• 생명과학회지
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• 제28권11호
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• pp.1255-1261
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• 2018

DNA 염기서열의 발전과 많은 단일염기서열변이 정보(Single Nucleotide polymorphism, SNP)의 발굴은 유전 분석을 가능하게 만들었다. 단일염기서열변이 정보가 사람의 유전체뿐만 아니라 가축의 유전체에서도 이용할 수 있게 됨에 따라서 SNP 칩 마커를 통해 유전자형의 분석이 가능하게 되었다. 여러 유전자형 대치프로그램 중에서도 Minimac3 소프트웨어는 비교적 정확성이 높고, 계산의 효율성을 위해 분석을 단순화하여 유전자형의 결측치 대치 분석 시간을 단축시킨다. 따라서 본 연구에서는 Minimac3 프로그램을 사용하여 한우 1,226두 770K SNP 칩 데이터와 311두 차세대 염기서열분석 데이터를 이용하여 유전자형 결측치 대치를 실행해 보았다. 그 결과 염색체별 정확도는 약 94~96%의 정확도를 나타냈으며, 개체별 정확도는 약 92~98%의 정확도를 나타냈다. 유전자형의 결측치 대치의 완료 후, R Square ($R^2$) 값이 0.4 이상인 SNP는 총 SNP의 약 91%였다. $R^2$ 값이 0.6 이상인 SNP는 84%였으며, $R^2$ 값이 0.8 이상인 SNP는 70%였다. 대립유전자형빈도 차이를 기준으로 (0, 0.025), (0.025, 0.05), (0.05, 0.1), (0.1, 0.2), (0.2, 0.3), (0.3, 0.4), (0.4, 0.5)의 7구간에 해당하는 $R^2$ 값은 64~88%였다. 결측치 대치의 총 분석 시간은 약 12시간이 걸렸다. 추후의 유전체 데이터 세트의 크기와 복잡성이 증가하는 SNP 칩 연구에서 Minimac3를 사용한 유전체 결측치 대치법은 한우의 판별에 있어서 칩 데이터의 신뢰도를 향상 시킬 수 있을 것으로 본다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제44권2호
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• pp.171-179
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• 2016

최근 빙하의 융해로 인해 빙하 해안지역에 다양한 토양 미생물과 초목들이 드러나고있다. 본 연구에서는 북극 스발바르 군도 중앙로벤 빙하 해안 지역으로부터 Ion Torrent Personal Genome Machine(PGM)을 활용한 메타지놈 분석을 통해 세균(bacteria), 고균(archaea), 및 진핵생물(eukaryotes)를 포함하는 다양한 미생물 군집을 분석하였다. 연구에 사용된 토양시료는 빙하 후퇴에 따른 토양의 노출 시기에 따라 2개 지역(ML4 및 ML7)으로부터 수집하였다. ML4 및 ML7 시료의 메타지놈 염기서열을 기반으로 총 2,798,108 및 1,691,859 reads가 각각 미생물 군집 분석에 활용되었다. Domain (계) 수준에서 미생물 군집의 상대 빈도를 분석한 결과 2개 시료 모두 세균(86−87%)이 높은 반면 고균과 진핵생물은 1% 미만으로 존재하는 것으로 나타났다. 또한 약 12%의 염기서열은 기존에 분류되지 않은(unclassified) 서열로 분석되었다. 세균의 경우 Proteobacteria(40.3% for ML4 and 43.3% for ML7)와 Actinobacteria(22.9% and 24.9%)가 우점하는 것으로 분석되었다. 고균의 경우에는 Euryarchaeota(84.4% and 81.1%) 및 Crenarchaeota(10.6% and 13.1%), 그리고 진핵생물의 경우에는 Ascomycota(33.8% and 45.0%)가 우점하는 것으로 분석되었다. 본 연구를 통해 Ion Torrent PGM 플랫폼을 활용한 메타지놈 분석이 북극의 중앙로벤 빙하 해안 지역의 전체 미생물 군집 구조를 파악하는데 충분히 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국버섯학회지
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• 제14권4호
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• pp.142-154
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• 2016

