보고서 정보
주관연구기관 |
(주)씨더스 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2015-02 |
과제시작연도 |
2014 |
주관부처 |
농촌진흥청 Rural Development Administration(RDA) |
등록번호 |
TRKO201500010545 |
과제고유번호 |
1395035908 |
사업명 |
차세대바이오그린21 |
DB 구축일자 |
2015-07-11
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201500010545 |
초록
▼
Ⅳ. 연구개발결과
1. 가지과 유전체 정보 수집 및 Genome Browser 개발
가. 가지과 NGS 데이터 수집 및 재가공 : 가지과 표준유전체 정보 및 NCBI-SRA에 등록된 고추, 토마토의 NGS 데이터(resequencing, RNA-seq)를 수집 및 SNP 분석을 실시하여 TGsol웹 인터페이스에 DB화 수행
나. 토마토 표준유전체를 이용해 특화된 유전체 브라우징(genome browsing) 구현
☞ DB 구축 성과(1건)(http://112.220.192.2/potato/index.php/to
Ⅳ. 연구개발결과
1. 가지과 유전체 정보 수집 및 Genome Browser 개발
가. 가지과 NGS 데이터 수집 및 재가공 : 가지과 표준유전체 정보 및 NCBI-SRA에 등록된 고추, 토마토의 NGS 데이터(resequencing, RNA-seq)를 수집 및 SNP 분석을 실시하여 TGsol웹 인터페이스에 DB화 수행
나. 토마토 표준유전체를 이용해 특화된 유전체 브라우징(genome browsing) 구현
☞ DB 구축 성과(1건)(http://112.220.192.2/potato/index.php/tomato/browse/)
다. 고추 표준유전체 genome browsing 구현
☞ DB 구축 성과(1건)(http://112.220.192.2/potato/index.php/pepper/browse/)
라. 감자 표준유전체 및 전사체 정보를 이용한 통합 genome browsing 구현
☞ DB 구축 성과(3건)(http://112.220.192.2/potato/index.php/potato/browse/)
2. SNP 추출 파이프라인 개발 및 SNP DB화
가. 대규모 샘플의 SNP 추출 파이프라인 개발
☞ SCI 논문(1건) 게재 성과 : Kim et al., Genome-Wide SNP Calling Using Next Generation Sequencing Data in Tomato. MOLECULES AND CELLS. (2014) 37(1): 36-42
나. Resequencing 데이터를 이용한 SNP 추출 : 고추 RIL 집단의 교배양친(Perennial, Dempsey)의 resequencing raw data를 서울대 최도일 교수로부터 제공받아 Genome-wide SNP 추출및 재가공
☞ DB 구축 성과(1건) : 고추 부모친(Perennial, Dempsey)과 자손집단 120 RILs의 Resequencing 정보를 이용한 SNP 분석 및 DB화
다. Transcriptome 데이터를 이용한 SNP 추출 : 토마토 전사체 데이터를 NCBI-SRA에서 수집하여 SNP 분석 후, 마커 정보를 업데이트하여 SNP 마커세트를 제공함.
☞ 국내(1건) 학술발표 성과
3. 목표형질관련 관련 문헌의 DB화 및 MAS 분자마커 예측
가. 가지과 내병성 관련 유전자 256개 수집. 관련 문헌 PDF 파일로 수집
나. 10종의 내병성 유전자에 대한 염기서열, 기능, genetic map, QTL map 등의 문헌정보 수집 후, 웹 인터페이스에서 유전체 정보와 연결
☞ DB 구축 : 병저항성 관련 문헌 DB(http://tgsol.seeders.co.kr/index.php/tg/mas/)
다. 과실관련 유전자 문헌 조사 및 DB화
라. 과실관련, 병관련 유용유전자를 이용한 분자표지 예측 및 HRM용 primer 제작
☞ 분자표지 예측 및 primer 제작 프로그램 개발 성과 : 실험자용 맞춤 클로닝 예측 프로그램 개발(제 C-2013-019191호)
마. 토마토 유용 대사산물 관련 유전자(5종) 염기서열, 기능, genetic map, QTL map 등의 문헌정보를 수집하여 DB화 함.
