With the advent of the genomics era powered by DNA sequencing technologies, life science is being transformed significantly and biological research and development have been accelerated. Environmental biology concerns the relationships among living organisms and their natural environment, which constitute the global biogeochemical cycle. As sustainability of the ecosystems depends on biodiversity, examining the structure and dynamics of the biotic constituents and fully grasping their genetic and metabolic capabilities are pivotal. The high-speed high-throughput next-generation sequencing can be applied to barcoding organisms either thriving or endangered and to decoding the whole genome information. Furthermore, diversity and the full gene complement of a microbial community can be elucidated and monitored through metagenomic approaches. With regard to human welfare, microbiomes of various human habitats such as gut, skin, mouth, stomach, and vagina, have been and are being scrutinized. To keep pace with the rapid increase of the sequencing capacity, various bioinformatic algorithms and software tools that even utilize supercomputers and cloud computing are being developed for processing and storage of massive data sets. Environmental genomics will be the major force in understanding the structure and function of ecosystems in nature as well as preserving, remediating, and bioprospecting them.
Yang, Su-Jeong;Kim, Hyun-Woo;Choi, Seok-Gwan;Chung, Sangdeok;Oh, Seok Jin;Borkar, Shweta;Kim, Hak Jun
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제29권12호
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pp.1957-1968
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2019
Tetraselmis is a green algal genus, some of whose species are important in aquaculture as well as biotechnology. In algal culture, fluorescent lamps, traditional light source for culturing algae, are now being replaced by a cost-effective light-emitting diodes (LEDs). In this study, we investigated the effect of LED light of different wavelengths (white, red, yellow, and blue) on the growth of Tetraselmis suecica and its associated microbial community structures using the next-generation sequencing (NGS). The fastest growth rate of T. suecica was shown in the red light, whereas the slowest was in yellow. The highest OTUs (3426) were identified on day 0, whereas the lowest ones (308) were found on day 15 under red light. The top 100 OTUs associated with day 0 and day 5 cultures of T. suecica under the red and yellow LED were compared. Only 26 OTUs were commonly identified among four samples. The highest numbers of unique OTUs were identified at day 0, indicating the high degree of initial microbial diversity of the T. suecica inoculum. The red light-unique OTUs occupied 34.98%, whereas the yellow-specific OTUs accounted for only 2.2%. This result suggested a higher degree of interaction in T. suecica culture under the red light, where stronger photosynthesis occurs. Apparently, the microbial community associated with T. suecica related to the oxygen produced by algal photosynthesis. This result may expand our knowledge about the algae-bacteria consortia, which would be useful for various biotechnological applications including wastewater treatment, bioremediation, and sustainable aquaculture.
차세대 시퀀싱(Next generation sequencing) 기술의 발달로 여러 생물 종의 유전체 데이터를 다양한 관점에서 비교 분석한 결과를 직관적으로 해석할 수 있게 해 주는 다양한 유전체 브라우저(Genome browser)들이 활발하게 서비스되고 있다. 그러나 기존 유전체 브라우저들은 현존 생물 종의 유전체 데이터에 국한되어 있기 때문에 생물의 진화 현상에 주목하는 연구자들의 수요를 충족시키지 못하고 있다. 본 논문에서는 현존 생물 종의 유전체 데이터를 이용하여 복원된 조상 유전체 정보를 열람할 수 있게 해주는 유전체 브라우저인 AGB (Ancestral Genome Browser)를 소개한다. AGB를 이용하면 진화 과정 중에서 발생한 유전체 변이 현상을 직관적으로 빠르게 추적할 수 있다. AGB는 현재 http://bioinfo.konkuk.ac.kr/genomebrowser/에서 이용 가능하다.
Background: Adenophora triphylla var. japonica (Regel) H. Hara shows vegetative growth with radical leaves during the first year and shows reproductive growth with cauline leaves and bolting during the second year. In addition, the shape of the plant varies within the same species. For this reason, there are limitations to classifying the species by visual examination. However, there is not sufficient genetic information or molecular tools to analyze the genetic diversity of the plant. Methods and Results: Approximately 34.59 Gbp of raw data containing 342,487,502 reads was obtained from next generation sequencing (NGS) and these reads were assembled into 357,211 scaffolds. A total of 84,106 simple sequence repeat (SSR) regions were identified and 14,133 primer sets were designed. From the designed primer sets, 95 were randomly selected and were applied to the genomic DNA which was extracted from five plants and pooled. Thirty-nine primer sets showing more than two bands were finally selected as SSR markers, and were used for the genetic relationship analysis. Conclusions: The 39 novel SSR markers developed in this study could be used for the genetic diversity analysis, variety identification, new variety development and molecular breeding of A. triphylla.
