Wenlingli Qi;Ming-Yuan Xue;Ming-Hui Jia;Shuxian Zhang;Qiongxian Yan;Hui-Zeng Sun
Animal Bioscience
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제37권2_spc호
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pp.370-384
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2024
Rumen microbiota play a central role in the digestive process of ruminants. Their remarkable ability to break down complex plant fibers and proteins, converting them into essential organic compounds that provide animals with energy and nutrition. Research on rumen microbiota not only contributes to improving animal production performance and enhancing feed utilization efficiency but also holds the potential to reduce methane emissions and environmental impact. Nevertheless, studies on rumen microbiota face numerous challenges, including complexity, difficulties in cultivation, and obstacles in functional analysis. This review provides an overview of microbial species involved in the degradation of macromolecules, the fermentation processes, and methane production in the rumen, all based on cultivation methods. Additionally, the review introduces the applications, advantages, and limitations of emerging omics technologies such as metagenomics, meta-transcriptomics, metaproteomics, and metabolomics, in investigating the functionality of rumen microbiota. Finally, the article offers a forward-looking perspective on the new horizons and technologies in the field of rumen microbiota functional research. These emerging technologies, with continuous refinement and mutual complementation, have deepened our understanding of rumen microbiota functionality, thereby enabling effective manipulation of the rumen microbial community.
Jeong-Woong, Park;Kyoung Hwan, Kim;Sujung, Kim;Jae-rung, So;Byung-Wook, Cho;Ki-Duk, Song
Journal of Animal Science and Technology
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제64권4호
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pp.800-811
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2022
The integration of metabolomics and transcriptomics may elucidate the correlation between the genotypic and phenotypic patterns in organisms. In equine physiology, various metabolite levels vary during exercise, which may be correlated with a modified gene expression pattern of related genes. Integrated metabolomic and transcriptomic studies in horses have not been conducted to date. The objective of this study was to detect the effect of moderate exercise on the metabolomic and transcriptomic levels in horses. In this study, using nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, we analyzed the concentrations of metabolites in muscle and plasma; we also determined the gene expression patterns of branched chain (alpha) keto acid dehydrogenase kinase complex (BCKDK), which encodes the key regulatory enzymes in branched-chain amino acid (BCAA) catabolism, in two breeds of horses, Thoroughbred and Jeju, at different time intervals. The concentrations of metabolites in muscle and plasma were measured by 1H NMR (nuclear magnetic resonance) spectroscopy, and the relative metabolite levels before and after exercise in the two samples were compared. Subsequently, multivariate data analysis based on the metabolic profiles was performed using orthogonal partial least square discriminant analysis (OPLS-DA), and variable important plots and t-test were used for basic statistical analysis. The stress-induced expression patterns of BCKDK genes in horse muscle-derived cells were examined using quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (qPCR) to gain insight into the role of transcript in response to exercise stress. In this study, we found higher concentrations of aspartate, leucine, isoleucine, and lysine in the skeletal muscle of Jeju horses than in Thoroughbred horses. In plasma, compared with Jeju horses, Thoroughbred horses had higher levels of alanine and methionine before exercise; whereas post-exercise, lysine levels were increased. Gene expression analysis revealed a decreased expression level of BCKDK in the post-exercise period in Thoroughbred horses.
Wang, Yiming;Kwon, Soon Jae;Wu, Jingni;Choi, Jaeyoung;Lee, Yong-Hwan;Agrawal, Ganesh Kumar;Tamogami, Shigeru;Rakwal, Randeep;Park, Sang-Ryeol;Kim, Beom-Gi;Jung, Ki-Hong;Kang, Kyu Young;Kim, Sang Gon;Kim, Sun Tae
The Plant Pathology Journal
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제30권4호
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pp.343-354
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2014
Rice blast disease caused by Magnaporthe oryzae is one of the most serious diseases of cultivated rice (Oryza sativa L.) in most rice-growing regions of the world. In order to investigate early response genes in rice, we utilized the transcriptome analysis approach using a 300 K tilling microarray to rice leaves infected with compatible and incompatible M. oryzae strains. Prior to the microarray experiment, total RNA was validated by measuring the differential expression of rice defense-related marker genes (chitinase 2, barwin, PBZ1, and PR-10) by RT-PCR, and phytoalexins (sakuranetin and momilactone A) with HPLC. Microarray analysis revealed that 231 genes were up-regulated (>2 fold change, p < 0.05) in the incompatible interaction compared to the compatible one. Highly expressed genes were functionally characterized into metabolic processes and oxidation-reduction categories. The oxidative stress response was induced in both early and later infection stages. Biotic stress overview from MapMan analysis revealed that the phytohormone ethylene as well as signaling molecules jasmonic acid and salicylic acid is important for defense gene regulation. WRKY and Myb transcription factors were also involved in signal transduction processes. Additionally, receptor-like kinases were more likely associated with the defense response, and their expression patterns were validated by RT-PCR. Our results suggest that candidate genes, including receptor-like protein kinases, may play a key role in disease resistance against M. oryzae attack.
