Jo, Yeonhwa;Choi, Hoseong;Bae, Miah;Kim, Sang-Min;Kim, Sun-Lim;Lee, Bong Choon;Cho, Won Kyong;Kim, Kook-Hyung
The Plant Pathology Journal
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제33권5호
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pp.478-487
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2017
Soybean is the most important legume crop in the world. Several diseases in soybean lead to serious yield losses in major soybean-producing countries. Moreover, soybean can be infected by diverse viruses. Recently, we carried out a large-scale screening to identify viruses infecting soybean using available soybean transcriptome data. Of the screened transcriptomes, a soybean transcriptome for soybean seed development analysis contains several virus-associated sequences. In this study, we identified five viruses, including soybean mosaic virus (SMV), infecting soybean by de novo transcriptome assembly followed by blast search. We assembled a nearly complete consensus genome sequence of SMV China using transcriptome data. Based on phylogenetic analysis, the consensus genome sequence of SMV China was closely related to SMV isolates from South Korea. We examined single nucleotide variations (SNVs) for SMVs in the soybean seed transcriptome revealing 780 SNVs, which were evenly distributed on the SMV genome. Four SNVs, C-U, U-C, A-G, and G-A, were frequently identified. This result demonstrated the quasispecies variation of the SMV genome. Taken together, this study carried out bioinformatics analyses to identify viruses using soybean transcriptome data. In addition, we demonstrated the application of soybean transcriptome data for virus genome assembly and SNV analysis.
Background: Panax ginseng Meyer is a traditional medicinal plant famous for its strong therapeutic effects and serves as an important herbal medicine. To understand and manipulate genes involved in secondary metabolic pathways including ginsenosides, transcriptome profiling of P. ginseng is essential. Methods: RNA-seq analysis of adventitious roots of two P. ginseng cultivars, Chunpoong (CP) and Cheongsun (CS), was performed using the Illumina HiSeq platform. After transcripts were assembled, expression profiling was performed. Results: Assemblies were generated from ~85 million and ~77 million high-quality reads from CP and CS cultivars, respectively. A total of 35,527 and 27,716 transcripts were obtained from the CP and CS assemblies, respectively. Annotation of the transcriptomes showed that approximately 90% of the transcripts had significant matches in public databases.We identified several candidate genes involved in ginsenoside biosynthesis. In addition, a large number of transcripts (17%) with different gene ontology designations were uniquely detected in adventitious roots compared to normal ginseng roots. Conclusion: This study will provide a comprehensive insight into the transcriptome of ginseng adventitious roots, and a way for successful transcriptome analysis and profiling of resource plants with less genomic information. The transcriptome profiling data generated in this study are available in our newly created adventitious root transcriptome database (http://im-crop.snu.ac.kr/transdb/index.php) for public use.
The goat Capra hircus is one of several economically important livestock in China. Advances in molecular genetics have led to the identification of several single nucleotide variation markers associated with genes affecting economic traits. Validation of single nucleotide variations in a whole-transcriptome sequencing is critical for understanding the information of molecular genetics. In this paper, we aim to develop a large amount of convinced single nucleotide polymorphisms (SNPs) for Cashmere goat through transcriptome sequencing. In this study, the transcriptomes of Cashmere goat skin at four stages were measured using RNA-sequencing and 90% to 92% unique-mapped-reads were obtained from total-mapped-reads. A total of 56,231 putative SNPs distributed among 10,057 genes were identified. The average minor allele frequency of total SNPs was 18%. GO and KEGG pathway analysis were conducted to analyze the genes containing SNPs. Our follow up biological validation revealed that 64% of SNPs were true SNPs. Our results show that RNA-sequencing is a fast and efficient method for identification of a large number of SNPs. This work provides significant genetic resources for further research on Cashmere goats, especially for the high density linkage map construction and genome-wide association studies.