세계의 버섯 생산량은 매년 10-20% 증가해 왔으며 다품목화 되어가고 있다. 최근에는 큰느타리, 백령느타리 등이 새로운 품목으로 재배 면적이 증가하고 있다. 특히 중국은 2002년 870만 톤으로 세계생산량 71.5%를 차지하였다. 한국도 유사한 경향을 나타내고 있다. 우리나라에서는 고려시대 저술한 김부식의 삼국사기(1145년)에 처음으로 금지(영지)와 서지가 기록되었고, 조선시대에는 17종류 이상의 농서 또는 의학서에서 버섯의 이용이 기록되었다. 상업적으로 이용되는 버섯으로는 지금까지 38종의 200품종 이상이 육성 보급되었다. 원형질체 융합에 의한 '원형느타리'가 1989년에 개발 보급되었는데 이는 느타리 품질 기준을 바꾸었다. 버섯 생산은 2015년에 199,829 톤으로 생산가액 약 8,500억 원을 능가할 것으로 추정된다. 주요 생산버섯은 느타리, 큰느타리, 팽이, 표고, 양송이, 영지로 전체의 90% 이상을 차지한다. 버섯 수출이 1960년 시작된 이후 수출과 수입은 증가되어 왔다. 병재배시스템 개발과 액체종균 사용으로 생산비가 절감되어 수출증가를 이끌었다. 하지만 일부 버섯의 높은 생산비로 수입도 증가하였다. 농촌진흥청에서 1977년부터 버섯의 유전체 연구를 시작하였다. 팽이버섯의 게놈 염기서열 분석은 분자육종에 이바지할 것이다. 또한 약용버섯인 동충하초 게놈 연구도 기능성 산물 개발에 기여할 것이다. 버섯은 다양한 생리활성이 보고되었다. 버섯산물인 의약품, 강장제, 건강음료, 기능성 생물전환제, 가공품 등이 개발되어 시중에서 유통되고 있다. 버섯의 수확 후 배지의 사료화 및 퇴비제조도 이루어지고 있다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제51권1호
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• pp.83-92
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• 2023

본 연구에서는 한국형 프로바이오틱스와 볶은 쓴메밀을 배양하여 쓴메밀의 대표 성분인 rutin에서 quercetin으로 생물전환을 확인하였다. 프로바이오틱스 17종의 유전체 분석 결과 CBT BG7, LC5, LR5, LP3, LA1과 LGA1 등 6종에서 rutin에서 isoquercetin 전환에 관련된 α-rhamnosidase 유전자가 확인되었다. Isoquercetin에서 quercetin 전환에 관련된 β-glucosidase 유전자는 17종의 프로바이오틱스에서 모두 확인되었다. 17종의 프로바이오틱스 중 CBT BG7, LR5, LP3, LA1, LGA1과 ST3 등 6종의 균주가 배양 7일 후 rutin에서 quercetin으로 최대 21.5 ± 0.3%까지 생물전환 하였다. 생물전환 시간 단축을 위하여 프로바이오틱스와 복합 효소 Cellulase KN^®을 함께 배양하였다. 그 결과, 효소 첨가 없이 가장 높은 생물전환율 21.5 ± 0.3%를 보였던 CBT LA1 균주는 효소와 함께 배양 1일 후 84.6 ± 0.5%의 생물전환율을 보였다. 특히 CBT ST3 (96.2 ± 0.4%), SL6 (90.1 ± 1.4%) 그리고 LP3 (90.0 ± 0.4%) 균주는 quercetin으로 90% 이상의 높은 전환율을 보였다. 추가로 프로바이오틱스 생물전환능이 우수하여 quercetin 함량이 높은 배양여액 동결건조물은 RAW264.7 세포에서 LPS에 의해 유도된 NO 생성 억제 효과를 보였다. 본 연구를 통해 한국형 프로바이오틱스와 효소를 조합하여 볶은 쓴메밀과 함께 배양하였을 때 rutin으로부터 항염증, 항산화, 항비만, 항당뇨 활성을 가지는 생리활성 물질 quercetin으로 생물전환이 증가하고 전환 시간이 단축됨을 확인하였다.

• 한국균학회소식:학술대회논문집
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• 한국균학회 2015년도 추계학술대회 및 정기총회
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• pp.11-11
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• 2015

