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Kafe 바로가기주관연구기관 | 국립농업과학원 National Institute of Agricultural Sciences |
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연구책임자 | 김정선 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2021-12 |
과제시작연도 | 2021 |
주관부처 | 농촌진흥청 Rural Development Administration(RDA) |
과제관리전문기관 | 농촌진흥청 Rural Development Administration |
등록번호 | TRKO202200009150 |
과제고유번호 | 1395067428 |
사업명 | 포스트게놈신산업육성을위한다부처유전체사업(R&D)(농진청) |
DB 구축일자 | 2022-09-10 |
키워드 | 배추.배추아종.게놈 브라우저.게놈 해독.GBS 유전지도.Brassica rapa.Brassica rapa subspecies.Genome Browser.Genome sequencing.GBS linkage map. |
연구개발 목표 및 내용
최종 목표
다배체 배추 아종 유전체 해독 및 배추속 유전체 활용 지원을 통해 김치종주국 위상 제고
전체 내용
○ B. rapa ssp. pekinensis var Chiifu 401-42 계통 리시퀀싱
○ 배추 2개 아종 유지배추(B. rapa ssp tricolaris var LP08)과 박쵸이 배추(B. rapa ssp chinensis var LP21) 핵 해독 및 스캐폴드 조립
○ AB 제놈 해독소재 선정 및 유전체 해독
- (해독소재) 엽색이 녹색이며, 모
연구개발 목표 및 내용
최종 목표
다배체 배추 아종 유전체 해독 및 배추속 유전체 활용 지원을 통해 김치종주국 위상 제고
전체 내용
○ B. rapa ssp. pekinensis var Chiifu 401-42 계통 리시퀀싱
○ 배추 2개 아종 유지배추(B. rapa ssp tricolaris var LP08)과 박쵸이 배추(B. rapa ssp chinensis var LP21) 핵 해독 및 스캐폴드 조립
○ AB 제놈 해독소재 선정 및 유전체 해독
- (해독소재) 엽색이 녹색이며, 모용이 적고, 개화형이 늦은 갓 계통에 대한 소포자 배양으로 고정한 자원 선정
- 핵제놈 해독 및 스캐폴드 조립
- 세포소기관(엽록체, 미토콘드리아) 분석
- Gene annotation: 갓 조질벽 완전장 전사체 분석하여 활용
- 경상과제에서 추진한 GBS SNPs를 갓 스캐폴드 연계하여 유전지도 작성
- 슈도멀리큘 작성하여 갓 유전체 해독 완성
○ NABIC 내 배추속 작물 유전체 통합브라우저 구축
- JBrowse, html, php 및 mySQL 을 사용하여, 배추속 작물 Genome browser 구축 (A, B, C, AB, AC genome)
- 비교 유전체 시각화 인터페이스 구축
- 핵형 분석 시각화 인터페이스 구축
○ 배추속 작물 유전체 조립 기술 및 평가 지원
○ 배추속 작물 유전체 진화적 경로 탐색
연구개발성과
< 정성성과 >
○ 배추 레퍼런스, 지부(78X) 장거리 염기서열 분석과 Hi-C 유사분석 Bionano mapping 분석, 64개 스캐폴드 작성, 11.77%의 gap 영역 조립 불가
- Seqel 3개 cell 분석하여, 510개 스캐폴드, 380.72 Mb 조립
○ 아종 박초이(46X), 유지배추(42X) 염기서열 분석 및 박초이배추 680개 367Mb 조립, 유지배추 706개 컨티그 작성, 312 Mb 조립 정보 제공
○ 갓 해독 소재 장거리 염기서열 분석 및 유전체 조립: filter filter 전 99.3Gb (N50 29.3Kb), filter 후 99.3Gb (N50 25.2Kb), 평균길이 15.1Kb 시퀀스 생산. Falcon-unzip 어셈블러로 945개 contigs, 882.4Mb 조립
○ 장거리서열기반 시퀀스로부터 엽록체, 미토콘드리아 세포 소기관 조립 및 특성 분석: 맵핑된 컨티그 활용 세포소기관 조립 및 annotation, 유연관계도 작성, CANU 1.8 프로그램 이용 여수돌산갓 미토콘드리아 219,789 bp, 엽록체 153,483 bp 조립 완료
○ 유엽, 성엽, 꽃잎, 수술, 암술, 꽃줄기, 꽃받침, 꽃봉오리, 뿌리, 기내뿌리 등 다양한 조직에서 RNA를 분리하여 Iso-seq 분석 완료
○ 배추, 배추아종 2종, 갓 유전체 gene annotation: 조직별 RNA sequencing과 유사 게놈 블라스트 등으로 분석하여, 유니크 gene 모델을 구축하였다. 배추(52,732), 박초이(44,744), 유지배추(41,799), 돌산갓(99,305)개 유전자가 확인
○ 배추, 배추아종 2종, 갓 유전체 리핏 유전체 분석: 리핏매스크와 리핏모델러를 활용하여 배추종과 갓의 리핏을 분석함. 유전체내 repeat 분포율은 돌산갓 50.48% > 박초이 49.42% > 지부 46.29% > 유지배추 44.42% 순임
○ 경상과제에서 추진한 GBS SNPs를 스캐폴드 연계하여 유전지도 작성: 4,694 SNPS 유전분리비에서 재조환이 일어난 유전분리비를 이용하여, 총 1,151개 유전자 좌를 18개 염색체에 맵핑하였고, 총 유전거리 2,054.35cM 유전거리 genetic map 작성