Marbling is an important trait regarding the quality of beef. Analysis of beef cattle transcriptome and its expression profile data are essential to extend the genetic information resources and would support further studies on beef cattle. RNA sequencing was performed in beef cattle using the Illumina High-Seq2000 platform. Approximately 251.58 million clean reads were generated from a high marbling (H) group and low marbling (L) group. Approximately 80.12% of the 19,994 bovine genes (protein coding) were detected in all samples, and 749 genes exhibited differential expression between the H and L groups based on fold change (>1.5-fold, p<0.05). Multiple gene ontology terms and biological pathways were found significantly enriched among the differentially expressed genes. The transcriptome data will facilitate future functional studies on marbling formation in beef cattle and may be applied to improve breeding programs for cattle and closely related mammals.
본 논문에서는 드노보 전사체 어셈블리의 수행시간을 단축하기 위해 RNA-seq 서열을 유전자계 정보를 활용하여 여러 노드로 분산이 가능한 방법을 제시한다. 제안하는 전사체 서열 데이터 분산기법의 성능을 측정하기 위해 애기장대의 리드를 4개의 데이터 셋(전체 비분류 리드, 완전 분류 리드, 모델 분류 리드, 무작위 분류 리드)으로 구성하여 실험을 수행하였다. 전체 비분류 데이터와 비교하여 생성된 유전자 콘티그(Contig)는 95% 일치하였고 동일한 리소스들을 사용하는 단일 노드에 비해 본 연구에서 제시하는 분산환경분산 환경 기반의 어셈블리 수행시간은 4.2배 단축되었다.
Kim, Ji-Eun;Oh, Sang-Keun;Lee, Jeong-Hee;Lee, Bo-Mi;Jo, Sung-Hwan
Molecules and Cells
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제37권1호
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pp.36-42
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2014
The tomato (Solanum lycopersicum L.) is a model plant for genome research in Solanaceae, as well as for studying crop breeding. Genome-wide single nucleotide polymorphisms (SNPs) are a valuable resource in genetic research and breeding. However, to do discovery of genome-wide SNPs, most methods require expensive high-depth sequencing. Here, we describe a method for SNP calling using a modified version of SAMtools that improved its sensitivity. We analyzed 90 Gb of raw sequence data from next-generation sequencing of two resequencing and seven transcriptome data sets from several tomato accessions. Our study identified 4,812,432 non-redundant SNPs. Moreover, the workflow of SNP calling was improved by aligning the reference genome with its own raw data. Using this approach, 131,785 SNPs were discovered from transcriptome data of seven accessions. In addition, 4,680,647 SNPs were identified from the genome of S. pimpinellifolium, which are 60 times more than 71,637 of the PI212816 transcriptome. SNP distribution was compared between the whole genome and transcriptome of S. pimpinellifolium. Moreover, we surveyed the location of SNPs within genic and intergenic regions. Our results indicated that the sufficient genome-wide SNP markers and very sensitive SNP calling method allow for application of marker assisted breeding and genome-wide association studies.
Park, Kyunghyuk;Jeon, Min Chul;Kim, Bokyung;Cha, Bukyoung;Kim, Jong-Il
Genomics & Informatics
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제20권1호
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pp.2.1-2.11
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2022
The method of single-cell RNA sequencing has been rapidly developed, and numerous experiments have been conducted over the past decade. Their results allow us to recognize various subpopulations and rare cell states in tissues, tumors, and immune systems that are previously unidentified, and guide us to understand fundamental biological processes that determine cell identity based on single-cell gene expression profiles. However, it is still challenging to understand the principle of comprehensive gene regulation that determines the cell fate only with transcriptome, a consequential output of the gene expression program. To elucidate the mechanisms related to the origin and maintenance of comprehensive single-cell transcriptome, we require a corresponding single-cell epigenome, which is a differentiated information of each cell with an identical genome. This review deals with the current development of single-cell epigenomic library construction methods, including multi-omics tools with crucial factors and additional requirements in the future focusing on DNA methylation, chromatin accessibility, and histone post-translational modifications. The study of cellular differentiation and the disease occurrence at a single-cell level has taken the first step with single-cell transcriptome and is now taking the next step with single-cell epigenome.
