초록 ▼

○ 선화녹두 PacBio long read sequencing을 이용한 de novo assembly: 총 37Gb PacBio 염기서열(녹두 유전체 크기의 68.2배)을 어셈블리하여 1588개 contig를 생성하였고 이것을 330개 scaffold로 어셈블리하였음. N50 길이는 5.2Mb로서 이전 표준유전체의 N50 크기 1.6Mb보다 3배이상 향상되었음. 새로이 제작된 초고밀도 유전자 지도를 바탕으로 11개 pseudo-chromosome으로 anchoring하여 총 475Mb를 커버하였음.
○ 녹두 초고밀도 유전자 지

○ 선화녹두 PacBio long read sequencing을 이용한 de novo assembly: 총 37Gb PacBio 염기서열(녹두 유전체 크기의 68.2배)을 어셈블리하여 1588개 contig를 생성하였고 이것을 330개 scaffold로 어셈블리하였음. N50 길이는 5.2Mb로서 이전 표준유전체의 N50 크기 1.6Mb보다 3배이상 향상되었음. 새로이 제작된 초고밀도 유전자 지도를 바탕으로 11개 pseudo-chromosome으로 anchoring하여 총 475Mb를 커버하였음.
○ 녹두 초고밀도 유전자 지도 작성: 선화녹두x경기재래5호 187개 RIL 집단에 대해 평균 14x의 시퀀싱 커버리지로 염기서열 재분석을 수행하였음. 980개의 SNP 마커가 포함된 초고밀도 유전자 지도를 작성함.
○ 초장, 개화기, 분지수, 마디수, 꼬투리 동시등숙성에 대한 QTL를 동정하고 연관 SNP 마커를 동정함.
○ 녹두 화서발달과 동시등숙성과의 관계: 일반적으로 녹두의 화서구조형태는 복총상화서구조(compound raceme inflorescence architecture)로서 단총상화서구조(simple raceme inflorescence architecture)에 가까운 화서구조를 가지는 ‘Binh khe D.X.’ 유전형을 발견함. 성숙기동안 꽃자루 수와 분지 수의 지속적인 증가는 수확량과 양적 상관관계에 있지만 녹두의 비동시등숙성에 영향을 미치는 요인임.
○ 녹두 주요 농업형질에 대한 genome-wide association analysis (GWAS) 수행: 222개 재배녹두 accession들에 대해 genotyping-by-sequencing (GBS) 수행. 동시등숙성 평가를 위해, 수집종당 10개체를 파종한 후 65일부터 5개체는 일주일마다 수확, 나머지 5개체는 파종후 121일째에 일괄 수확하였음. 개화기(DF), 성숙기(DM), 꼬투리형성기간(DPF), 100립중(SDWT100), 평균협당립수(S_POD), 누적총생산량(CUMPOD), 적정수확기의 총수량(C17), 누적총생산량과 적정수확기 총수량의 비(C17_TOT), 꼬투리가 경제적으로 유의하게 수확되는 기간(PRODAY), 일괄수확량(F_YLD), 일괄수확량과 누적총생산량 사이의 비(F_YLD_TOT) 등을 조사하였음. enome Association and Predcition Integrated Tool(GAPIT)과 Trait Analysis by aSSociation, Evolution and Linkage(TASSEL)을 이용해 연관 loci를 각각 98개 및 92개 발견하였음.
○ 녹두에서 전체 alternative splicing 프로파일링: 녹두 RNA-seq read들을 녹두 표준유전체 염기서열에 정렬함으로써 alternative splicing 개수와 형태를 탐색하였음.
ASTALAVISTA에 의해 AS 형대를 분류해 보면, 다른 식물등과 마찬가지로 intron retention이 가장 보편적이며 그 다음으로 alternative acceptor, alternative donor, 그리고 exon skiipping 순이었음. 한편 ASprofile에 따르면 가장 많은 것은 exon skipping이고 그 다음은 intron retention,alternative donor, 그리고 alternative acceptor임. 전체 전체에 걸쳐 AS와 유전자 개수와의 관계는 서로 대칭적 분포하고 있고 엑손 수가 증가할수록 엑손당 AS event가 줄어드는 경향을 뚜렷하게 관찰할 수 있으므로 녹두 AS는 확률론적인 스플라이싱 징후로 판단되어짐.

( 출처: 보고서 요약서 3p )

Abstract ▼

□ Purpose&Contents
< Research purposes >
○ Raising degree of completion of mungbean reference genome
○ Identify QTL and DNA markers linked to agronomic traits in mungbean
○ Building interface for translation genomics in leguminous crops
○ Increasing application of breeder-friendly gen

□ Purpose&Contents
< Research purposes >
○ Raising degree of completion of mungbean reference genome
○ Identify QTL and DNA markers linked to agronomic traits in mungbean
○ Building interface for translation genomics in leguminous crops
○ Increasing application of breeder-friendly genomic resources in mungbean

