Species belonging to the genus Fusarium are widely distributed and cause diseases in many plants. Isolation of fungal strains from air or cereals is necessary for disease forecasting, disease diagnosis, and population genetics [1]. Previously we showed that Fusarium species are resistant to toxoflavin produced by the bacterial rice pathogen Burkholderia glumae while other fungal genera are sensitive to the toxin, resulting in the development of a selective medium for Fusarium species using toxoflavin [2]. In this study, we have tried to elucidate the resistant mechanism of F. graminearum against toxoflavin and interaction between the two pathogens in nature. To test whether B. glumae affects the development of F. graminearum, the wild-type F. graminearum strains were incubated with either the bacterial strain or supernatant of the bacterial culture. Both conditions increased the conidial production five times more than when the fungus was incubated alone. While co-incubation resulted in dramatic increase of conidial production, conidia germination delayed by either the bacterial strain or supernatant. These results suggest that certain factors produced by B. glumae induce conidial production and delay conidial germination in F. graminearum. To identify genes related to toxoflavin resistance in F. graminearum, we screened the transcriptional factor mutant library previously generated in F. graminearum [3] and identified one mutant that is sensitive to toxoflavin. We analyzed transcriptomes of the wild-type strain and the mutant strain under either absence or presence of toxoflavin through RNAseq. Expression level of total genes of 13,820 was measured by reads per kilobase per million mapped reads (RPKM). Under the criteria with more than two-fold changes, 1,440 genes were upregulated and 1,267 genes were down-regulated in wild-type strain than mutant strain in response to toxoflavin treatment. A comparison of gene expression profiling between the wild type and mutant through gene ontology analysis showed that genes related to metabolic process and oxidation-reduction process were highly enriched in the mutant strain. The data analyses will focus on elucidating the resistance mechanism of F. graminearum against toxoflavin and the interaction between the two pathogens in rice. Further evolutionary history will be traced through figuring out the gene function in populations and in other filamentous fungi.
The molecular epidemiological characteristics of methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) isolates have demonstrated their genetic diversity and evolution. A total of 137 strains of MRSA clinical isolates was collected from Korean healthcare facility in 2007. The MRSA clinical isolates were analyzed by molecular typings (SCCmec element and agr locus typing), virule nce factor gene detections {(Panton-Valentine leukocidin (PVL), enterotoxin, exfoliative toxin and toxic shock syndrome toxin-1), and amplified fragment length polymorphism (AFLP)}. The MRSA clinical isolates were classified as SCCmec type II-agr type 1 (2 strains), type II-agr type 2 (79 strains), type III-agr type 1 (24 strains), type III-agr type 2 (2 strains), type IV-agr type 1 (27 strains), type IV-agr type 2 (2 strains), and non-typable (1 strain, agr type 3). Based on SCCmec types, SCCmec type II (95.1%) and III (88.5%) indicated higher multidrug resistance rate than SCCmec type IV (10.3%) (P<0.001). The most common enterotoxin genes were seg (83.8%), sei (83.1%), and sec (80.2%). The tst gene was present in 86 out of 137 (62.8%) MRSA isolates. All MRSA isolates were negative for PVL and exfoliative toxin genes. The combinations of toxin genes were observed in particular SCCmec types; 97.6% of SCCmec type II strains carried sec, seg, sei and tst genes, 73.0% of SCCmec type III strains carried sea gene, and 89.7% of SCCmec type IV strains carried sec, seg and sei genes. Each of the SCCmec types of MRSA isolates had distinct AFLP profile. In conclusion, SCCmec type II, agr type 1 and 2 have demonstrated to be the most common types in Korea, and the results indicated that the virulence factors are closely associated with their molecular types (SCCmec and agr types).
