Pepper and tomato plants infected with two Clavibacter species, C. capsici and C. michiganensis have shown different patterns of disease development depending on their virulence. Here, we investigated how pepper and tomato plants respond to infection by the high-virulent or low-virulent Clavibacter strains. For this, we chose two strains of each Clavibacter species to show different virulence level in the host plants. Although low-virulent strains showed less disease symptoms, they grew almost the same level as the high-virulent strains in both plants. To further examine the response of host plants to Clavibacter infection, we analyzed the expression patterns of plant defense-related genes in the leaves inoculated with different strains of C. capsici and C. michiganensis. Pepper plants infected with high-virulent C. capsici strain highly induced the expression of CaPR1, CaDEF, CaPR4b, CaPR10, and CaLOX1 at 5 days after inoculation (dai), but their expression was much less in low-virulent Clavibacter infection. Expression of CaSAR8.2 was induced at 2 dai, regardless of virulence level. Expression of GluA, Pin2, and PR2 in tomato plants infected with high-virulent C. michiganensis were much higher at 5 dai, compared with mock or low-virulent strain. Expression of PR1a, Osmotin-like, Chitinase, and Chitinase class 2 was increased, regardless of virulence level. Expression of LoxA gene was not affected by Clavibacter inoculation. These results suggested that Clavibacter infection promotes induction of certain defense-related genes in host plants and that differential expression of those genes by low-virulent Clavibacter infection might be affected by their endophytic lifestyle in plants.
The aim of this study was to detect positional candidate genes located within the support interval (SI) regions based on the results of red blood cell, mean corpuscular volume (MCV), and mean corpuscular hemoglobin quantitative trait locus (QTL) in Sus scrofa chromosome 13, and to verify the correlation between specific single-nucleotide polymorphisms (SNPs) located in the exonic region of the positional candidate gene and the three genetic traits. The flanking markers of the three QTL SI regions are SW38 and S0215. Within the QTL SI regions, 44 genes were located, and runt-related transcription factor 1, dual-specificity tyrosine-(Y)-phosphorylation regulated kinase 1A (DYRK1A), and potassium inwardly-rectifying channel, subfamily J, member 15 KCNJ15-which are reported to be related to the hematological traits and clinical features of Down syndrome-were selected as positional candidate genes. The ten SNPs located in the exonic region of the three genes were detected by next generation sequencing. A total of 1,232 pigs of an $F_2$ resource population between Landrace and Korean native pigs were genotyped. To investigate the effects of the three genes on each genotype, a mixed-effect model which is the considering family structure model was used to evaluate the associations between the SNPs and three genetic traits in the $F_2$ intercross population. Among them, the MCV level was highly significant (nominal $p=9.8{\times}10^{-9}$) in association with the DYRK1A-SNP1 (c.2989 G$F_2$ intercross, our approach has limited power to distinguish one particular positional candidate gene from a QTL region.
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.
Objective: This study was intended to identify genes positively selected in Thoroughbred horses (THBs) that potentially contribute to their running performances. Methods: The genomes of THB and Jeju horses (JH, Korean native horse) were compared to identify genes positively selected in THB. We performed cross-population extended haplotype homozygosity (XP-EHH) and cross-population composite likelihood ratio test (XP-CLR) statistical methods for our analysis using whole genome resequencing data of 14 THB and 6 JH. Results: We identified 98 (XP-EHH) and 200 (XP-CLR) genes that are under positive selection in THB. Gene enrichment analysis identified 72 gene ontology biological process (GO BP) terms. The genes and GO BP terms explained some of THB's characteristics such as immunity, energy metabolism and eye size and function related to running performances. GO BP terms that play key roles in several cell signaling mechanisms, which affected ocular size and visual functions were identified. GO BP term Eye photoreceptor cell differentiation is among the terms annotated presumed to affect eye size. Conclusion: Our analysis revealed some positively selected candidate genes in THB related to their racing performances. The genes detected are related to the immunity, ocular size and function, and energy metabolism.