Park, Wonseo;Yoo, Jayeon;Oh, Sangnam;Ham, Jun-sang;Jeong, Seok-geun;Kim, Younghoon
한국축산식품학회지
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제39권4호
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pp.585-600
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2019
Gouda cheese, one of most popular cheeses in the Korea, has been produced from only pasteurized milk in Korean dairy farms. Recently, it has become legally possible to produce ripened cheese manufactured with raw milk in Korea. In the present study, we investigated the physico-chemical and microbiological characteristics of Gouda cheese manufactured with raw (R-GC) or pasteurized milk (P-GC) during manufacturing and ripening. Particularly, this study characterized the bacterial community structure of two cheese types, which are produced without pasteurization during ripening based on next generation sequencing of 16S rRNA gene amplicons. During ripening, protein and fat content increased slightly, whereas moisture content decreased in both P-GC and R-GC. At the 6 wk of ripening, R-GC became softer and smoother and hence, the values of hardness and gumminess, chewiness in R-GC was lower than that of P-GC. Metagenomic analysis revealed that the bacterial genera used a starter cultures, namely Lactococcus and Leuconostoc were predominant in both P-GC and R-GC. Moreover, in R-GC, the proportion of coliform bacteria such as Escherichia, Leclercia, Raoultella, and Pseudomonas were detected initially but not during ripening. Taken together, our finding indicates the potential of manufacturing with Gouda cheese from raw milk and the benefits of next generation sequencing for microbial community composition during cheese ripening.
코로나19가 창궐한 후 임상병리사(medical technologists, MT)가 병원에서 PCR 검사를 수행하고 있을 뿐만 아니라 차세대 염기서열분석(next-generation sequencing, NGS)도 수행한다는 사실을 일반적으로 알고 있다. 하지만, 많은 사람들은 유전자검사 분야에 대한 임상병리사의 업무로 의료법에 명시되어 있지 않다는 사실을 인지하지 못하고 있는 실태이다(MT 72.5%, N=200; 학생 62.8%, N=123). 이러한 이유로, NGS에 대한 임상병리사의 업무 적절성을 검증하기 위해서 온라인 설문지를 작성하도록 설계하여 설문조사 결과를 분석하였다. NGS가 포함된 유전분야에 대한 임상병리사의 업무범위에 대한 법제화가 필요하다(MT 99.5%, N=200, 학생 86.8%, N=123)고 나타났다. 그리고 임상병리사 국가면허시험 문제은행에 세포유전학 및 분자유전학 관련 임상유전학 문항이 모두 포함돼야 한다(MT 97.5%, N=200; 학생 72.3%, N=123)고 조사되었다. 이러한 조사를 바탕으로 임상병리학 분야의 발전을 위해 임상병리사와 학생 모두를 위한 유전자 교육 및 법제화를 위해 대한임상병리사협회는 교수협의회와 적극 협력할 필요가 있겠다.
Kim, Young Hee;Lim, Boa;Lee, Jeung Min;Hong, Jin Young;Kim, Soo Ji;Park, Ji Hee
보존과학회지
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제37권4호
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pp.357-361
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2021
In order to determine the changes in microbial community due to termites, soil microorganisms surrounding the termites were investigated. First, bacterial communities from soil with termites collected at Seonamsa temple, Suncheon city, Korea were compared by next-generation sequencing (NGS, Illumina Miseq). The bacterial composition of soil from Daeungjeon without termites and the soil from Josadang, Palsangjeon, and Samjeon with termites were compared. Next, the bacterial composition of these soils was also compared with that of humus soil cultured with termites. A total high-quality sequences of 71,942 and 72,429 reads were identified in Seonamsa temple's soil and humus soil, respectively. The dominant phyla in the collected Seonamsa temple's soil were Proteobacteria (27%), Firmicutes (24%) and Actinobacteria (21%), whereas those in the humus soil were Bacteriodetes (56%) and Proteobacteria (37%). Using a two-dimensional plot to explain the principal coordinate analysis of operational taxonomic unit compositions of the soil samples, it was confirmed that the samples were divided into soil with and without termites, and it was especially confirmed that the Proteobacteria phylum was increased in humus soil with termites than in humus soil without termites.