Deinococcus radiodurans is extremely resistant to various genotoxic conditions and chemicals. In this study, we characterized the effect of a sublethal concentration (100 ${\mu}M$) of cadmium (Cd) on D. radiodurans using a whole-genome DNA microarray. Time-course global gene expression profiling showed that 1,505 genes out of 3,116 total ORFs were differentially expressed more than 2-fold in response to Cd treatment for at least one timepoint. The majority of the upregulated genes are related to iron uptake, cysteine biosynthesis, protein disulfide stress, and various types of DNA repair systems. The enhanced upregulation of genes involved in cysteine biosynthesis and disulfide stress indicate that Cd has a high affinity for sulfur compounds. Provocation of iron deficiency and growth resumption of Cd-treated cells by iron supplementation also indicates that CdS forms in iron-sulfur-containing proteins such as the [Fe-S] cluster. Induction of base excision, mismatch, and recombinational repair systems indicates that various types of DNA damage, especially base excision, were enhanced by Cd. Exposure to sublethal Cd stress reduces the growth rate, and many of the downregulated genes are related to cell growth, including biosynthesis of cell membrane, translation, and transcription. The differential expression of 52 regulatory genes suggests a dynamic operation of complex regulatory networks by Cd-induced stress. These results demonstrate the effect of Cd exposure on D. radiodurans and how the related genes are expressed by this stress.
Lu, Zhen-Xiang;Gaudet, Denis A.;Frick, Michele;Puchalski, Byron;Genswein, Bernie;Laroche, Andre
BMB Reports
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v.38
no.4
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pp.420-431
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2005
The differentially virulent race T1 of common bunt (Tilletia tritici) was used to inoculate the wheat lines Neepawa (compatible) and its sib BW553 (incompatible) that are nearly isogenic for the Bt-10 resistance gene. Inoculated crown tissues were used to construct a suppression subtractive hybridization (SSH) cDNA library. Of the 1920 clones arrayed from the SSH cDNA library, approximately 10% were differentially regulated. A total of 168 differentially up-regulated and 25 down-regulated genes were identified and sequenced; 71% sequences had significant homology to genes of known function, of which 59% appeared to have roles in cellular metabolism and development, 24% in abiotic/biotic stress responses, 3% involved in transcription and signal transduction responses. Two putative resistance genes and a transcription factor were identified among the up regulated sequences. The expression of several candidate genes including a lipase, two non-specific lipid transfer proteins (ns-LTPs), and several wheat pathogenesis-related (PR)-proteins, was evaluated following 4 to 32 days post-inoculation in compatible and incompatible interactions. Results confirmed the higher overall expression of these genes in resistant BW553 compared to susceptible Neepawa, and the differential up-regulation of wheat lipase, chitinase and PR-1 proteins in the expression of the incompatible interaction.
Truong, Anh Duc;Hong, Yeojin;Lee, Janggeun;Lee, Kyungbaek;Lillehoj, Hyun S.;Hong, Yeong Ho
Korean Journal of Poultry Science
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v.44
no.3
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pp.199-209
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2017
Mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathways play a key role in innate immunity, inflammation, cell proliferation, cell differentiation, and cell death. The main objective of this study was to investigate the expression level of candidate MAPK pathway genes in the intestinal mucosal layer of two genetically disparate chicken lines (Marek's disease-resistant line 6.3 and Marek's disease-susceptible line 7.2) induced with necrotic enteritis (NE). Using high-throughput RNA sequencing, we investigated 178 MAPK signaling pathway related genes that were significantly and differentially expressed between the intestinal mucosal layers of the NE-afflicted and control chickens. In total, 15 MAPK pathway genes were further measured by quantitative real-time PCR(qRT-PCR) and the results were consistent with the RNA-sequencing data. All 178 identified genes were annotated through Gene Ontology and mapped onto the KEGG chicken MAPK signaling pathway. Several key genes of the MAPK pathway, ERK1/2, JNK1-3, p38 MAPK, MAP2K1-4, $NF-{\kappa}B1/2$, c-Fos, AP-1, Jun-D, and Jun, were differentially expressed in the two chicken lines. Therefore, we believe that RNA sequencing and qRT-PCR analysis provide resourceful information for future studies on MAPK signaling of genetically disparate chicken lines in response to pathogens.
