Fescues, which are widely cultivated as grasses and forages around the world, are often naturally infected with the endophyte, Epichloë. This fungus, transmitted through seeds, imparts resistance to drying and herbivorous insects in its host without causing any external damage, thereby contributing to the adaptation of the host to the environment and maintaining a symbiosis. However, some endophytes, such as E. coenophialum synthesize ergovaline or lolitrem B, which accumulate in the plant and impart anti-mammalian properties. For example, when livestock consume excessive amounts of grass containing toxic endophytes, problems associated with neuromuscular abnormalities, such as convulsions, paralysis, high fever, decreased milk production, reproductive disorders, and even death, can occur. Therefore, pre-inoculation with non-toxic endogenous fungi or management with endophyte-free grass is important in preventing damage to livestock and producing high-quality forage. To date, the diagnosis of endophytes has been mainly performed by observation under a microscope following staining, or by performing an immune blot assay using a monoclonal antibody. Recently, the polymerase chain reaction (PCR)-based molecular diagnostic method is gaining importance in the fields of agriculture, livestock, and healthcare given the method’s advantages. These include faster results, with greater accuracy and sensitivity than those obtained using conventional diagnostic methods. For the diagnosis of endophytes, the nested PCR method is the only available option developed; however, it is limited by the fact that the level of toxic alkaloid synthesis cannot be estimated. Therefore, in this study, we aimed to develop a triplex real-time PCR diagnostic method that can determine the presence or absence of endophyte infection using DNA extracted from seeds within 1 h, while simultaneously detecting easD and LtmC genes, which are related to toxic alkaloid synthesis. This new method was then also applied to real field samples.

Pacific herring, Clupea pallasii, a keystone species with significant ecological and commercial importance, is declining globally throughout much of its range. While traditional fishing equipment methods remain limited, new sensitive and rapid detection methods should be developed to monitor fisheries resources. To monitor the presence and quantity of C. pallasii from environmental DNA (eDNA) extracted from seawater samples, a pair of primers and a TaqMan® probe specific to this fish based on mitochondrial cytochrome b (COB) sequences were designed for the real-time PCR (qPCR) assay. The combination of our molecular markers showed high specificity in the qPCR assay, which affirmed the success of presenting a positive signal only in the C. pallasii specimens. The markers also showed a high sensitivity for detecting C. pallasii genomic DNA in the range of 1 pg~100 ng rxn-1 and its DNA plasmid containing COB amplicon in the range of 1~100,000 copies rxn-1, which produced linear standard calibration curves (r2=0.99). We performed a qPCR assay for environmental water samples obtained from 29 sampling stations in the southeastern coastal regions of South Korea using molecular markers. The assay successfully detected the C. pallasii eDNA from 14 stations (48.2%), with the highest mean concentration in Jinhae Bay with a value of 76.09±18.39 pg L-1 (246.20±58.58 copies L-1). Our preliminary application of molecular monitoring of C. pallasii will provide essential information for efficient ecological control and management of this valuable fisheries resource.

본 연구에서 multiplex PCR과 real-time PCR을 이용하여 창난젓의 원료를 감별할 수 있는 새로운 판별법을 개발하였다. 명태와 가이양의 종 특이 프라이머를 디자인하고, 명태와 가이양의 genomic DNA를 template로 single PCR과 multiplex PCR을 실시하였다. PCR을 실시한 결과, single PCR에서 명태(297 bp)와 가이양(132 bp)에 해당하는 PCR 밴드를 확인하였으며 교차 반응이 일어나지 않는 것을 확인하였다. Multiplex PCR에서 명태와 가이양 사이에 교차 반응없이 증폭이 일어나는 것을 확인하였다. Real-time PCR 결과, 명태 종 판별 프라이머에서 명태의 Ct 평균값은 20.765±0.691, 가이양 시료에서 Ct 평균값은 35.719±1.828이 었으며, 가이양 종 판별 프라이머에서 명태 시료의 Ct 평균 값은 35.996±1.423, 가이양 시료의 Ct 평균값은 20.096±0.793 으로 프라이머의 효율성, 특이성 및 교차 반응성에서 유의한 차이가 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 시중에서 판매되는 7개 제품을 multiplex PCR 및 real-time PCR로 확인 하였으며, 모든 시료에서 유효한 결과를 확인하였다. 본 연구에서 제작된 명태와 가이양에 대한 종 특이적 프라이머는 가공된 젓갈 시료의 원료의 판별 가능하며, 이러한 결과는 식품안전관리에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

