KR20120124945A - Primer Set for Discerning Flowering Type in Brassica and Method for Discerning Using the Same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배추(Brassica) 속 식물의 개화형 판별용 프라이머 세트 및 이를 이용한 배추 속 식물의 개화형 판별 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a primer set for identifying the flowering type of a plant of the Chinese cabbage (Brassica) and a method for determining the flowering type of a plant of the Chinese cabbage using the same.
배추 속 식물의 개화형은 일반적으로 일정기간 저온에 노출 되어야 개화하는 춘화형으로 알려져 있으나, 배추 속 식물 중 유채종의 하나로 알려진 Yellow sarson이나 일본 겨자 시금치로 알려져 있는 Komatsuna 등은 저온처리 없이도 파종 후 40일 전후가 지나면 추대한다. 또한 갓 역시 품종에 따라 춘화처리가 필요한 식물로 알려져 있으나 한여름 불시추대로 수확량에 영향을 주는 경우가 있다. The flowering type of Chinese cabbage is generally known as the spring type that blooms after exposure to low temperature for a certain period of time.However, yellow sarson, which is one of the oilseed rape species, and Komatsuna, which is known as Japanese mustard spinach, are 40 days after sowing without cold treatment. It is recommended after the war. In addition, gat is also known as a plant that needs spring treatment depending on the variety, but there is a case in which it affects the yield by the midsummer.
배추 속 식물의 개화 조건과 기작은 작기와 수확량 확보에 중요한 요인이다. 또한 다양한 조합의 교배 육종을 통해 새로운 품종을 육성하는 경우 목적 형질 외에 식물 재배에 필요한 기본 형질을 판별하여 조기 선발하는 것이 매우 중요한데 개화기가 될 때까지 기다려 개화형을 판별하게 되면 육종 기간이 길어지고 이에 따른 노력 및 비용이 증가하는 문제점이 있다.Flowering conditions and mechanisms of cabbage plants are important factors to ensure small size and yield. In addition, when breeding new varieties through breeding and breeding in various combinations, it is very important to select basic traits necessary for plant cultivation in addition to the target traits and select them early. If you wait until the flowering period to determine the flowering type, the breeding period becomes longer. There is a problem that increases the effort and cost.
본 발명은 배추 속 식물의 개화형을 춘화형과 비춘화형으로 구분하여 주는 마커를 개발함으로써 배추 속 식물의 생육 초기에 이를 판별하여 재배 작형 예측 및 선발에 이용하고자 한다.The present invention is to develop a marker that distinguishes the flowering type of Chinese cabbage plants into spring and non-spring types to determine the early growth of Chinese cabbage plants and to use them for predicting and selecting cultivation types.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 서열번호 3 및 서열번호 4의 핵산서열을 갖는 프라이머를 포함하는 배추(Brassica) 속 식물의 개화형 판별용 프라이머 세트를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a primer set for identifying the flowering type of a plant of the Chinese cabbage (Brassica) comprising a primer having a nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4.
또한 본 발명은 서열번호 3 및 서열번호 4의 핵산서열을 갖는 프라이머를 포함하는 프라이머 세트를 이용하여 배추 속 식물로부터 추출한 DNA를 PCR 증폭하여 증폭산물의 크기를 확인하는 단계를 포함하는 배추(Brassica) 속 식물의 개화형 판별 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention by using a primer set comprising a primer having a nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4 Chinese cabbage (Brassica) comprising the step of PCR amplifying DNA extracted from the plant in the Chinese cabbage amplification product It provides a flowering type discrimination method of the genus plant.
또한 본 발명은 서열번호 3 및 서열번호 4의 핵산서열을 갖는 프라이머를 포함하는 프라이머 세트를 포함하는 배(Brassica)추 속 식물의 개화형 판별용 키트를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a kit for identifying the flowering type of the genus (Brassica) plant comprising a primer set comprising a primer having a nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4.
