Joonbeom Moon;Hanbeen Kim;Dongseok Lee;Jakyeom Seo
Animal Bioscience
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제36권8호
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pp.1285-1292
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2023
Objective: The objective of this study was to develop a novel endolysin (PanLys.1) for the specific killing of the ruminal hyper-ammonia-producing bacterium Peptostreptococcus anaerobius (P. anaerobius). Methods: Whole genome sequences of P. anaerobius strains and related bacteriophages were collected from the National Center for Biotechnology Information database, and the candidate gene for PanLys.1 was isolated based on amino acid sequences and conserved domain database (CDD) analysis. The gene was overexpressed using a pET system in Escherichia coli BL21 (DE3). The lytic activity of PanLys.1 was evaluated under various conditions (dosage, pH, temperature, NaCl, and metal ions) to determine the optimal lytic activity conditions. Finally, the killing activity of PanLys.1 against P. anaerobius was confirmed using an in vitro rumen fermentation system. Results: CDD analysis showed that PanLys.1 has a modular design with a catalytic domain, amidase-2, at the N-terminal, and a cell wall binding domain, from the CW-7 superfamily, at the C-terminal. The lytic activity of PanLys.1 against P. anaerobius was the highest at pH 8.0 (p<0.05) and was maintained at 37℃ to 45℃, and 0 to 250 mM NaCl. The activity of PanLys.1 significantly decreased (p<0.05) after Mn2+ or Zn2+ treatment. The relative abundance of P. anaerobius did not decrease after administration PanLys.1 under in vitro rumen conditions. Conclusion: The application of PanLys.1 to modulate P. anaerobius in the rumen might not be feasible because its lytic activity was not observed in in vitro rumen system.
Yun-Seok Lee;Hye-Young Yu;Mijin Kwon;Seung-Ho Lee;Ji-In Park;Jiho Seo;Sang-Kyu Kim
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제33권4호
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pp.519-526
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2023
Panax ginseng is one of the most important herbal medicinal plants consumed as health functional food and can be fermented to achieve better efficacy. Lacticaseibacillus, one of the representative genera among lactic acid bacteria (LAB), has also been used as a probiotic material for health functional foods due to its beneficial effects on the human body. To achieve a synergistic effect by using these excellent dietary supplement ingredients together, a novel LAB strain was isolated from the root of 6-year-old ginseng. Through similarity analysis of 16S rRNAs and whole-genome sequences, the strain was confirmed as belonging to the genus Lacticaseibacillus and was named L. casei KGC1201. KGC1201 not only met all safety standards as food, but also showed excellent probiotic properties such as acid resistance, bile salt resistance, and intestinal adhesion. In particular, KGC1201 exhibited superior acid resistance through morphological observation identifying that the cell surface damage of KGC1201 was less than that of the L. casei type strain KCTC3109. Gene expression studies were conducted to elucidate the molecular mechanisms of KGC1201's acid resistance, and the expression of the glycosyltransferase gene was found to be significantly elevated under acidic conditions. Exopolysaccharides (EPSs) biosynthesized by glycosyltransferase were also increased in KGC1201 compared to KCTC3109, which may contribute to better protection of KGC1201 cells from strong acidity. Therefore, KGC1201, with its increased acid resistance through molecular mechanisms and excellent probiotic properties, can be used in health functional foods to provide greater benefit to overall human health and well-being.
Chang Yeok Moon;Byeong Hee Kang;Woon Ji Kim;Sreeparna Chowdhury;Sehee Kang;Seo Young Shin;Wonho Lee;Hyeon-Seok Lee;Bo-Keun Ha
한국작물학회:학술대회논문집
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한국작물학회 2022년도 추계학술대회
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pp.259-259
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2022
Soil salinity is a major factor that reduces crop yields. The amount of soil affected by salinity is about 83 million hectares (FAO 2000), which is increasing due to the effects of climate change. In soybean [Glycine max (L.) Merr.], nutritional properties such as protein, starch, and sucrose content together with biomass and yield tends to reduce due to excessive salt. As a result of QTL mapping using the 169 F2:3 population from the KA-1285 (salt-tolerant) × Daepung (salt-sensitive) in a previous study, two major QTLs (Gm03_39796778 and Gm03_40600088) related to salt tolerance were found on chromosome 3. In this study, the CDS region of the Gmsalt3 gene was analyzed using the ABI 3730x1 DNA Analyzer (Macrogen, Korea). The sequence of Gmsalt3 gene in KA-1285 was compared with Williams 82.a4.vl and PI483463 (Glycine soja). Two transversions were found at exon6 in KA-1285 and PI483463. Currently, whole genome sequencing and variation analysis using the Illumine Novaseq 6000 machine (Illumina, USA) are in progress. The results of this study can provide useful molecular markers for the selection of salt-tolerant soybeans and can be used as basic data for future salt-tolerant gene research.