Staphylococcus aureus와 Bacillus cereus는 식중독을 일으키는 주요한 원인균 중 하나로 각종 식품에서 검출되면서 많은 주의가 요구되고 있다. 식중독 발생의 원인균을 신속하고 정확하게 검출할 수 있는 여러 가지 방법 중 DNA 분석을 기반으로 하는 PCR 검출법이 보편적으로 사용되고 있다. 본 연구에서는 샌드위치와 같은 즉석 섭취 식품에서 식중독을 유발할 수 있는 S. aureus와 B. cereus 의 신속검출을 위해 conventional PCR과 real-time PCR의 특이도 및 민감도를 비교하였다. 그 결과, 검출한계 범위가 배양액에서는 cPCR의 경우 S. aureus (104-106 CFU/mL), B. cereus (103-105 CFU/mL) 이였고, real-time PCR의 경우 S. aureus (103-106 CFU/mL), B. cereus (102-105 CFU/mL) 이였다. 식품에서는 cPCR의 경우 S. aureus (104-106 CFU/mL), B. cereus (103-105 CFU/mL) 이고, real-time PCR의 경우 S. aureus (104-106 CFU/mL), B. cereus (103-105 CFU/mL) 으로 나타났다. Real-time PCR법이 cPCR법 보다 10배 이상 더 민감한 것으로 나타났다. 따라서 real-time PCR은 우수한 민감도를 지닌 검출기법으로 식중독 세균 검출에 있어 매우 효과적인 방법으로 사료된다.

적조가 처음 시작되는 해역을 조기에 파악하기 위하여 Quantitative real-time PCR (qPCR)을 경남해역 적조현장에 활용하였다. 2019년 경남해역을 대상으로 Cochlodinium polykrikoides를 qPCR로 정량분석한 결과, 6월 초에 저밀도로(0.0015~0.0058 cells mL-1) 검출되기 시작하여 8월 중순에는 최대 0.163 cells mL-1 밀도로 증가하였고, 주로 남해도 주변에서 높게 검출되었다. 8월 말에는 현미경 검경으로 남해도 주변에서 높게 출현함이 확인되었고(최대 24 cells mL-1), 9월 2일에는 남해도에서 적조주의보가 발령되었고(최대 200 cells mL-1), 9월 11일에는 최대 12,000 cells mL-1까지 남해도 해역에서 발생하였다. 위 결과는 극미량의 C. polykrikoides이 적조발생 전에 남해도에서 검출 되었고 이후 같은 해역에서 적조가 발생되었음을 보여준다. 이는 qPCR이 극미량의 C. polykrikoides을 조기검출하는데 유용한 방법임을 보여준다.

This study constructed a wheat-specific primer and a probe using the internal transcribed spacer (ITS). 2 regions of wheat (Triticum aestivum) and real-time PCR conditions were established. The calibration curve showed a slope of -3.356, a correlation coefficient of 0.998, and an amplification efficiency of 98.589%. Experiments were carried out on the rice flour mixed with 50%, 10%, 1%, 0.1%, 0.01%, and 0.001% of wheat. The result showed that it was possible to detect samples mixed with up to 0.01% of wheat. As a result of checking, the wheat detection potential of rice, 34 processed foods, and seven processed foods was ascertained. The real-time PCR method using the wheatspecific primer and probe developed in this study can be used to identify the authenticity of the raw materials, such as the incorrect indication of the raw materials utilized and the unintended mixing of wheat during the manufacturing process.