Jongsun PARK;Yunho YUN;Hong XI;Woochan KWON;Janghyuk SON
식물분류학회지
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제53권3호
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pp.181-200
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2023
Owing to the rapid development of sequencing technologies, more than 1,000 plant genomes have been sequenced and released. Among them, 69 Korean plant taxa (85 genome sequences) contain at least one whole-genome sequence despite the fact that some samples were not collected in Korea. The sequencing-by-synthesis method (next-generation sequencing) and the PacBio (third-generation sequencing) method were the most commonly used in studies appearing in 65 publications. Several scaffolding methods, such as the Hi-C and 10x types, have also been used for pseudo-chromosomal assembly. The most abundant families among the 69 taxa are Rosaceae (10 taxa), Brassicaceae (7 taxa), Fabaceae (7 taxa), and Poaceae (7 taxa). Due to the rapid release of plant genomes, it is necessary to assemble the current understanding of Korean plant species not only to understand their whole genomes as our own plant resources but also to establish new tools for utilizing plant resources efficiently with various analysis pipelines, including AI-based engines.
최근 차세대염기서열해독법(Next Generation Sequencing, NGS)의 급속한 발전에 힘입어, 다양한 가축 종에 대한 전장유전체 수준의 해독 및 분석 연구수행이 가능하게 되었다. 소의 경우 현재 한우, 칡소, 흑우, 제주흑우 4품종의 재래소가 국제연합식량농업기구 가축다양성 정보시스템에 등록돼 있는 상태이다. 이러한 재래유전자원은 최근 NGS 기술을 이용 전장유전체에 걸친 대용량의 단일염기다형성 정보를 얻는데 성공하였으며, 또한 한국 재래소품종이 유럽기원의 소 품종들과 유전학적으로 차이가 있다는 점이 밝혀졌다. 또한 소 유전체학 분야에서 이 NGS의 응용은 유전체의 구조적 변이 특히 종전 대용량으로 정확한 발굴이 어려웠던 전장유전체에 널리 퍼진 복제수변이의 발굴에 성공적으로 적용되었다. 이러한 일련의 성공에도 불구하고 최근 NGS를 이용한 연구는 내재적인 한계점이 있었는데, 이는 연구 당시 고가의 연구비용 및 분석의 난해함으로 인해 각 대표 소 품종의 단수 또는 소수 개체에 대해서만 적용되었다는 점이 그 대표적 예라 할 수 있을 것이다. 즉, NGS에서 파생된 데이터의 보다 정확한 생물학적 의의를 찾기 위해서는 추가 실험적 검증과 더불어 면밀한 해석이 필요하다는 점을 시사하는 것이다. 최근 차세대염기서열 해독 비용이 지속으로 하락하고 있으며, 이는 단수개체가 아닌 집단수준에서의 NGS 적용이 가능해 짐에 따라 다양한 집단유전체학적 이론이 접목된 연구가 가능해지고 있다. 현재 국내 재래소 품종에 대한 집단수준에서의 연구는 극히 미흡한 상태이나, 이러한 상황은 최근 고밀도 칩, 차세대염기서열 자료와 같은 대용량 유전정보를 생산, 분석 중에 있어 재래가축에 대한 집단수준에서의 연구가 일부 해소될 것으로 기대된다.
한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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pp.58-58
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2017
The advent of next generation sequencing technology has elicited plenty of sequencing data available in agriculturally relevant plant species. For most crop species, it is too expensive to obtain the whole genome sequence data with sufficient coverage. Thus, many approaches have been developed to bring down the cost of NGS. Genotyping-by-sequencing (GBS) is a cost-effective genotyping method for complex genetic populations. GBS can be used for the analysis of genomic selection (GS), genome-wide association study (GWAS) and constructing haplotype and genetic linkage maps in a variety of plant species. For efficiently dealing with plant GBS data, the TASSEL-GBS pipeline is one of the most popular choices for many researchers. TASSEL-GBS is JAVA based a software package to obtain genotyping data from raw GBS sequences. Here, we describe application of GBS and bioinformatics pipeline of TASSEL-GBS for analyzing plant genetics data.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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