Angelica gigas Nakai (Korean danggui), a member of the Umbelliferae family, is a Korean traditional medicinal plant whose roots have been used for treating gynecological diseases. Transcriptomics is the study of the transcriptome, which is the complete set of RNA transcripts that are produced by the genome, using high-throughput methods, such as microarray analysis. In this study, transcriptome analysis of A.gigas Nakai was carried out. Transcriptome sequencing and assembly was carried out by using Illumina Hiseq 2500, Velvet and Oases. A total of 109,591,555 clean reads of A. gigas Nakai was obtained after trimming adaptors. The obtained reads were assembled with an average length of 1,154 bp, a maximum length of 13,166 bp, a minimum length of 200 pb, and N50 of 1,635 bp. Functional annotation and classification was performed using NCBI NR, InterprotScan, KOG, KEGG and GO. Candidate genes for phenylpropanoid biosynthesis were obtanied from A.gigas transcriptome and the genes and its proteins were confirmed through the NCBI homology BLAST searches, revealing high identity with other othologous genes and proteins from various plants pecies. In RNA sequencing analysis using an Illumina Next-Seq2500 sequencer, we identified a total 94,930 transcripts and annotated 71,281 transcripts, which provide basic information for further research in A.gigas Nakai. Our transcriptome data reveal that several differentially expressed genes related to flower color in A.gigas Nakai. The results of this research provide comprehensive information on the A.gigas Nakai genome and enhance our understanding of the flower color related gene pathways in this plant.
Objective: Jining Grey goat is a local Chinese goat breed that is well known for its high fertility and excellent meat quality but shows low meat production performance. Numerous studies have focused on revealing the genetic mechanism of its high fertility, but its highlighting meat quality and muscle growth mechanism still need to be studied. Methods: In this research, an integrative analysis of the genomics and transcriptomics of Jining Grey goats compared with Boer goats was performed to identify candidate genes and pathways related to the mechanisms of meat quality and muscle development. Results: Our results overlap among five genes (ABHD2, FN1, PGM2L1, PRKAG3, RAVER2) and detected a set of candidate genes associated with fatty acid metabolism (PRKAG3, HADHB, FASN, ACADM), amino acid metabolism (KMT2C, PLOD3, NSD2, SETDB1, STT3B, MAN1A2, BCKDHB, NAT8L, P4HA3) and muscle development (MSTN, PPARGC1A, ANKRD2). Several pathways have also been detected, such as the FoxO signaling pathway and Apelin signaling pathway that play roles in lipid metabolism, lysine degradation, N-glycan biosynthesis, valine, leucine and isoleucine degradation that involving with amino acid metabolism. Conclusion: The comparative genomic and transcriptomic analysis of Jining Grey goat and Boer goat revealed the mechanisms underlying the meat quality and meat productive performance of goats. These results provide valuable information for future breeding of goats.
바이러스성 출혈성 패혈증 바이러스(VHSV)는 넙치를 포함한 어류 양식의 막대한 피해를 일으키는 바이러스 병원체이며, VHSV가 생성하는 6개의 바이러스 단백질들 중에서 NV 단백질이 병원성에 관여하는 것으로 알려져 있다. VHSV-감염 넙치를 이용한 전사체 마이크로 어레이의 선행 분석 결과에 의하면 VHSV 감염이 해당과정 효소들의 mRNA 발현을 억제함으로써 넙치 세포에서 ATP 생성을 감소시켰음을 알 수 있었다. 이들 결과를 토대로, 본 연구에서는 VHSV NV 단백질이 해당과정 효소인 glucokinase의 발현에 미치는 영향을 검토하였다. 본 연구의 결과에 의하면, NV 단백질은 넙치 세포에서 glucokinase의 mRNA 발현을 감소시켰으며, 새롭게 동정한 glucokinase의 유전자 프로모터의 활성 실험결과, NV 단백질이 glucokinase의 프로모터 활성을 저해함을 알 수 있었다. 이와 같은 작용 결과들로 인하여 VHSV NV 단백질의 발현이 세포 내로의 포도당 흡수 또한 감소시켰다. 이러한 결과들은 VHSV NV 단백질이 유전자 발현의 전사 수준에서 음성적으로 해당과정의 효소 발현을 조절함을 의미하며, 결국 세포 내 에너지의 결핍으로 넙치의 폐사로 이어질 가능성을 보여주는 것이다.
Objective: The objective of this study was to identify candidate genes that play important roles in skeletal muscle development in ducks. Methods: In this study, we investigated the transcriptional sequencing of embryonic pectoral muscles from two specialized lines: Liancheng white ducks (female) and Cherry valley ducks (male) hybrid Line A (LCA) and Line C (LCC) ducks. In addition, prediction of target genes for the differentially expressed mRNAs was conducted and the enriched gene ontology (GO) terms and Kyoto encyclopedia of genes and genomes signaling pathways were further analyzed. Finally, a protein-to-protein interaction network was analyzed by using the target genes to gain insights into their potential functional association. Results: A total of 1,428 differentially expressed genes (DEGs) with 762 being up-regulated genes and 666 being down-regulated genes in pectoral muscle of LCA and LCC ducks identified by RNA-seq (p<0.05). Meanwhile, 23 GO terms in the down-regulated genes and 75 GO terms in up-regulated genes were significantly enriched (p<0.05). Furthermore, the top 5 most enriched pathways were ECM-receptor interaction, fatty acid degradation, pyruvate degradation, PPAR signaling pathway, and glycolysis/gluconeogenesis. Finally, the candidate genes including integrin b3 (Itgb3), pyruvate kinase M1/2 (Pkm), insulin-like growth factor 1 (Igf1), glucose-6-phosphate isomerase (Gpi), GABA type A receptor-associated protein-like 1 (Gabarapl1), and thyroid hormone receptor beta (Thrb) showed the most expression difference, and then were selected to verification by quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR). The result of qRT-PCR was consistent with that of transcriptome sequencing. Conclusion: This study provided information of molecular mechanisms underlying the developmental differences in skeletal muscles between specialized duck lines.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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