본 발명에 의하면 배추 속 식물의 개화 생리를 생육 초기에 예측할 수 있어 배추 속 식물의 교배 육종 및 채종 재배 시 유용하게 이용될 수 있다.According to the present invention, the flowering physiology of the cabbage plant can be predicted at the early stage of growth, and thus it can be usefully used for breeding and breeding of the cabbage plant.
도 1은 춘화형 및 비춘화형 배추의 파종 후 85일째의 사진을 나타낸다.
도 2는 배추 아종간 BrPRR1b 유전자의 핵산서열 비교 분석 결과를 나타낸다. 본 발명에 따른 프라이머 세트의 증폭 위치는 붉게 나타내었다.
도 3은 본 발명에 따른 프라이머 세트를 이용한 배추 22 아종의 PCR 분석 결과를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 프라이머 세트를 이용한 47종의 배추 속 식물의 PCR 분석 결과를 나타낸다.1 shows photographs 85 days after sowing of spring and non-spring cabbages.
Figure 2 shows the result of comparative nucleic acid sequence analysis of BrPRR1b gene between cabbage subspecies. The amplification sites of the primer sets according to the invention are shown in red.
Figure 3 shows the results of PCR analysis of 22 Chinese cabbages using the primer set according to the present invention.
Figure 4 shows the PCR analysis results of 47 kinds of Chinese cabbage plants using the primer set according to the present invention.
본 발명은 서열번호 3 및 서열번호 4의 핵산서열을 갖는 프라이머를 포함하는 배추(Brassica) 속 식물의 개화형 판별용 프라이머 세트를 제공한다.The present invention provides a primer set for flowering type determination of plants of the genus Cabras (Brassica) comprising a primer having a nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4.
상기 서열번호 3 및 서열번호 4의 핵산서열을 갖는 프라이머는 각각 배추 아종 내에 보존된 BrPRR1b 유전자의 특이 영역을 증폭시키기 위한 정방향(vernal_marker_L) 및 역방향(vernal_marker_R) 프라이머로서, 상기 프라이머 세트는 배추 아종을 포함하여 다양한 배추(Brassica) 속 식물의 개화형을 판별하는 마커로서 이용 가능하다.The primers having the nucleic acid sequences of SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4 are forward (vernal_marker_L) and reverse (vernal_marker_R) primers for amplifying specific regions of the BrPRR1b gene conserved in the cabbage subspecies, respectively, and the primer set comprises a cabbage subspecies. It can be used as a marker to determine the flowering type of plants of various Chinese cabbage (Brassica).
본 발명은 배추 속 식물의 생체시계 유전자인 BrPRR1a와 BrPRR1b 중 BrPRR1b 유전자가 배추 아종 내에서 변이를 보였고 상기 변이형에 따라 개화형이 구별되는 것을 발견함으로써 완성되었다. 하기 실시예를 통하여 알 수 있듯이, 개화를 위해 일정기간(약 45일)의 저온처리가 필요한 춘화형과 장일 조건이 되면 발아 후 약 40일 내에 개화하는 비춘화형으로 알려진 배추 아종의 BrPRR1b 유전자의 핵산서열을 비교한 결과, 춘화형의 경우 BrPRR1b 유전자 내의 핵산서열에 약 46bp의 결손(deletion) 영역이 존재함을 확인하였다. 이에 상기 결손 영역을 증폭할 수 있는 프라이머 세트를 디자인하여 PCR 증폭을 수행한 결과, 춘화형에서는 짧은 PCR 밴드를, 비춘화형에서는 상대적으로 긴 PCR 밴드를 얻었다. 또한 상기 프라미어 세트는 배추 아종 뿐만 아니라 배추과에 속하는 양배추, 갓, 브로콜리 및 유채의 개화형 판별에도 적용될 수 있음을 확인하였다.The present invention was completed by finding that the BrPRR1b genes of BrPRR1a and BrPRR1b, which are the biological clock genes of Chinese cabbage plants, showed mutations in the cabbage subspecies, and flowering types were distinguished according to the above variants. As can be seen through the following examples, the nucleic acid of the BrPRR1b gene of the cabbage subspecies known as the non-aging type that blooms in about 40 days after germination if the spring and long-term conditions require low-temperature treatment for a certain period (about 45 days) for flowering. As a result of comparing the sequences, it was confirmed that there was a deletion region of about 46 bp in the nucleic acid sequence in the BrPRR1b gene in the case of the spring type. As a result of designing a primer set capable of amplifying the defective region, PCR amplification resulted in a short PCR band in the spring type and a relatively long PCR band in the non-spring type. In addition, it was confirmed that the primer set can be applied not only to cabbage subspecies but also to the flowering type discrimination of cabbage, mustard, broccoli and rapeseed belonging to the cabbage family.