Kim, Dong-Yeop;Kim, Woo Jin;Kim, Jung-Hyun;Hong, Seok-Ho;Choi, Sun Shim
Molecules and Cells
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v.42
no.4
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pp.333-344
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2019
Various genetic and environmental factors are known to be associated with chronic obstructive pulmonary disease (COPD). We identified COPD-related differentially expressed genes (DEGs) using 189 samples accompanying either adenocarcinoma (AC) or squamous cell carcinoma (SC), comprising 91 normal and 98 COPD samples. DEGs were obtained from the intersection of two DEG sets separately identified for AC and SC to exclude the influence of different cancer backgrounds co-occurring with COPD. We also measured patient samples named group 'I', which were unable to be determined as normal or COPD based on alterations in gene expression. The Gene Ontology (GO) analysis revealed significant alterations in the expression of genes categorized with the 'cell adhesion', 'inflammatory response', and 'mitochondrial functions', i.e., well-known functions related to COPD, in samples from patients with COPD. Multi-omics data were subsequently integrated to decipher the upstream regulatory changes linked to the gene expression alterations in COPD. COPD-associated expression quantitative trait loci (eQTLs) were located at the upstream regulatory regions of 96 DEGs. Additionally, 45 previously identified COPD-related miRNAs were predicted to target 66 of the DEGs. The eQTLs and miRNAs might affect the expression of 'respiratory electron transport chain' genes and 'cell proliferation' genes, respectively, while both eQTLs and miRNAs might affect the expression of 'apoptosis' genes. We think that our present study will contribute to our understanding of the molecular etiology of COPD accompanying lung cancer.
Objective : The present study aimed to identify the function of ischemic stroke (IS) patients' peripheral blood and its role in IS, explore the pathogenesis, and provide direction for clinical research progress by comprehensive bioinformatics analysis. Methods : Two datasets, including GSE58294 and GSE22255, were downloaded from Gene Expression Omnibus database. GEO2R was utilized to obtain differentially expressed genes (DEGs). Gene Ontology (GO) and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) pathway enrichment analysis of DEGs were performed using the database annotation, visualization and integrated discovery database. The protein-protein interaction (PPI) network of DEGs was constructed by search tool of searching interactive gene and visualized by Cytoscape software, and then the Hub gene was identified by degree analysis. The microRNA (miRNA) and miRNA target genes closely related to the onset of stroke were obtained through the miRNA gene regulatory network. Results : In total, 36 DEGs, containing 27 up-regulated and nine down-regulated DEGs, were identified. GO functional analysis showed that these DEGs were involved in regulation of apoptotic process, cytoplasm, protein binding and other biological processes. KEGG enrichment analysis showed that these DEGs mediated signaling pathways, including human T-cell lymphotropic virus (HTLV)-I infection and microRNAs in cancer. The results of PPI network and cytohubba showed that there was a relationship between DEGs, and five hub genes related to stroke were obtained : SOCS3, KRAS, PTGS2, EGR1, and DUSP1. Combined with the visualization of DEG-miRNAs, hsa-mir-16-5p, hsa-mir-181a-5p and hsa-mir-124-3p were predicted to be the key miRNAs in stroke, and three miRNAs were related to hub gene. Conclusion : Thirty-six DEGs, five Hub genes, and three miRNA were obtained from bioinformatics analysis of IS microarray data, which might provide potential targets for diagnosis and treatment of IS.