바. 과실발달 관련 문헌 유전체 정보 연계 개선 : MAS로 이름 지어진 메뉴를 구성하여 형질명을 보고 원하는 형질 및 유전자를 선발하면 Genome browser로 이동하여 SNP 마커 및 유전자 등의 정보에 접근할 수 있도록 구현함.
4. Marker-assisted backcrossing(MAB) 후보 마커의 DB화 및 분석 가능 웹 인터페이스 구현
가. 교배 조합별 사용 가능한 MAB 마커 DB화 : 토마토 7계통 transcriptome data를 NCBI에서수집, 토마토 4개 resequencing data를 수집하여 SNP 분석 후, 마커 정보를 업데이트하여 이용자가 적절한 MAB 마커를 판단하는데 필요한 마커세트를 제공함.
나. 토마토 12개 염색체를 물리적 크기에 의해 구분하는 방식과 유전적 거리 기준으로 구분하는방식을 이용함.
다. 물리적 크기 적용(physical distance) : 각 염색체를 동등한 크기로 5등분, 구획별/교배조합별로 primer가 이용 가능한 SNP 분자마커를 3개씩 선발
라. 유전적 크기 적용(genetic disrance) : 교차율을 적용하여 각 염색체를 15등분하되 염색체의구획의 크기를 차등화, 구획별/교배조합별로 primer가 이용 가능한 1개의 SNP 마커 선발
마. 토마토 교배조합별 MAB 마커 선발 프로그램 개발
☞ 비SCI 논문(1건) 게제 성과 : 토마토 marker-assisted background selection을 위한 SNP마커 선발 데이터베이스. Korean J. Breed. Sci. (2013) 45(3):232-239
☞ DB 구축 성과(2건)(http://tgsol.seeders.co.kr/index.php/tg/mab_jtmap)
☞ 국내(1건), 국제(1건) 학술발표 성과
바. 고추 교배 조합별 이용 가능한 MAB 마커 세트 선발 프로그램 개발 : 고추의 염색체의 물리적 크기에 의해 구분하는 방식과 유전적 거리 기준으로 구분하는 방식을 이용하여 C.annuum cv. Dempsey와 Perennial 간에 발생하는 SNP를 이용하여 MAB를 실시할 수 있도록 웹 프로그램 개발
사. 교배조합이 바뀔 때 마다 이용 가능한 SNP 분자마커(MAB 마커)와 이용할 수 있는 프라이머(primer) 세트 시퀀스 및 디자인의 상세 결과를 제공
☞ 국내 산업재산권 출원 성과 : 유전체 정보와 분자마커를 이용한 여교잡 선발의 효율성증진 기술(대한민국 출원번호: 10-2014-0046457)
5. 고추 RIL 집단 분석 및 결과 가시화
가. 고추 교배양친(Perennial, Dempsey)과 자손집단 120 RILs의 resequencing raw data를 서울대 최도일 교수로부터 제공받아 Genome-wide SNP 추출 및 재가공
☞ DB 구축 성과(1건) : 고추 부모친(Perennial, Dempsey)과 자손집단 120 RILs의 Resequencing 정보를 이용한 SNP 분석 및 DB화
나. 고추 교배양친과 120 RILs의 resequencing을 이용한 유전체 조성 분석 및 가시화 (binmap)
☞ DB 구축 성과(1건)(http://tgsol.seeders.co.kr/index.php/tg/mab_pepper)
다. 고추 resequencing 데이터 재가공 : 2014년 1월 발표된 고추 표준유전체(Capsicum annuum cv. CM334) 연구 결과에서 chromosome으로 anchoring 되지 않은 약 400Mb의 scaffolds의 anchoring을 위해 서울대학교 최도일 교수에게 제공받은 고추 부모종(De, Pe)과 120 RILs의 resequencing 데이터를 이용한 genetic map 작성을 재실시 함.