따라서 본 발명은 서열번호 3 및 서열번호 4의 핵산서열을 갖는 프라이머를 포함하는 프라이머 세트를 이용하여 배추 속 식물로부터 추출한 DNA를 PCR 증폭하여 증폭산물의 크기를 확인하는 단계를 포함하는 배추(Brassica) 속 식물의 개화형 판별 방법을 제공한다.Therefore, the present invention uses a primer set comprising a primer having a nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4 Chinese cabbage (Brassica) comprising the step of PCR amplifying DNA extracted from the plant in the Chinese cabbage amplification product It provides a flowering type discrimination method of the genus plant.
상기 프라이머 세트를 이용하여 PCR 증폭을 수행한 결과, 451bp의 긴 PCR 밴드만 확인되면 비춘화형 식물이고, 422bp의 짧은 PCR 밴드가 확인되면 춘화형 식물인 것으로 판별할 수 있다.As a result of PCR amplification using the primer set, if only a long PCR band of 451 bp is identified, it is an unspringed plant, and if a short PCR band of 422 bp is identified, it can be determined to be a spring plant.
배추 속 식물로부터 DNA를 추출하는 방법 및 추출한 DNA를 PCR 증폭하는 방법은 당업계에 공지된 통상적인 방법에 의해 수행될 수 있으며, 이는 당업자에 의해 적절히 선택될 수 있다.The method of extracting DNA from the cabbage plants and the method of PCR amplifying the extracted DNA may be performed by conventional methods known in the art, which may be appropriately selected by those skilled in the art.
배추 속 식물로부터 추출한 DNA를 PCR 증폭하여 증폭산물의 크기를 확인하는 방법도 당업계에 공지된 통상적인 방법에 의해 수행될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따르면 PCR 증폭된 DNA 산물의 크기를 전기영동을 통하여 확인하였으나, 이는 당업자에 의해 적절히 선택될 수 있다.PCR amplification of the DNA extracted from the plant in the Chinese cabbage to determine the size of the amplification product can also be carried out by a conventional method known in the art, according to an embodiment of the present invention, the size of the PCR amplified DNA product Although confirmed through electrophoresis, it can be appropriately selected by those skilled in the art.
또한 본 발명은 서열번호 3 및 서열번호 4의 핵산서열을 갖는 프라이머를 포함하는 프라이머 세트를 포함하는 배추(Brassica) 속 식물의 개화형 판별용 키트를 제공한다.The present invention also provides a kit for identifying the flowering type of a plant of the genus Cabras (Brassica) comprising a primer set comprising a primer having a nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4.
본 발명에 따른 배추 속 식물의 개화형 판별용 키트는 상기 프라이머 세트 외에도 반응완충용액, DNA 중합효소, dNTPs, 안정화제 등을 비롯하여 시료 내에서 배추 속 식물의 개화형을 판별하기 위해 필요한 모든 생물학적 또는 화학적 시약, 사용설명서 등을 포함할 수 있다. 이러한 키트의 다른 구성은 당업자에 의하여 적절히 선택될 수 있다.