Zhou, Jia;Yue, Shuangming;Xue, Benchu;Wang, Zhisheng;Wang, Lizhi;Peng, Quanhui;Hu, Rui;Xue, Bai
Journal of Animal Science and Technology
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v.64
no.1
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pp.110-122
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2022
The reduction of milk yield caused by heat stress in summer is the main condition restricting the economic benefits of dairy farms. To examine the impact of hyperthermia on bovine mammary epithelial (MAC-T) cells, we incubated the MAC-T cells at thermal-neutral (37℃, CON group) and hyperthermic (42℃, HS group) temperatures for 6 h. Subsequently, the cell viability and apoptotic rate of MAC-T cells, apoptosis-related genes expression, casein and amino acid transporter genes, and the expression of the apoptosis-related proteins were examined. Compared with the CON group, hyperthermia significantly decreased the cell viability (p < 0.05) and elevated the apoptotic rate (p < 0.05) of MAC-T cells. Moreover, the expression of heat shock protein (HSP)70, HSP90B1, Bcl-2-associated X protein (BAX), Caspase-9, and Caspase-3 genes was upregulated (p < 0.05). The expression of HSP70 and BAX (pro-apoptotic) proteins was upregulated (p < 0.05) while that of B-cell lymphoma (BCL)2 (antiapoptotic) protein was downregulated (p < 0.05) by hyperthermia. Decreased mRNA expression of mechanistic target of rapamycin (mTOR) signaling pathway-related genes, amino acid transporter genes (SLC7A5, SLC38A3, SLC38A2, and SLC38A9), and casein genes (CSNS1, CSN2, and CSN3) was found in the heat stress (HS) group (p < 0.05) in contrast with the CON group. These findings illustrated that hyperthermia promoted cell apoptosis and reduced the transport of amino acids into cells, which inhibited the milk proteins synthesis in MAC-T cells.
This study examined effects of Enterobacter ludwigii SJR3 showing a high 1-aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) deaminase activity, on growth of tomato plant and its expression of stress-related genes under drought and salt stress. SJR3 strain was inoculated at $10^6cell/g$ soil to 4-week grown tomato plants, and drought and salt stresses were treated. After additional incubation for 1 week, root length, stem length, fresh weight and dry weight of tomato plants treated with SJR3 increased by 37.8, 37.2, 96.8 and 146.6%, respectively compared to those of uninoculated plants in drought stress environment, and they increased by 19.2, 25.4, 19.5, and 105.8%, respectively in salt stress environment. Proline content in tomato leaves increased significantly under stress conditions as one of a protecting substance against stresses, but proline contents in tomato treated with SJR3 decreased by 62.1 and 54.1%, respectively. Relative expression of genes encoding ACC oxidase, ACO1 and ACO4, ethylene response factor genes ERF1 and ERF4, and some other stress-related genes were examined from tomato leaves. Compared to the non-stressed tomato, expressions of all stress-related genes increased significantly in the stressed tomato, but gene expressions in the inoculated tomato were similar to those of no-stressed control tomato. Therefore, E. ludwigii SJR3 may play an important role in mitigating drought and salt stress in plants, and can increase productivity of crops under various abiotic stresses.
Analysis of differentially expressed genes has assisted discovery of gene sets involved in particular biological processes. The purpose of this study was to identify genes involved in appressorium formation in the rice blast fungus Magnaporthe oryzae via analysis of cDNA-amplified fragment length polymorphisms. Amplification of appressorial and vegetative mycelial cDNAs using 28 primer combinations generated over 200 differentially expressed transcript-derived fragments (TDFs). TDFs were excised from gels, re-amplified by PCR, cloned, and sequenced. Forty-four of 52 clones analyzed corresponded to 42 genes. Quantitative real-time PCR showed that expression of 23 genes was up-regulated during appressorium formation, one of which was the MCK1 gene that had been shown to be involved in appressorium formation. This study will be providing valuable resources for identifying the genes such as pathogenicity-related genes in M. oryzae.
Kim, Bong-Gyu;Ko, Jae-Hyung;Min, Shin-Young;Ahn, Joong-Hoon
Journal of Applied Biological Chemistry
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v.48
no.3
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pp.127-132
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2005
MYB genes, comprising group of related genes found in animal, plant, and fungal genomes, encode common DNA-binding domains composed of one to four repeat motifs. MYB genes containing two repeats (R2R3) constitute largest MYB gene family in plants. R2R3 MYB genes play important roles in regulation of secondary metabolism, control of cell shape, disease resistance, and hormone response. Eight-four R2R3 MYB genes were retrieved from rice genome for functional characterization of MYB genes. Analysis of MYB domains revealed each MYB domain contains three ${\alpha}$-helices with regularly spaced tryptophan residues. R2R3 MYB genes were divided into four subfamilies based on phylogenic analysis result. Real-time PCR analysis of 34 MYB genes revealed 12 MYB genes were highly expressed in seeds than in leaves, whereas 4 genes were highly expressed in leaves.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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