The ascomycete fungus Cordyceps militaris infects lepidopteran insect pupae, forming characteristic fruiting bodies called "Dong Chung Ha Cho" in Korean. They have been used as medicines owing to their anti-allergic, anti-inflammatory, and immune-enhancing effects. This fungus can be grown on the geminated soybeans Rhynchosia nulubilis, which also contains several novel isoflavones. We performed a comparative transcriptome analysis to determine core gene sets or pathways contributing to biologically active products such as isoflavone. Initially, we sequenced 2-week-old fungal cultures on different soybean agar media, where different amounts of water agar were implemented to show different surface topology. We selected 830 upregulated and 188 downregulated genes by comparing linear models of the samples (two-fold change threshold). Gene ontology analysis identified that the "IMP biosynthesis" term was significantly found in the upregulated gene sets. The pathway is involved in the synthesis of cordycepin, the reference chemical for C. militaris. This finding in the transcriptome data is consistent with the previous observation: increased cordycepin concentrations in the C. militaris cultured on germinated soybean.
Jo, Yeonhwa;Choi, Hoseong;Kim, Sang-Min;Lee, Bong Choon;Cho, Won Kyong
Journal of Applied Biological Chemistry
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제63권3호
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pp.189-195
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2020
The soybean (Glycine max L.), also known as the soya bean, is an economically important legume species. Pathogens are always major threats for soybean cultivation. Several pathogens negatively affect soybean production. The soybean is also known as a susceptible host to many viruses. Recently, we carried out systematic analyses to identify viruses infecting soybeans using soybean transcriptome data. Our screening results showed that only few soybean transcriptomes contained virus-associated sequences. In this study, we further carried out bioinformatics analyses using a soybean flower bud transcriptome for virus identification, genome assembly, and single nucleotide variations (SNVs). We assembled the genome of Soybean yellow common mosaic virus (SYCMV) isolate China and revealed two SNVs. Phylogenetic analyses using three viral proteins suggested that SYCMV isolate China is closely related to SYCMV isolates from South Korea. Furthermore, we found that replication and mutation of SYCMV is relatively low, which might be associated with flower bud tissue. The most interesting finding was that SYCMV was not detected in the cytoplasmic male sterility (CMS) line derived from the non-CMS line that was severely infected by SYCMV. In summary, in silico analyses identified SYCMV from the soybean flower bud transcriptome, and a nearly complete genome of SYCMV was successfully assembled. Our results suggest that the low level of virus replication and mutation for SYCMV might be associated with plant tissues. Moreover, we provide the first evidence that male sterility might be used to eliminate viruses in crop plants.
Kim, In-Woo;Markkandan, Kesavan;Lee, Joon Ha;Subramaniyam, Sathiyamoorthy;Yoo, Seungil;Park, Junhyung;Hwang, Jae Sam
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제26권11호
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pp.1863-1870
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2016
Antimicrobial peptides/proteins (AMPs) are present in all types of organisms, from microbes and plants to vertebrates and invertebrates such as insects. The grasshopper Oxya chinensis sinuosa is an insect species that is widely consumed around the world for its broad medicinal value. However, the lack of available genetic information for this species is an obstacle to understanding the full potential of its AMPs. Analysis of the O. chinensis sinuosa transcriptome and expression profile is essential for extending the available genetic information resources. In this study, we determined the whole-body transcriptome of O. chinensis sinuosa and analyzed the potential AMPs induced by bacterial immunization. A high-throughput RNA-Seq approach generated 94,348 contigs and 66,555 unigenes. Of these unigenes, 36,032 (54.14%) matched known proteins in the NCBI database in a BLAST search. Functional analysis demonstrated that 38,219 unigenes were clustered into 5,499 gene ontology terms. In addition, 26 cDNAs encoding novel AMPs were identified by an in silico approach using public databases. Our transcriptome dataset and AMP profile greatly improve our understanding of O. chinensis sinuosa genetics and provide a huge number of gene sequences for further study, including genes of known importance and genes of unknown function.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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