Kit for determining the flowering type of the cabbage plant according to the present invention is any biological or necessary for determining the flowering type of the cabbage plant in the sample, including the reaction buffer solution, DNA polymerase, dNTPs, stabilizers, etc. in addition to the primer set Chemical reagents, instructions for use, and the like. Other configurations of such kits may be appropriately selected by those skilled in the art.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 다만 하기의 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples. However, the following examples are intended to illustrate the contents of the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the following examples. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.
실시예Example 1: 식물재료 및 1: plant material and DNADNA 추출 extraction
표 1에 개시한 바와 같이 배추 아종 43 종, 배추 속 식물(브로콜리, 양배추, 갓, 영산유채) 및 애기장대를 실험에 사용하였다. 1번부터 30번의 배추 아종 30종의 종자는 네덜란드 유전자원 센터(Centre for Genetic Resources, the Netherlands, http://www.cgn.wur.nl/UK)에서 분양받았으며, 34번부터 45번은 동부한농종묘에서 분양받았고, 31번, 32번, 33번 및 48번은 농촌진흥청이 보유한 종자를 이용하였다. 이미 개화형이 알려진 식물의 경우 표 1에 알려진 개화형도 표시하였다.As shown in Table 1, 43 species of cabbage subspecies, cabbage plants (broccoli, cabbage, gat, young rapeseed) and Arabidopsis were used in the experiment. Thirty seeds of
상기 식물들의 종자를 파종하여 본엽이 3-5장 정도 되었을 때 잎과 줄기를 채취하였다. 채취한 잎과 줄기를 마쇄한 후 Kim et al. 2006. A sequence-tagged linkage map of Brassica rapa. Genetics 174:29-39 에 개시된 방법으로 게놈 DNA 를 추출하고 농도를 50 ng/ml로 희석하였다.The seeds of the plants were sown and leaves and stems were collected when the main leaves were about 3-5 sheets. After grinding the collected leaves and stems, Kim et al. 2006. A sequence-tagged linkage map of Brassica rapa. Genomic DNA was extracted by the method disclosed in Genetics 174: 29-39 and the concentration was diluted to 50 ng / ml.
실시예Example 2: 배추 2: Chinese cabbage 22아종22 subspecies 선발 및 개화 일수 조사 Selection and flowering days investigation
배추 아종 43종 중 개화 생리가 알려진 22종을 선발하여 춘화형과 비춘화형 두 그룹으로 분류하였다. 상기 배추 아종 22종을 파종한 뒤 춘화형 그룹은 파종 2주 후에 45일간 저온(4℃)에 두어 춘화처리 하였고, 비춘화형은 25℃ 온실에서 생육하였다. 상기 배추 아종 22종에 대하여 각각 파종 후부터 개화까지의 소요 일수를 측정하여 하기 표 2에 나타냈다(NS로 표기한 개체는 실험 과정 중 문제가 생겨 개화를 관찰하지 못하였다).Of the 43 cabbage subspecies, 22 species of known flowering physiology were selected and classified into two groups. After planting 22 species of Chinese cabbage, the spring-type group was subjected to spring treatment for 2 days after sowing at low temperature (4 ° C.) for 45 days, and the non-spring type was grown in a 25 ° C. greenhouse. For each of the 22 Chinese cabbage subspecies, the number of days from seeding to flowering was measured and shown in Table 2 below (the individual indicated by NS did not observe flowering due to problems during the experimental process).
