• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.276-276
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• 2013

Here we report an integrated microdevice consisting of an efficient passive mixer, a magnetic separation chamber, and a capillary electrophoretic microchannel in which DNA barcode assay, target pathogen separation, and barcode DNA capillary electrophoretic analysis were performed sequentially within 30 min for multiplex pathogen detection at the single-cell level. The intestine-shaped serpentine 3D micromixer provides a high mixing rate to generate magnetic particle-pathogenic bacteria-DNA barcode labelled AuNP complexes quantitatively. After magnetic separation and purification of those complexes, the barcode DNA strands were released and analyzed by the microfluidic capillary electrophoresis within 5 min. The size of the barcode DNA strand was controlled depending on the target bacteria (Staphylococcus aureus, Escherichia coli O157:H7, and Salmonella typhimurium), and the different elution time of the barcode DNA peak in the electropherogram allows us to recognize the target pathogen with ease in the monoplex as well as in the multiplex analysis. In addition, the quantity of the DNA barcode strand (~104) per AuNP is enough to be observed in the laser-induced confocal fluorescence detector, thereby making single-cell analysis possible. This novel integrated microdevice enables us to perform rapid, sensitive, and multiplex pathogen detection with sample-in-answer-out capability to be applied for biosafety testing, environmental screening, and clinical trials.

• ALGAE
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• 제35권3호
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• pp.293-301
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• 2020

The applications of DNA barcoding have a wide range of uses, such as in taxonomic studies to help elucidate cryptic species and phylogenetic relationships and analyzing environmental samples for biodiversity monitoring and conservation assessments of species. After obtaining the DNA barcode sequences, sequence similarity-based homology analysis is commonly used. This means that the obtained barcode sequences are compared to the DNA barcode reference databases. This bioinformatic analysis necessarily implies that the overall quantity and quality of the reference databases must be stringently monitored to not have an adverse impact on the accuracy of species identification. With the development of next-generation sequencing techniques, a noticeably large number of DNA barcode sequences have been produced and are stored in online databases, but their degree of validity, accuracy, and reliability have not been extensively investigated. In this study, we investigated the extent to which the amount and types of erroneous barcode sequences were deposited in publicly accessible databases. Over 4.1 million sequences were investigated in three largescale DNA barcode databases (NCBI GenBank, Barcode of Life Data System [BOLD], and Protist Ribosomal Reference database [PR2]) for four major DNA barcodes (cytochrome c oxidase subunit 1 [COI], internal transcribed spacer [ITS], ribulose bisphosphate carboxylase large chain [rbcL], and 18S ribosomal RNA [18S rRNA]); approximately 2% of erroneous barcode sequences were found and their taxonomic distributions were uneven. Consequently, our present findings provide compelling evidence of data quality problems along with insufficient and unreliable annotation of taxonomic data in DNA barcode databases. Therefore, we suggest that if ambiguous taxa are presented during barcoding analysis, further validation with other DNA barcode loci or morphological characters should be mandated.

• Animal cells and systems
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• 제16권6호
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• pp.488-497
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• 2012

A DNA barcode based on 648 bp of cytochrome c oxidase I (COI) gene aims to build species-specific libraries for animal groups. However, it is hard to recover full-length (648 bp) barcode gene from environmental fecal samples due to DNA degradation. In this study, we designed a new primer set (K_Bird), which amplifies a 226 bp fragment targeted an inner position of full-length COI barcode based on 102 species of Korean birds to improve amplification success, and we attempted to identify bird species from 39 avian fecal samples collected during 4 months from Jinan, South Korea. Simultaneously, we conducted a dietary analysis using a universal DNA mini-barcode (Uni_Minibar) from same fecal samples. In silico analysis on newly designed mini-barcode represented that genetic distances were 0.5% in species and 9.1% in genera. Intraspecific variations of 149 species out of 174 species (86%) between Korea and North America were within the threshold (5.3% threshold in this study). From environmental fecal samples collected in Jinan, we identified seven avian species, which have high similarity (99-100%) with registered COI sequences in GenBank. Eight kinds of prey species, such as moth, spider, fly, and dragonfly, were identified in dietary analysis. We suppose that our strategy applying mini-barcode for environmental fecal samples, might be a useful and convenient tool for species identification and dietary analysis for birds.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제35권6호
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• pp.574-580
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• 2020