○ 기보유 또는 신규 개발을 통한 A genome specific chromosome marker 개발
○ 신규 개발을 통한 B genome specific chromosome marker 개발 및 AB genome에서의 적용을 통한 확인
○ A, B, C genome specific repeat elements probe를 활용한 염색체 상에서의 위치 탐색: rDNA를 이용한 A, B, C genome에서의 위치탐색
○ A, B genome specific repeat elements probe를 활용하여 AB genome에서의 분포 조사: CentBr1+2(A genome) 및 CentBni2(B genome)을 이용한 AB genome에서 A와 B genome 구별
○ Sisymbrium irio genome repeat의 A, B, C, AB genome으로의 적용: Sisymbrium irio, A, B, C, R genome의 comparative cytogenetic analysis 수행
○ 양배추, 갓 GBS 맵핑에서 2곳 이상 지원된 스캐폴드 염색체 위치 결정: C genome 유전 자원의 핵형분석 수행, AB genome 재배종의 핵형분석 수행
○ 스캐폴드 내 주요 마커를 이용하여 밀도있는 pseudo-chromosome 완성: 유전체 조립을 위한 genome 사이즈 특정, 한국 및 중국 AB genome 분석, A, B, AB genome에서 rDNA reduction 조사
○ 배추속 작물 유전체 브라우저 플랫폼 구축
○ 배추속 작물 유전체 조립 결과 검증
○ 배추속 작물 비교유전체학을 위한 유전체 브라우저 플랫폼 추가 개발
○ 배추속 작물 유전체 Orthologous gene set 구축 및 기능 규명
○ 배추속 작물 유전체 조립 결과 검증 (계속)
○ 비교 핵형 분석결과에 대한 유전체 브라우저 플랫폼 추가 개발
○ 배추속 작물에 대한 진화경로 탐색 및 Gene family 확장 축소 분석
○ 배추속 작물 유전체 조립 결과 검증 (계속)
○ 신규 다배체 배추 아종 유전체에 대한 유전체 브라우저 플랫폼에 추가 업데이트 등록
○ 농업 중요 형질 관련 전사체 및 변이체에 대한 유전체 브라우저 플랫폼 추가 개발
○ 갓 전사체 및 변이체 데이터 생산 및 만추대성 관련 변이 발굴 및 특이발현유전자 발굴
○ Glucosinolate 생합성 경로 정보 분석
< 정량성과 >
1_SCI: 4건
1) Influence of genotype on Hihg Glucosinolate Synthesis lines of Brassica. rapa. 2021. Int. J. Mol. Sci. 22, 7301. (영향력지수 74.2)
2) Draft Genome Assembly and Transcriptome Dataset for European Turnip (Brassica rapa L. ssp. rapifera), ECD4 Carrying Clubroot Resistance. Fontier in Genetics, volume 12, Article 651298 (영향력 지수 58.86)
3) Anti-Carcinogenic Glucosinolates in Cruciferous Vegetables and Their Antagonistic Effects on Prevention of Cancers (영향력 지수 72.41)
4) Cytomolecular Analysis of Repetitive DNA Provides Insight into the Chromosome Structure of Sisymbrium irio. Horticulture, Environment, and Biotechnology, 63(2) (영향력 지수 74,28), 2022년 4월게재 예정
2_비SCI: 1건
1) Comperative Molecular cytogenetic Analysis of Ribosomal DNAs Distribution in Brrassica Species, 2021, 한국육종학회지 63(2) (영향력지수 71.41)
3_산업재산권 출원 6건
1) 신품종 배추 및 이의 종자 (BrYSP_DH_005)
2) 신품종 배추 및 이의 종자 (BrYSP_DH_014)
3) 신품종 배추 및 이의 종자 (BrYSP_DH_016)
4) 신품종 배추 및 이의 종자 (BrYSP_DH_017)
5) 신품종 배추 및 이의 종자 (BrYSP_DH_026)
6) 신품종 배추 및 이의 종자 (BrYSP_DH_043)
연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 배추 표준유전체를 개선하여 정확한 유전자를 예측하여 다른 배추 아종, 양배추 및 브로콜리, 유채, 갓 유전체 연구 기반 확보
○ 배추과 작물에 대한 진화 경로 탐색으로 배추과 작물 특성 유전자 발굴을 통한 원천기술 확보
○ 배추속 작물의 유전체 기반 분자육종 연구에 유전체, 전사체, 유전자정보, 유전지도, 표현형 정보 등을 활용할 수 있는 유전체 육종 지원 정보 집대화 기반 구축
(출처 : 요약문 2p)
과제명(ProjectTitle) : | - |
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