실시예Example 3: 배추 아종 내 3: cabbage subspecies BrPRR1bBrPRR1b 유전자의 변이 탐색 Exploring Gene Mutations
배추 속 식물의 개화형 판별을 위한 BrPRR1b 유전자의 변이를 탐색하기 위하여, primer3(http://frodo.wi.mit.edu/primer3/)를 이용해 유전자 은행(NCBI)에 등록된 BrPRR1a와 BrPRR1b 유전자 중 BrPRR1a와 구별되는 BrPRR1b 영역을 분리할 수 있는 프라이머를 디자인하였다(표 3). In order to search for variation of BrPRR1b gene for flowering type identification of cabbage plants, among the BrPRR1a and BrPRR1b genes registered with the Gene Bank (NCBI) using primer3 (http://frodo.wi.mit.edu/primer3/) Primers were designed that can separate BrPRR1b regions that are distinct from BrPRR1a (Table 3).
상기 프라이머 세트를 이용하여 이미 개화형이 알려진 배추 아종 16종의 BrPRR1b 영역을 PCR 증폭시켰다. PCR 조건은 실시예 1에서 분리한 DNA 주형 200ng을 사용하여 95℃에서 5분 변성시킨 후 변성 95℃ 45분, 어닐링 58℃ 45분 및 신장 75℃ 1분 30초의 과정을 35 사이클 반복한 후 다시 10분간 신장시키는 조건을 적용하였다. 증폭된 PCR 밴드를 분리하여 핵산서열 분석 후 DNASTAR Lasergene7을 이용하여 multi-alignment한 후 변이 영역을 탐색하였다. Using this primer set, PCR amplification of BrPRR1b regions of 16 cabbage subspecies already known to be flowering. PCR conditions were denatured at 95 ° C for 5 minutes using 200ng of DNA template isolated in Example 1, followed by 35 cycles of denaturation at 95 ° C for 45 minutes, annealing at 58 ° C for 45 minutes, and elongation at 75 ° C for 1 minute and 30 seconds. 10 minutes extension was applied. The amplified PCR bands were separated and analyzed for nucleic acid sequences, followed by multi-alignment using DNASTAR Lasergene7, and then searched for mutant regions.
그 결과 도 2에 나타낸 바와 같이, 춘화형 배추 아종의 핵산서열에 약 33bp의 결손(deleton)영역이 존재하는 것을 확인하였다.
As a result, as shown in FIG. 2, it was confirmed that a deletion region of about 33 bp was present in the nucleic acid sequence of the spring Chinese cabbage subspecies.
실시예Example 4: 개화형 판별용 4: flowering type discrimination 프라이머primer 세트의 제작 Making of sets
상기 실시예 3에서 확인한 BrPRR1b 유전자 내의 결손 영역을 분리할 수 있는 프라이머 세트를 다음과 같이 디자인하였다(표 4).A primer set capable of separating the defective region in the BrPRR1b gene identified in Example 3 was designed as follows (Table 4).
실험예Experimental Example 1: 개화형 판별용 1: for flowering type discrimination 프라이머primer 세트의 Set of 마커로서의As a marker 이용가능성 확인 Check availability
상기 프라이머 세트를 이용하여 실시예 2의 배추 아종 22종에 대한 PCR 증폭을 수행하였다. PCR 조건은 실시예 3과 동일하게 적용하였다. 밴드의 차이를 분명히 보기 위하여 agarose 2.5%에서 확인하였다.PCR amplification was performed for 22 cabbage subspecies of Example 2 using the primer set. PCR conditions were applied in the same manner as in Example 3. In order to clearly see the difference between the bands, agarose was found in 2.5%.
그 결과 도 3에 나타난 바와 같이 밴드의 크기가 두 가지로 구분되어 비춘화형 식물의 경우에는 451bp의 긴 밴드만 나타난 반면 춘화형 식물의 경우에는 422bp의 짧은 밴드가 나타났으며, 이는 이미 실시예 2에서 확인한 각각의 식물의 개화형 정보와도 일치했다. 또한 표 1에서 개화 일수가 100일 이상인 극만추대형(WB24, WB27 및 LP04)의 경우에는 두 가지 밴드가 모두 관찰되었는데, 이를 종합하면, 451bp의 긴 밴드만 형성된 경우에는 비춘화형 식물로, 422bp의 짧은 밴드가 형성된 경우에는 춘화형 식물로 판단할 수 있다.As a result, as shown in FIG. 3, the bands were divided into two sizes, in which only 451 bp of long bands appeared in the non-spring plant, whereas 422 bp of short bands appeared in the spring plant. This also coincided with the flowering information of each plant identified in. In addition, in Table 1, both bands were observed in the case of the ultra-large giants (WB24, WB27, and LP04) having more than 100 days of flowering. If a short band is formed, it can be judged as a spring-type plant.