< Research contents >
○ PacBio long read sequencing of mungbean cv. VC1973A(Sunwhanokdu)
○ Construction of highultra-density genetic linkage map using 20x resequencing with 187 recombinant inbred lines (RILs) of VC1973A(Sunwhadokdu) X V2984(Kyunggijarae 5)
○ Analysis of genetic variation in mungbean and adzuki bean germplasms using genotyping-by-sequencing
○ Development of DNA markers linked to agronomic traits and identification of candidate genes involved in these traits based on translational genomics of leguminous crops

□ Results
○ De novo assembly using PacBio long read sequencing of mungbean cv. VC1973A: A total of 37 Gb (68.2x coverage of the estimated genome size) generated by PacBio were assembled into 1,588 contigs. The contigs were assembled into 330 scaffolds with an N50 of 5.2 Mb, which is three times higher than that of the contigs from the previous assembly. The ultrahigh-density genetic linkage map was constructed to anchor the scaffolds onto 11 pseudochromosomes, covering 475 Mb.
○ Mungbean ultrahigh-density genetic linkage map: we re-sequenced 187 RILs derived from VC1973A (Sunwhadokdu) X V2984(Kyunggijarae 5) at 14x sequencing depth. The 980 SNP markers were used to construct the high-density genetic likage map for reference genome assembly and QTL identification in mungbean.
○ QTL identification of agronomic traits: we identified the QTLs associated with synchronous pod maturity, height, first flowering time, branch number and nod number using the ultrahigh-density genetic linkage map of the RIL population of VC1973A(Sunwhadokdu) X V2984 (Kyunggijarae 5).
○ Relationshop of mungbean inflorescence development with synchronous pod maturity: mungbean generally shows a compound raceme inflorescence architecture. We discovered a unique mungbean genotype 'Binh khe D.X.‘ having a simple raceme inflorescence architecture, similar to that of Arabidopsis.
Mungbean continuously generates lateral branches and peduncles during maturity. It is positively related with seed yield but is one of factors responsible for non-synchronous pod maturity.
○ Genome-wide association analysis of major agronomic traits in mungbean: we performed genotyping-by-sequencing (GBS) for 222 mungbean accessions. To evaluate synchronous pod maturity, we planted 10 seeds per accession. Five plants of each accession were harvest every week 65 days after sowing and the remaining five plants were harvested at once 121 days after sowing. In addition, we investigated days to flower (DF), days to maturity(DM), days to pod formation (DPF), the weight of 100 seeds(SDWT100), the average number of seeds in a pod (S_POD),cumulative total yield (CUMPOD), maximum harvest (C17), the proportion of C17 to CUMPOD (C17_TOT), the length of time when the plants could produce a large number of pods(PRODAY), final yield considered as the number of pods obtained from the remaining plants by a single harvest (F_YLD),and the ration between F_YLD and CUMPOD (F_YLD_TOT).
Genome Association and Prediction Integrated Tool (GAPIT) and Trait Analysis by aSSociation, Evolution and Linkage (TASSEL) detected 98 and 92 loci linked to the agronomic traits,respectively.
○ Genome-wide alternative splicing profiling in mungbean: To assess the prevalence of AS in mungbean, we analyzed whole-genome RNA sequencing data from root, leaf, flower, and pod tissues, and found that at least 37.9% of mungbean genes are subjected to AS. The number of AS transcripts exhibited a strong correlation with exon number, and thus resembled a uniform probabilistic event rather than a specific regulatory function. However, alternative donor and acceptor AS events tended to occur at multiples of three nucleotides (i.e., the codon length) from the main splice site.

□ Expected Contribution
○ Development of DNA markers associated with useful traits using the mungbean reference genome sequence improved in both quailty and quantity and the ultrahigh-density genetic linkage map
○ Advancement of genomics-assisted breeding for mungbean improvement through identification of genes controlling agronomic traits based on QTLs linked to those traits
○ Mungbean is lacking a lot of trait improvement and breeding relative to soybean. Mungbean reference genome sequence with high-quality and high-level completion would be a powerful tools for genetic and molecular studies of many agronomic traits and breeding.
○ Suggestion of novel index to evaluate non-synchronous pod maturity in mungbean and improvement of synchronous pod maturity trait for high-yielding and labour-saving

( 출처: SUMMARY 7p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국 문 요 약 문 ... 5
• Summary ... 7
• 목차 ... 9
• 제 1 장 연구 개발 과제의 개요 ... 10
• 제1절 연구 개발 목적 ... 10
• 제2절 연구 개발의 필요성 ... 10
• 제3절 연구 개발 범위 ... 12
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 14
• 제1절 국내 연구 현황 ... 14
• 제2절 국외 연구 현황 ... 14
• 제 3 장 연구 수행 내용 및 결과 ... 16
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 64
• 제1절 : 목표대비 달성도 ... 64
• 제2절 : 정량적 성과(논문게재, 특허출원, 기타)를 기술 ... 65
• 제 5 장 연구 결과의 활용 계획 ... 66
• 제 6 장 연구 과정에서 수집한 해외 과학 기술 정보 ... 66
• 제 7 장 연구 개발 결과의 보안 등급 ... 67
• 제 8 장 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 67
• 제 9 장 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 68
• 제 10 장 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 69
• 제 11 장 기타사항 ... 70
• 제 12 장 참고문헌 ... 70
• 끝페이지 ... 72