A total of sixty-six samples of Nuruk, a fermention starter used to make the Korean traditional rice wine, Makgeolli, were collected from central and southern regions of Korea in 2013 and 2014. We classified two groups of the Nuruk samples, "commercial" and "home-made", according to the manufacturing procedure and purpose of use. Commercial Nuruks were made in a controlled environment where the temperature and humidity are fixed and the final product is supplied to Makgeolli manufacturers. Home-made Nuruks were made under uncontrolled conditions in the naturally opened environment and were intended for use in the production of small amounts of home-brewed Makgeolli. We obtained more than five hundred isolates including filamentous fungi and yeasts from the Nuruk samples followed by identification of fungal species. Also we stored glycerol stocks of each single isolate at $-70^{\circ}C$. We identified the species of each isolate based on the sequences of ITS regions amplified with two different universal primer pairs. We also performed morphological characterization of the filamentous fungi and yeast species through observations under the microscope. We investigated the major fungal species of commercial and home-made Nuruks by counting the colony forming units (CFU) and analyzing the occurrence tendency of fungal species. While commercial Nuruks contained mostly high CFU of yeasts, home-made Nuruks showed relatively high occurrence of filamentous fungi. One of the representative Nuruk manufacturers used both domestic wheat bran and imported ones, mainly from US, as raw material. Depending on the source of ingredient, the fungal diversity was somewhat different. Another commercial Nuruk sample was collected twice, once in 2013 and again in 2014, and showed different diversity of fungal species in each year. Nuruks obtained from the southern regions of Korea and Jeju island showed high frequency of yeast such as Saccharomycopsis fibuligera and Pichia species as well as unique filamentous fungus, Monascus species. S. fibuligera was easily found in many Nuruk samples with high CFU. The major filamentous fungi were Aspergillus, Lichtheimia, Mucor and Penicillium species. In order to further our understanding of the isolates and their potential industrial applications, we assayed three enzymes, alpha amylase, glucoamylase and acid protease from 140 isolates out of about five hundred isolates and selected about 10 excellent strains with high enzyme activities. With these fungal isolates, we will perform omics analyses including genomics, transcriptomics, metabolic pathway analyses, and metabolomics followed by whole genome sequencing of unique isolates associated with the basic research of Nuruk and that also has applications in the Makgeolli making process.

• 한국균학회지
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• 제45권2호
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• pp.114-120
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• 2017

표고버섯은 주로 아시아 국가에서 재배되는 식용 버섯이다. 표고버섯은 최근 국내에서 신품종의 개발이 활발히 이루어지고 있으며, 국내외적으로 품종의 보호가 중요해짐에 따라 표고의 품종을 구분할 수 있는 효율적인 마커 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 산마루1호와 천장3호를 구분할 수 있는 CAPS (cleaved amplified polymorphic sequence) 마커를 개발하였다. 이 연구에서 개발된 CAPS 마커는 단핵균주인 B17의 표준유전체 정보와 연구에 사용된 10개 균주의 resequencing 정보를 바탕으로 개발되었다. 산마루1호는 scaffold9번, 1630048의 염기서열 G가 T로 변한 SNP를 포함하여 PCR 후 제한효소 TspR I을, 천장3호는 scaffold13번, 920681의 염기서열 G가 A로 변한 single nucleotide polymorphism (SNP)를 포함하여 PCR 후, 제한효소 Xho I을 처리하였을 때 다른 균주들과 구분되었다. 따라서 이를 마커로 개발하였다.

• 유통과학연구
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• 제16권8호
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• pp.63-68
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• 2018

Purpose - Lettuce (Lactuca sativ L.) is one of the economically important vegetable crops, which worldwide market value is over 100 billion U.S. dollar. In Korea, about 89.7 kilo ton of lettuce was produced in 3400ha in 2016, recoded as No. 1 vegetable crop in domestic green house production. However, recently, domestic lettuce production and cultivation areas are all getting decreased. Thus, novel approaches are needed to be implemented to revive the production. Research design, data and methodology - In this review paper, we first prioritized the end-user traits which are imperative to positively stimulate the domestic lettuce market and discussed relevant genomics strategies. Especially, we assessed a possibility whether school meal program would be a potential niche market. Results - The genomics technologies, which become widely applied in the crop biotechnology since 2008 when next generation sequencing method was developed, may be a good solution in the crop improvement, efficiently gathering valuable information of agriculturally useful traits. Significantly, in lettuce, the high quality whole genome sequence, based on Lactuca sativa cv. Salinas, is publically available and this genomics platform, thus, would be implemented in lettuce breeding program to innovate relevant end-user traits both for the farmers and customers, including the disease resistance to the Fusarium wilt, productivity under hot weather conditions, various nutritional qualities and so forth. These improvements will boost domestic lettuce industries in the near future. Conclusions - Due to the nutritional distinctions comparing to the western style lettuces, domestic leaf lettuces could be one of the important vegetables in the school meal programs. To make it happen, we would better devise diverse recipes to make a salad with it, instead of only using as a wrap vegetable. Meanwhile, novel lettuce varieties need to be developed, which are favorable to the students and also easy to be handled with while processing. Overall, to achieve international competence in the lettuce industries, we need to create elite lettuce varieties that satisfies domestic farmers as well as customers, suitable to various niche markets, such as school meal program. Thus, efficient breeding programs using genomics approaches should be established in advance and careful monitoring on the preference of the related customers for a niche market be continued persistently.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제27권7호
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• pp.1-7
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• 2022