본 연구에서는 민어과 수산물의 표준시료 DNA 염기서열을 분석한 후 DNA barcode 염기서열을 확정하고 검증한 후 시중 유통 중인 민어과 수산가공식품의 위변조 현황을 조사하였다. 표준시료의 미토콘드리아 cytochrome c oxidase subunit I유전자를 증폭한 후 증폭된 PCR 산물의 염기서열을 분석하였다. 분석결과 종 판별에 특이적인 655 bp를 선정하여 DNA barcode 염기서열로 하였다. DNA barcode information과 primer set을 이용한 진위판별 정확성을 확인한 결과 PCR 증폭은 모두 확인되었다. NCBI에 등록된 각각 어류의 유전자 염기서열과 비교하였을 때 참조기 100%, 부세 100%, 보구치 100%, 민어 100%의 상동성을 나타내어 실험에 사용된 DNA barcode information과 primer set의 정확성을 확인하였다. DNA barcode 시험법을 이용해 시중 유통되는 민어과 수산가공품 32건에 대해 조사한 결과 위변조 사례는 나타나지 않았다. 그러나 식품공전에 등재된 보구치 대신 백조기라는 일반명이 사용되고 있어 소비자에게 혼란을 야기하고 있었다. 따라서 수산가공품 원재료 표시에 일반명과 더불어 표준명 또는 학명을 표시하여야 할 것으로 판단되었다.

• 한국수학사학회지
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• 제21권2호
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• pp.103-118
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• 2008

바코드의 역사, 그 체크숫자(check digit)를 이용한 오류수정과 바코드의 현재와 미래에 대하여 조사를 하였다. 이 논문을 통하여, 현재 바코드와 관련하여 진행 중인 연구에 대한 소개와 연구방향에 대하여 약간의 제시를 하고자 한다.

• Journal of Species Research
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• 제9권4호
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• pp.413-426
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• 2020

The Euphorbiaceae family features some of the most economically important plants that are sources of foods, oils, waxes, and medicines. The accurate identification of Euphorbiaceae species is critical in sustainable utilization of plant resources. We examined 234 sequences of nrDNA ITS, cpDNA rbcL and matK loci from 20 species in Euphorbiaceae in Korea and three outgroup taxa to develop efficient DNA barcodes. The three barcode loci were successfully amplified and sequenced for all Euphorbiaceae species. nrDNA ITS locus showed the highest mean interspecific K2P distance (0.3034), followed by cpDNA matK (0.0830), and rbcL (0.0352) locus. The degree of species resolution for individual barcode loci ranged from 75% (rbcL and matK) to 80% (ITS). The degree of species resolution was not enhanced with the different combinations of three barcode loci. The combined data set of the three loci(ITS+rbcL+matK) provided 80% of species resolution. These results confirm that ITS locus, as a single barcode, is the best option for barcoding of the Euphorbiaceae in Korea.

• 대한본초학회지
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• 제29권6호
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• pp.35-43
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• 2014

Objectives : Official Arisaematis Rhizoma is described only three species, Arisaema amurnse, Arisaema erubescens, and Arisaema heterophyllum, in national Pharmacopoeia. However, other Arisaema species, Arisaema ringens, Arisaema takesimense and Arisaema serratum, also have been distributed as an inauthentic Arisaematis Rhizoma in the herbal market. To develop a reliable molecular authentication method for Arisaematis Rhizoma in species level, we analyzed DNA barcode regions using six Arisaema species. Methods : Thirty-eight samples of six Arisaema plants species (A. amurense, A. amurense f. serratum, A. heterophyllum, A. takesimense, and A. serratum) were collected from different habitate and nucleotide sequences of DNA barcode regions (rDNA-ITS, matK, and rbcL gene) were analyzed after PCR amplification. The species-specific sequences and phylogenetic relations were estimated using entire sequences of three DNA barcodes based on the analysis of ClastalW and UPGMA, respectively. Results : The comparative analysis of DNA barcode sequences were revealed inter-species specific nucleotides to distinguish the medicinal plant of Arisaema Rhizoma in species levels excluding between A. amurense and its subspecies (A. amurense f. serratum) and A. takesimense and A. serratum, respectively. However, we obtained sequence differences enough to discriminate authentic and inauthentic Arisaematis Rhizoma. Therefore, we suggest that these SNP type molecular genetic markers were an reliable method avaliable to identify official herbal medicines. Conclusions : These marker nucleotides could be useful to identify the official herbal medicines by providing definitive information that can identify original medicinal plant and distinguish from inauthentic adulterants and substitutes.