☞ 국내(1건), 국제(1건) 학술발표 성과
☞ 산업재산권 출원 성과 : 차세대염기서열기반 에스엔피 유전형분석을 이용한 초고밀도 유전자지도 작성기법(대한민국, 출원번호: 2012-0057669)
☞ 유전체 서열 조립 정확도 검증 프로그램 개발 성과(제 C-2014-024497호)
라. COS Ⅱ marker를 이용한 comparative genetic map 분석 및 genetic map 검증
6. Comparative genetic map 분석을 위한 웹 인터페이스 구현
가. 토마토-고추-감자 간 ortholog gene 기반 비교 분석을 통한 연결
☞ DB 구축 성과(1건) : 비교 유전체를 위한 토마토-고추-감자 ortholog DB(http://tgsol.seeders.co.kr/index.php/tg/coma)
나. 가지과 comparative genetic map viewer : 토마토, 고추, 감자 중 선행연구결과가 존재하는 유전자를 활용하여 타 작물에 적용하기 쉽도록 ortholog gene 뿐만 아니라 유전자 주변의 synteny를 함께 분석하면서 판단해 갈 수 있도록 viewer 개발
☞ 종간 비교유전체를 위한 신테니 브라우저 프로그램 개발 성과(제 C-2014-024494호)
7. Genome assisted breeding을 지원하는 웹 인터페이스 구현 및 제공
가. 육종지원 목적형 웹 데이터베이스 구축 : 작물별 특화된 유전체 브라우징(TGsol) 구현(http://tgsol.seeders.co.kr/index.php/tg/home)
☞ 홍보성과(1건) : 고추, 토마토 게놈 정보로 맞춤육종의 길 열어(대전일보 제19392호, 2012년 9월 27일, 경제 9면)
☞ 홍보성과(1건) : 공공데이터 개방으로 新산업 창출(문화일보, 2014년 11월 4일, 사회일반면)
Abstract
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TGsol (Translational Genomics for Solanaceae) is the specialized web database providing the integrated view from genomics to breeding in Solanaceae (http://tgsol.seeders.co.kr). The family of Solanaceae includes the economically high value crops, such as tomato(Solanum lycopersicum), potato (Solanum
TGsol (Translational Genomics for Solanaceae) is the specialized web database providing the integrated view from genomics to breeding in Solanaceae (http://tgsol.seeders.co.kr). The family of Solanaceae includes the economically high value crops, such as tomato(Solanum lycopersicum), potato (Solanum tuberosum), eggplant (Solanum melongena), and pepper(Capsicum annuum). Whole genomes of potato (Nature, 2011) and tomato (Nature, 2012) are lately released. Also, pepper genome has advanced considerably over recent years and was released in 2014 by Korean research group (Kim et al., Nature Genetics). In addition, the resequencing projects of major breeding lines or genetic resources are expected and in progress.
At this point, it is necessary for molecular breeders to overcome the limitation of applying complex genome information and apply to crop breeding. TGsol is the functional and customized database providing the reference genomes of Solanaceae crops integrated with resequencing and transcriptome information for molecular breeding researchers. Especially, by providing genome information and trait-related genes, TGsol will offer various information that desired for MAS (maker-assisted selection) as well as MAB(marker-assisted backcrossing) program establishment. By priority, the target traits in MAS are disease resistance, fruits development, and useful metabolites. To facilitate MAB in a practice breeding program, we developed SNP databases and a program for providing selected markers for background selection from genome-wide SNPs in resequencing,transcriptome data sets. The value of this program for crop breeding will further increase if more accession numbers are added to the database.
Also, the orthologous information of Solanaceae are provided, it is possible to application to its crops with trait-related genes previously studied. And we developed comparative genetic map viewer for analyze synteny around genes as well as ortholog genes in 12 chromosomes between tomato and pepper. The de novo genome assembly of plants, especially highly repetitive and large genome, has been challenging to complete. To make pseudomolecule of pepper genome, high density genetic map was developed for the reference pepper genome using whole genome sequencing (WGS) of 120 recombinant inbred lines (RILs), derived from a cross between the C. annuum cv. Perennial and Dempsey. To improve the quality of pepper genome, re-construction of high resolution genetic map is currently underway.As a result, TGsol will play important role as a bridge between genome evidence and breeding via supporting to effective communication and utilization.
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