최근 대용량 데이터를 프로그램 자체에서 생성시키면서 구동되는 빅데이터 프로그램, 머신 러닝 프로그램 같은 응용 프로그램의 사용이 일상화됨에 따라 기존의 메인 메모리만으로는 메모리가 부족하여 프로그램의 빠른 실행이 어려운 경우가 발생하고 있다. 특히, 코로나 변이 바이러스 발생으로 염기서열 전체의 유전 변이 여부를 분석해야 하는 상황에는 더욱 빠르게 결과를 도출해야 하는 필요성이 대두되었다. 대용량 데이터를 병렬실행으로 빠른 결과를 필요로 하는 전장유전체(WGS; Whole Genome Sequencing) 분석 방법에 기존 SSD에서 대용량 데이터를 처리하는 것이 아닌 자체 개발한 메모리풀 MOCA host adapter가 장착된 컴퓨팅 시스템에 적용하여 성능을 측정한 결과 기존 SSD 시스템에 비해 16%의 성능 향상이 있었다. 그리고, 그 외의 다양한 벤치마크 시험에서도 워크플로우의 task별 SortSampleBam, ApplyBQSR, GatherBamFiles등 메모리풀 MOCA host adapter가 장착된 컴퓨팅 시스템에서도 SSD를 사용한 경우보다 IO 성능이 각각 92.8%, 80.6%, 32.8% 실행시간 단축을 보였다. 전장유전체파이프라인 분석같이 대용량 데이터 분석시 본 연구에서 개발한 메모리풀 MOCA host adapter가 장착된 컴퓨팅 시스템에서 분석할 경우 런타임(run time)시 발생하는 측정 지연을 줄일 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한임상검사과학회지
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• 제54권4호
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• pp.239-248
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• 2022

임상미생물학 분야에서 세균의 분류는 끊임없이 변화하는 상태에 있다. 무산소성 세균의 대규모 분류와 명명법은 지난 수십년 동안 발생되었는데, 주로 16S rRNA 염기서열 분석 및 전체 게놈 염기서열(WGS) 분석과 같은 분자 기술의 발전 때문이다. 새로운 균속과 균종이 추가되었고, 기존 균종과 균속은 재분류되었거나 재명명되었다. 임상미생물검사실의 주요 역할은 임상적으로 중요한 세균의 정확한 동정 및 적절한 감수성 시험, 그리고 신속한 보고 및 임상의와의 의사 소통이다. 무산소성 세균의 분류학적 변화는 진단적으로 적절한 보고 항균제의 선택과 항균제 감수성 해석 기준의 적용에 잠정적으로 영향을 미칠 수 있다. 이는 신흥 병원성 무산소성 세균의 항균제 내성 및 잘못된 동정은 환자 치료에 있어서 부적절한 경험적 치료를 유발할 수 있기 때문이다. 따라서, 임상미생물검사실은 주기적으로 무산소성 세균의 분류학적 변경 사항을 업데이트하고, 임상의에게 이러한 변경 사항을 적절하게 알려야 한다. 이 논문에서는 임상적으로 중요한 무산소성 세균의 분류에 관한 업데이트을 제시하였고, 이전의 균명 또는 동의어을 함께 기술하였다. 무산소성 세균의 분류 업데이트는 무산소성 세균 감염에 대한 항균제 요법을 안내하고, 치료 실패를 예방하는데 임상미생물검사실과 임상의 모두에게 도움이 될 수 있다.

• 한국육종학회지
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• 제51권4호
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• pp.318-325
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• 2019

식물은 다양한 환경 스트레스에 적응하기 위해 스트레스 내성 유전자의 발현과 자연 돌연변이를 통해 외부 환경 및 자극에 대한 반응 특성을 강화시켜 왔다 본 연구는 사료용 옥수수를 대상으로 감마선을 이용하여 돌연변이 집단을 구축하고 내염성이 증대된 계통을 개발하고자 수행되었다. 140RS516은 NaCl 처리 조건에서 대조군인 KS140과 비교하여 증가된 염 스트레스 내성을 보였다. 감마선에 의한 다양한 유전변이를 보인 140RS516 식물체는 염 스트레스 조건에서 대조군보다 높은 발아율과 생장, 기공전도도 그리고 proline함량을 나타냈으며, 내염성에 관여하는 유전자들의 발현이 증가하였다. 따라서 본 연구를 통해 개발된 140RS516 옥수수는 간척지 염화토양과 같이 불량한 환경에서 작물 재배 및 생산이 가능한 내염성 품종을 개발하기 위한 육종 소재로 활용될 수 있을 것이다.