• Weed & Turfgrass Science
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• 제4권1호
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• pp.26-34
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• 2015

최근에 전 세계적으로 동물, 식물뿐만 아니라 균류, 해조류 등에서 활발하게 이용하는 DNA 바코드는 게놈 DNA의 단편을 이용해 종들 간의 DNA 변이를 발견하여 형태적 지식 없이 정확하게 종을 동정하고 분류하는 방법이다. 고등식물에서는 단일마커로 바코드 조건을 충족할 수 없어 엽록체 DNA의 rbcL과 matK 유전자를 표준마커로 이용하고 있다. 본 연구는 식물 표준 바코드마커와 핵 DNA의 ITS 부위를 이용하여 국내 벼과 식물 252 분류군 중 주로 농경지에서 발생하는 잡초 총 84분류군 403생태형을 바코드하여 데이터베이스를 구축하기 위하여 수행하였다. 바코드 결과 PCR 증폭과 염기서열 분석 성공률은 rbcL에서 가장 높았으며 matK에서 가장 낮았다. 그러나 바코드 갭과 종식별 해상력은 matK에서 가장 높았다. 80.9%의 염기서열 분석 성공률을 보인 ITS는 matK와의 조합에서 92.9% 까지 종 식별 해상력을 높일 수 있어 벼과 바코드에 매우 유용한 조합이었다. 벼과의 바코드데이터는 미국의 국립생물공학정보센터에 기탁하여 genbank 번호를 부여받아 공개하였다. 그러므로 형태적으로 동정이 어려운 벼과 잡초를 matK와 ITS 부위의 염기서열을 분석하여 미국의 국립생물공학정보센터에 기탁한 데이터와 비교함으로써 쉽고 간편하게 동정할 수 있게 되었다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제36권4호
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• pp.331-341
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• 2021

본 연구에서는 DNA barcode 시험법을 이용하여 시중 유통 중인 도미와 옥돔 수산가공식품의 위변조현황을 분석하였다. 참돔 12건, 돌돔 4건, 황돔 7건, 감성돔 2건, 나일틸라피아 7건, 옥돔 6건, 옥두어 8건 총 46건의 시료에 대해 실험을 진행하였다. 생물 종 판별에 주로 이용되는 mitochondrial DNA의 COX I (cytochrome C oxidase subunit I) 유전자 영역을 분석하여 원재료의 종을 판정하였다. NCBI에서 제공하는 BLAST Search 프로그램을 이용하여 분석된 염기서열과 NCBI에 등록된 각각 어류의 유전자 염기서열을 비교하였다. 분석 결과 염기서열 상동성(identity)이 97% 이상인 종을 원재료 종으로 판별하였다. DNA barcode 시험법을 이용해 시중 유통되는 참돔, 돌돔, 황돔, 감성돔, 나일틸라피아, 옥돔, 옥두 수산가공품 46건에 대해 조사한 결과 위변조 사례는 나타나지 않았다. 그러나 시장에서 통용되는 일반명칭과 식품공전에 기술된 표준명칭이 상이하여 소비자의 혼란을 야기할 수 있어 수산물 가공식품 표기에 일반명칭과 더불어 표준명칭 또는 학명을 같이 기술하여야 할 것으로 판단되었다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제43권1호
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• pp.82-90
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• 2016

한국에 분포하는 두릅나무과 식물 대부분은 중요한 약용 식물로 경제적인 가치가 크다. 본 연구는 분자적 방법인 엽록체 DNA 바코드 염기서열 분석을 통해 한국에 자생하고 있는 두릅나무과 식물 14종 전체의 속 및 종간 유연관계를 파악해 보고 이를 구별할 수 있는 마커를 개발하기 위해 수행되었다. 국제 생물 DNA 바코드 컨소시엄(CBOL, the Consortium for the Barcode of Life)이 DNA barcoding marker로 제안한 엽록체 DNA 7영역의 염기서열을 분석한 결과, psbA-trnH영역에서 가장 많은 삽입, 결실 및 염기치환이 나타났으며 조사된 한국의 두릅나무과 식물 14종 모두 구분 될 수 있었다. 또한 각각의 영역에서 특정 속과 종만이 지니는 특이적인 염기서열을 찾을 수 있었다. 인삼의 경우 중국삼과 한국삼의 염기서열에는 차이가 전혀 없었다. 7영역을 모두 유합하여 작성한 계통수에서는 통탈목이 특이성을 나타내며 가장 기부에 분계조를 형성하였다. 두릅나무속과 인삼속은 자매군을 형성하였고, 오갈피속 5 종 역시 서로 높은 유연관계를 나타내었다. 결론적으로 한국에 자생하는 14종의 두릅나무과 식물들이 모두 엽록체 DNA 바코드 마커 개발을 통해 동정이 가능함을 확인하였다.