Truong, Anh Duc;Hong, Yeojin;Lee, Janggeun;Lee, Kyungbaek;Lillehoj, Hyun S.;Hong, Yeong Ho
Korean Journal of Poultry Science
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v.44
no.3
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pp.211-223
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2017
Transforming growth factor beta ($TGF-{\beta}$) signaling pathways are involved in the regulation of proliferation, differentiation, immunity, survival, and apoptosis of many cells. The aim of this study was to investigate the differential expression of $TGF-{\beta}$-related genes, and their interactions and regulators in the spleen of two genetically disparate chicken lines (Marek's disease resistant line 6.3 and Marek's disease-susceptible line 7.2) induced with necrotic enteritis (NE) by Eimeria maxima and Clostridium perfringens infection. By using high-throughput RNA-sequencing, we investigated 76 $TGF-{\beta}$-related genes that were significantly and differentially expressed in the spleens of the chickens. Approximately 20 $TGF-{\beta}$ pathway genes were further verified by qRT-PCR, and the results were consistent with our RNA sequencing data. All 76 identified genes were analyzed through Gene Ontology and mapped onto the KEGG chicken $TGF-{\beta}$ pathway. Our results demonstrated that several key genes, including $TGF-{\beta}$1-3, bone morphogenetic proteins (BMP)1-7, inhibitor of differentiation (ID) proteins ID1-3, SMAD1-9, and Jun, showed a markedly differential expression between the two chicken lines, relative to their respective controls. We then further predicted 24 known miRNAs that targeted BMP7 mRNA from 139 known miRNAs in the two chicken lines. Among these, six miRNAs were measured by qRT-PCR. In conclusion, this study is the first to analyze most of the genes, interactions, and regulators of the $TGF-{\beta}$ pathway in the innate immune responses of NE afflicted chickens.
Hamlet (PI549276) possessing 2RL was obtained by cross between a wheat cultivar ND7532 (Froid/Centurk) and a rye cultivar Chaupon. Chaupon was known to have resistant gene to biotype L of Hessian fly [Mayetiola destructor (Say)] larvae. The wheat-rye translocation line (Coker797*4/Hamlet) was also known to be resistant to biotype L of Hessian fly larvae. We analysed a set of 96 ESTs from the wheat-rye translocation line (2BS/2RL). ESTs were classified by various physiological processings, such as primary metabolism, secondary metabolism, transcription, translation, transport, signal transduction, defense, transposable element, and others. Three sequences encoding thioredoxin peroxidase, 26S rRNA, and rubisco small subunits were homologous to registered genes in rye. Although limited number of clones were used to develop ESTs, these clones and their sequence information may be useful for researchers studying general physiology and molecular biology on the translocation line.
A comprehensive study was conducted using PPSMV resistant (BSMR 736) and susceptible (ICP 8863) genotypes to develop a segregating population and understand the inheritance of PPSMV resistance. The observed segregation was comparable to 13 (susceptible): 3 (resistant). Hence, the inheritance was controlled by two genes, SV1 and SV2, with inhibitory gene interaction.
Belaynehe, Kuastros Mekonnen;Won, Ho Geun;Yoon, In Joong;Yoo, Han Sang
Korean Journal of Veterinary Research
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v.59
no.3
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pp.157-160
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2019
The production of rmtB-encoded 16S rRNA methylases has emerged as a novel mechanism promoting high-level resistance toward aminoglycosides in Gram-negative bacteria. Between 2015 and 2017, 636 distinct commensal Escherichia (E.) coli isolates were collected from different farms in South Korea to determine the prevalence and molecular characteristics of rmtB. The positive rates of rmtB between all the isolates and amikacin-resistant isolates were 1.1 and 100%, respectively. High-level aminoglycoside resistance could be transferred by conjugation from rmtB-positive donors to higher amikacin-resistance efficacies. This is the first report of 16S rRNA methylase-encoding genes in E. coli isolated from food-producing animals in Korea.
Quinolone resistance in Streptococcus pneumoniae is related to mutations in the DNA gyrase and topoisomerase IV genes. DW-286a displayed potent activity against S. pneumoniae C9211 (MIC, 0.015 ${\mu}$g/ml) compared with gemifloxacin (MIC, 0.06 ${\mu}$g/ml). This study was performed to analyze the ability of DW-286a to cause resistance development in S. pneumoniae and to establish whether DNA gyrase or topoisomerase IV is primary target. DW-286a resistant mutants of S. pneumoniae C9211 were generated by stepwise selection at increasing drug concentration. (omitted)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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