Granule-bound starch synthase I (GBSSI), encoded by the waxy gene, is responsible for the accumulation of amylose during the development of starch granules in rice endosperm. Despite many findings on waxy alleles, the genetic diversity and evolutionary studies are still not fully explored regarding their functional effects. Comprehensive evolutionary analyses were performed to investigate the genetic variations and relatedness of the GBSSI gene in 374 rice accessions composed of 54 wild accessions and 320 bred cultivars (temperate japonica, tropical japonica, indica, aus, aromatic, and admixture). GBSS1 coding regions were analyzed from a VCF file retrieved from whole-genome resequencing data, and eight haplotypes were identified in the GBSSI coding region of 320 bred cultivars. The genetic diversity indices revealed the most negative Tajima's D value in the tropical-japonica, followed by the aus and temperate-japonica, while Tajima's D values in indica were positive, indicating balancing selection. Diversity reduction was noticed in temperate japonica (0.0003) compared to the highest one (wild, 0.0044), illustrating their higher genetic differentiation by FST-value (0.604). The most positive Tajima's D value was observed in indica (0.5224), indicating the GBSSI gene domestication signature under balancing selection. In contrast, the lowest and negative Tajima's D value was found in tropical japonica (-0.5291), which might have experienced a positive selection and purified due to the excess of rare alleles. Overall, our study offers insights into haplotype diversity and evolutionary fingerprints of GBSSI. It ako provides genomic information to increase the starch content of cooked rice.
Genetic diversity analysis is crucial for maintaining and managing genetic resources. Several studies have examined the genetic diversity of Korean domestic chicken (KDC) populations using microsatellite markers, but it is difficult to capture the characteristics of the whole genome in this manner. Hence, this study analyzed the genetic diversity of several KDC populations using high-density single nucleotide polymorphism (SNP) genotype data. We examined 935 birds from 21 KDC populations, including indigenous and adapted Korean native chicken (KNC), Hyunin and Jeju KDC, and Hanhyup commercial KDC populations. A total of 212,420 SNPs of 21 KDC populations were used for calculating genetic distances and fixation index, and for ADMIXTURE analysis. As a result of the analysis, the indigenous KNC groups were genetically closer and more fixed than the other groups. Furthermore, Hyunin and Jeju KDC were similar to the indigenous KNC. In comparison, adapted KNC and Hanhyup KDC populations derived from the same original species were genetically close to each other, but had different genetic structures from the others. In conclusion, this study suggests that continuous evaluation and management are required to prevent a loss of genetic diversity in each group. Basic genetic information is provided that can be used to improve breeds quickly by utilizing the various characteristics of native chickens.
Antibiotics either kill or inhibit the growth of bacteria. However, antibiotic-resistant bacteria are difficult to treat with antibiotics. Infections caused by such bacteria often lead to severe diseases. Antibiotic resistance genes (ARG) can be horizontally transmitted across different bacterial species, necessitating a comprehensive understanding of how ARGs spread across various environments. In this study, we analyzed the plasmid sequences of 33 extended-spectrum beta-lactamases (ESBL) producing Escherichia coli isolated from pigs, farms, and their owners. We conducted an antibiotic susceptibility test (AST) with aztreonam and seven other antibiotics, as well as whole genome sequencing (WGS) of the strains using MinION. Our results demonstrated that the plasmids that did not harbor ARGs were mostly non-conjugative, whereas the plasmids that harbored ARGs were conjugative. The arrangement of these ARGs exhibited a pattern of organization featuring a series of ARG cassettes, some of which were identical across the isolates collected from different sources. Therefore, this study suggests that the sets of ARG cassettes on plasmids were mostly shared between pigs and their owners. Hence, enhanced surveillance of ARG should be implemented in farm environments to proactively mitigate the risk of antibiotic-resistant bacterial infections.
Importance: The emergence and rapid increase in the incidence of multidrug-resistant (MDR) bacteria in pig farms has become a serious concern and reduced the choice of effective antibiotics. Objective: This study analyzed the phylogenetics and diversity of antibiotic resistance genes (ARGs) and molecularly identified the source of ARGs in antibiotic-resistant Escherichia coli isolated from pig farms in Banten Province, Indonesia. Methods: Forty-four antibiotic-resistant E. coli isolates from fecal samples from 44 pig farms in Banten Province, Indonesia, were used as samples. The samples were categorized into 14 clusters. Sequencing was performed using the Oxford Nanopore Technologies MinION platform, with barcoding before sequencing with Nanopore Rapid sequencing gDNA-barcoding (SQK-RBK110.96) according to manufacturing procedures. ARG detection was conducted using ResFinder, and the plasmid replicon was determined using PlasmidFinder. Results: Three phylogenetic leaves of E. coli were identified in the pig farming cluster in Banten Province. The E. coli isolates exhibited potential resistance to nine classes of antibiotics. Fifty-one ARGs were identified across all isolates, with each cluster carrying a minimum of 10 ARGs. The ant(3'')-Ia and qnrS1 genes were present in all isolates. ARGs in the E. coli pig farming cluster originated mainly from plasmids, accounting for an average of 89.4%. Conclusions and Relevance: The elevated potential for MDR events, coupled with the dominance of ARGs originating from plasmids, increases the risk of ARG spread among bacterial populations in animals, humans, and the environment.