또한 상기 프라이머 세트를 이용하여 실시예 1의 배추 아종 43종 및 기타 배추 속 식물(브로콜리, 양배추, 갓, 영산유채)에 대해서도 PCR 증폭을 수행하였다. PCR 조건은 실시예 3과 동일하게 적용하였다.In addition, PCR amplification was performed on 43 kinds of Chinese cabbage subspecies of Example 1 and other cabbage plants (broccoli, cabbage, mustard, young rapeseed) using the primer set. PCR conditions were applied in the same manner as in Example 3.
그 결과 도 4에 나타난 바와 같이 생성물의 밴드의 크기가 두 가지로 상이하게 나타나는 것을 확인하였다. 앞선 실시예의 결과들을 종합해 볼 때, 451bp의 긴 밴드만 형성된 식물들은 비춘화형, 422bp의 짧은 밴드가 형성된 식물들은 춘화형 식물임을 알 수 있다.As a result, as shown in Figure 4 it was confirmed that the size of the band of the product is different in two ways. In sum of the results of the previous embodiment, it can be seen that plants with only a long band of 451 bp are non-spring type, plants with a short band of 422 bp are spring type plants.
<110> REPUBLIC OF KOREA <120> Primer Set for Discerning Flowering Type in Brassica and Method for Discerning Using the Same <130> P110226 <160> 4 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> BrPRR1b_L forward primer <400> 1 tttgccatga aagttggaag 20 <210> 2 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> BrPRR1b_R reverse primer <400> 2 tgagtgaaca tgatcaaaca catc 24 <210> 3 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> vernal_marker_L forward primer <400> 3 gaagaaagct gaggactctc ca 22 <210> 4 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> vernal_marker_R reverse primer <400> 4 tccaagtgat ccaaacacaa a 21 <110> REPUBLIC OF KOREA <120> Primer Set for Discerning Flowering Type in Brassica and Method for Discerning Using the Same <130> P110226 <160> 4 <170> Kopatentin 1.71 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> BrPRR1b_L forward primer <400> 1 tttgccatga aagttggaag 20 <210> 2 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> BrPRR1b_R reverse primer <400> 2 tgagtgaaca tgatcaaaca catc 24 <210> 3 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> vernal_marker_L forward primer <400> 3 gaagaaagct gaggactctc ca 22 <210> 4 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> vernal_marker_R reverse primer <400> 4 tccaagtgat ccaaacacaa a 21
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KR20140095214A (en) * | 2013-01-24 | 2014-08-01 | 가톨릭대학교 산학협력단 | Universal primer set for discrimination of Brassicaceae sp. and molecular marker comprising the same |
KR20140106068A (en) * | 2013-02-25 | 2014-09-03 | 가톨릭대학교 산학협력단 | Universal primer set COS0420 for discrimination of Brassicaceae sp. and molecular marker comprising the same |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100903706B1 (en) * | 2007-07-09 | 2009-06-23 | 대한민국 | Primer for identifying the race of chinese cabbage and use thereof |
-
2011
- 2011-05-06 KR KR1020110042904A patent/KR101255544B1/en active IP Right Grant
Cited By (6)
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KR20140095214A (en) * | 2013-01-24 | 2014-08-01 | 가톨릭대학교 산학협력단 | Universal primer set for discrimination of Brassicaceae sp. and molecular marker comprising the same |
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KR101255544B1 (en) | 2013-04-26 |
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