan Park(박용찬),Min Hee Kim(김민희),Ka Soon Lee(이가순),Won Suk Jang(장원석),Areum Kwon(권아름),Bong Jae Seong(성봉재),Me Sun Kim(김미선),Yong Gu Cho(조용구) 한국약용작물학회 2022 한국약용작물학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.1

RRLC-MS/MS를 이용한 견과류 및 그 가공품과 건조과실류의 아플라톡신 분석

최수정(Su Jeong Choi),박주성(Ju Sung Park),정소영(So Young Jung),손여준(Yeo Joon Son),이윤정(Yun Jeong Lyi),김미선(Mi Sun Kim),박소현(So Hyun Park),이상미(Sang Me Lee),채영주(Young Zoo Chae) 한국식품과학회 2011 한국식품과학회지 Vol.43 No.6

국내 유통되는 견과류 및 그 가공품, 건조과실류 총 225건을 대상으로 면역친화성칼럼으로 정제한 후 RRLC-MS/MS을 이용하여 아플라톡신에 대한 오염도를 조사하였다. 보다 효율적인 아플라톡신 분석을 위해 RRLC-MS/MS를 이용하여 직선성, 정확성, 정밀성, 검출한계 및 정량한계로 분석법의 유효성 검증을 하였다. 상관계수(R²)는 0.9999 이상의 우수한 직선성을 보였고, 아플라톡신의 회수율은 71.1-97.2%였고, RSD는 0.25-4.50%로 우수한 재현성을 나타냈다. 검출한계는 0.02-0.05 ㎍/㎏였고, 정량한계는 0.05-0.10 ㎍/㎏였다. 확립된 분석법에 의해 분석한 결과 그 오염수준은 B₁은 0.10-9.94 ㎍/㎏, B₂는 0.08-1.54 ㎍/㎏, G₁은 0.04-3.21 ㎍/㎏, G₂는 0.06-0.14 ㎍/㎏였다. 본 연구결과에서 나타난 오염수준은 국내규격 기준 이하였으나, 곰팡이독소의 생성 특이성을 고려한다면 다양한 식품 유형에 대한 지속적인 아플라톡신 함량조사와 함께 다른 곰팡이독소에 대한 연구도 필요하다고 판단된다. The occurrence of aflatoxins B₁, B₂, G₁ and G₂ in nuts, their products and dried fruits was investigated. Samples were collected from local markets in Seoul and analyzed by rapid resolution liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry using an immunoaffinity column. The chromatography method was validated for assay of aflatoxins using linearity, accuracy, precision and limit of detection and quantification. The linearity in the concentration ranged from 0.10 to 20 ㎍/㎏ with R²>0.9999. Sample recoveries ranged from 71.1 to 97.2% with relative standard deviations below 4.5% for spiking levels from 1 to 10 ㎍/㎏. The limits of detection ranged between 0.02 and 0.05 ㎍/㎏ and the limits of quantification ranged between 0.05 and 0.10 ㎍/㎏. The levels of aflatoxin B₁, B₂, G₁ and G₂ in nuts, their products and dried fruits were B₁ 0.10 to 9.94 ㎍/㎏, B₂ 0.08 to 1.54 ㎍/㎏, G₁ 0.04 to 3.21 ㎍/㎏ and G₂ 0.06 to 0.14 ㎍/㎏.

GC-tandem mass spectrometry를 이용한 분쇄원두커피 중 PAHs(polycyclic aromatic hydrocarbons) 분석법 연구 및 인체노출량 평가

정소영(So Young Jung),박주성(Ju Sung Park),손여준(Yeo Joon Son),최수정(Su Jeong Choi),이윤정(Yun Jeong Lee),김미선(Mi Sun Kim),박소현(So Hyun Park),이상미(Sang Me Lee),채영주(Young Zoo Chae) 한국식품과학회 2011 한국식품과학회지 Vol.43 No.5

식품 중 존재하는 PAHs를 분석하기 위해 GC-MS/MS를 이용하여 분쇄원두커피를 대상으로 15종의 PAHs를 동시분석 하였다. 전처리법은 soxhlet법, 비누화분해 후 액체-액체 추출법, 초음파 후 고체-액체추출법으로 비교실험하여 재현성과 불순물제거효율이 가장 좋은 초음파 후 고체-액체 추출법을 선택하여 실험하였다. 실험법의 회수율은 PAHs종에 따라 52.6-93.3%, 검출한계는 0.002-0.1 μg/kg, 정량한계는 0.006-0.2 μg/kg로 PAHs분석에 가장 좋은 감도를 나타내는 HPLC-FLD나 GC-MS-SIM과 비슷하거나 낮은 수준의 검출한계를 나타내었다. 적합한 전처리 방법을 선택한 후 시중 유통되는 원두커피를 대상으로 15종의 PAHs 함량을 조사하였을 때 46종의 총 PAHs농도는 불검출-5.988 μg/kg이었다. 분쇄원두커피를 커피메이커로 추출하여 PAHs의 이행계수를 계산 한 후 WHO와 U.S.EPA에서 설정한 상대독성계수(TEF)를 근거로 음용되는 원두커피의 인체노출량(mg/kg b.w./day)을 구한 결과 5.24×10^-8 mg/kg b.w./day였다. The purpose of this study was to develop an analytical method for determining 15 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) of EU priority using gas chromatography (GC)-tandem mass spectrometry (MS). The PAHs in ground coffee were analyzed after being extracted using methods such as saponification-liquid-liquid extraction, Soxhlet extraction, and solid-liquid extraction. The solid-liquid extraction method showed the greatest repeatability and most efficient reduction of the matrix effect. GC-tandem MS for the quantification of the 15 PAHs showed better resolution and lower limit of detections (LODs) than GC-MS-selected ion monitoring (SIM) and high performance liquid chromatography with fluorescence detector. LODs of this method for the ground coffee types were 0.002-0.1 μg/kg and limit of quantifications (LOQs) were 0.006-0.2 μg/kg The recoveries ranged from 52.6 to 93.3%. Forty-six commercial types of ground coffee were analyzed to determine their PAHs contamination levels. PAHs concentration ranged from ND to 5.988 μg/kg. This study was conducted with toxicity equivalence factors, the U.S. EPA recommendation to identify dietary risks for PAHs in different types of coffee. The estimated average daily dose of PAHs was 5.24×10^-8 mg/kg body weight/day.

'청주 소로리볍씨' 발굴의 의의와 발전 방향

조용구, 김미선, 우선희, 우종윤, 이융조 충북대학교 농업과학기술연구소 2022 農業科學硏究 Vol.38 No.1

본문참고