BACKGROUND/OBJECTIVES: This study investigated the relationship between adherence to the Mediterranean diet among Korean baby boomers and their levels of psychosocial stress. SUBJECTS/METHODS: The study included 1,656 adults (889 men and 797 women) born between 1955 and 1963 who participated in the 2005-2006 survey of the community-based Korean Genome and Epidemiology Study (KoGES). The Mediterranean-type diet score (MTDS) was calculated from the semi-quantitative food frequency questionnaire (SQFFQ) data. The psychosocial stress levels were calculated using the psychosocial well-being indexshort form (PWI-SF). Logistic regression analyses were performed to analyze the association between the MTDS (tertiles) and the prevalence of high psychosocial stress by gender. RESULTS: The ranges of the MTDS tertile groups were T1 (20-33 points), T2 (34-37 points), and T3 (38-39 points) for men, T1 (20-33 points), T2 (34-37 points), and T3 (38-48 points) for women. In both men and women, the consumption of whole grains, potatoes, fruits, vegetables, legumes, and fish increased with higher MTDS, while the consumption of red meat and dairy products decreased (P for trend < 0.05). As MTDS score increased the intake of energy, fiber, vitamins, and minerals (P for trend < 0.05). Men in the highest MTDS tertile had a 41% lower odds ratio (OR) of high psychosocial stress compared with those in the lowest tertile (OR, 0.59; 95% confidence interval [CI], 0.38-0.91). Similarly, women in the highest tertile of the MTDS had a 39% lower OR of high psychosocial stress compared with those in the lowest tertile (OR, 0.61; 95% CI, 0.40-0.95). CONCLUSION: Promoting adherence to the Mediterranean diet among baby boomers may have a positive impact on reducing their levels of psychosocial stress.
This study aimed to isolate and identify L-(+)-lactic acid-producing bacteria from tree barks collected in Thailand and evaluate the potential strain as probiotics. Twelve strains were isolated and characterized phenotypically and genotypically. The strains exhibited a rod-shaped morphology, high-temperature tolerance, and the ability to ferment different sugars into lactic acid. Based on 16S rRNA gene analysis, all strains were identified as belonging to Weizmannia coagulans. Among the isolated strains, BKMTCR2-2 demonstrated exceptional lactic acid production, with 96.41% optical purity, 2.33 g/l of lactic acid production, 1.44 g/g of lactic acid yield (per gram of glucose consumption), and 0.0049 g/l/h of lactic acid productivity. This strain also displayed a wide range of pH tolerance, suggesting suitability for the human gastrointestinal tract and potential probiotic applications. The whole-genome sequence of BKMTCR2-2 was assembled using a hybridization approach that combined long and short reads. The genomic analysis confirmed its identification as W. coagulans and safety assessments revealed its non-pathogenic attribute compared to type strains and commercial probiotic strains. Furthermore, this strain exhibited resilience to acidic and bile conditions, along with the presence of potential probiotic-related genes and metabolic capabilities. These findings suggest that BKMTCR2-2 holds promise as a safe and effective probiotic strain with significant lactic acid production capabilities.
Guogeng Jia;Khaing Shwe Zin Thinn;Sun Ha Kim;Jiyoung Min;Sang-Keun Oh
The Plant Pathology Journal
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제40권5호
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pp.512-524
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2024
Transcription factors (TFs) regulate gene expression by binding to DNA. The NAC gene family in plants consists of crucial TFs that influence plant development and stress responses. The whole genome of Capsicum annuum shows over 100 NAC genes (CaNAC). Functional characteristics of the most CaNAC TFs are unknown. In this study, we identified CaNAC4, a novel NAC TF in C. annuum. CaNAC4 expression increased after inoculation with the pathogens, Xanthomonas axonopodis pv. vesicatoria race 3 and X. axonopodis pv. glycines 8ra, and following treatment with the plant hormones, salicylic acid and abscisic acid. We investigated the functional characteristics of the CaNAC4 gene and its roles in salt tolerance and anti-pathogen defense in transgenic Nicotiana benthamiana. For salt stress analysis, the leaf discs of wild-type and CaNAC4-transgenic N. benthamiana plants were exposed to different concentrations of sodium chloride. Chlorophyll loss was more severe in salt stress-treated wild-type plants than in CaNAC4-transgenic plants. To analyze the role of CaNAC4 in anti-pathogen defense, a spore suspension of Botrytis cinerea was used to infect the leaves. The disease caused by B. cinerea gradually increased in severity, and the symptoms were clearer in the CaNAC4-transgenic lines. We also investigated hypersensitive response (HR) in CaNAC4-transgenic plants. The results showed a stronger HR in wild-type plants after infiltration with the apoptosis regulator, BAX. In conclusion, our results suggest that CaNAC4 may enhance salt tolerance and act as a negative regulator of biotic stress in plants.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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