최근 한국에서 발생한 Salmonella로 인한 식중독 사고 는 2018년 9월 학교급식에서 제공된 초콜릿 무스 케이크가 원인이 되었다. 이 연구의 목적은 Salmonella Typhimurium이 인위적으로 접종된 무스케이크와 티라미수에서 3M Molecular Detection Assay 2 –Salmonella와 식품공전에 등재된 방법인 분리배지와 real-time PCR을 비교하는 것이었다. 무스케이크 2종과 티라미수 2종 25 g에 225 mL BPW를 넣고 37oC에서 24시간 동안 증균 배양하 였다. 배양 후, 3M Molecular Detection Assay 2 – Salmonella, 분리배지 그리고 real-time PCR로 분석하였다. 초콜릿 무스 케이크를 제외하고 3가지 방법은 유사한 결 과를 보였다. 초콜릿 무스 케이크에서 분리배지와 3M Molecular Detection Assay 2 –Salmonella는 모든 접종수 준에서 동일한 결과를 나타낸 반면 real-time PCR은 104 CFU/25g수준에서 1번의 양성결과를 제외하고 모두 검출 되지 않았다. 초콜릿 무스에 S. Typhimurium을 102 CFU/ 25 g 수준으로 접종하였을때, real-time PCR를 이용한 검출은 15%에서는 부분적인 음성을 나타냈고, 20-100% 함량의 초콜릿 무스에서는 모두 음성이었다. Real-time PCR 로는 chocolate이 15% 이상 함유된 식품에서의 Salmonella 균 검출이 불가능하였지만, LMAP 기반의 3M Molecular Detection Assay 2으로는 chocolate 농도에 관계없이 검출이 가능하였다.

본 연구에서는 한국 전통 식품에서 Salmonella Typhimurium 와 Listeria monocytogenes의 검출에 대하여 LAMP에 기 반한 3M Molecular Detection Assay 2 (3M MDA 2)와 식품공전에 등재된 분리배지, real-time PCR의 검출 성능을 비교하고자 하였다. 육회와 육사시미에 100–104 CFU/25 g 의 수준으로 S. Typhimurium와 L. monocytogenes을 각각 접종하였다. Citrobacter freundii와 Listeria innocua는 S. Typhimurium와 L. monocytogene의 검출에 영향을 주는 균으로 사용하였다. S. Typhimurium와 L. monocytogenes만 100–104 CFU/25 g수준으로 접종한 모든 시료에서는 분리 배지, real-time PCR과 LAMP에서 양성으로 검출되었다. C. freundii와 L. innocua를 같이 접종한 경우에서 부분적으로 양성이 나타났다. 육회와 육사시미에 대하여 real-time PCR 보다 3M MDA 2가 더 검출효율이 높음을 알 수 있었다. 분리배지가 가장 검출효율이 높았지만 3M MDA 2와 큰 차 이가 없었다. 배지를 사용하는 방법은 최소 일주일의 시간이 소요되고 PCR의 경우 inhibitor의 영향을 많이 받아 정확한 검출이 어려운 점이 있다. 그러나 LAMP에 기반한 3M MDA 2는 enrichment 후 다음 날 간단한 protocol을 통해 25분 이내로 샘플의 양성 반응을 확인할 수 있어 식중독균에 대해 신속하고 정확한 검출이 가능한 것으로 판단되었다.

식품에 존재하는 병원균을 신속검출하기 위한 방법으로 LAMP와 real-time PCR 방법을 비교 평가 하였다. S. Typhimurium, L. monocytogenes, C. sakazakii의 3종에 대해 식품공전에서 권고하는 식품 종류를 선별하여 민감도를 분석하였다. S. Typhimurium에서는 11종의 식품(햄, 닭가슴살, 계란, 돼지고기, 소고기, 오리고기, 액상음료, 샐러드, 콘프레이크, 초콜릿, 사료)중 4종(햄, 돼지고기, 시리얼, 사료)에서 LAMP보다 real-time PCR에서 검출 민감도가 10 배 이상 더 높았고, 6종(닭가슴살, 계란, 소고기, 오리고기, 음료, 샐러드)에서는 real-time PCR과 비슷한 수준을 그리고 초콜릿에서는 real-time PCR로는 검출되지 않았으며 LAMP로만 검출되는 결과가 나타났다. L. monocytogenes 와 C. sakazakii에서는 9종 모두에서 LAMP보다 real-time PCR에서 검출 민감도가 더 높았다. 또한 L. monocytogenes 에서 LAMP의 검출 민감도가 S. Typhimurium과 C. sakazakii 보다 10배 이상 낮았다. 3M MDS의 검출한계 향상을 위해 변형된 3M MDS의 민감도는 기존대비 10배 이상 증가되었다. 따라서 식품에 존재하는 병원균의 검출 을 위해 식품의 구성성분에 따라 LAMP와 real-time PCR 를 적절히 선택하는 것이 바람직할 것으로 생각되었다. 한편, 농축 방법을 이용해 LAMP방법의 민감도를 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다.

Honey bee, Apis mellifera L., have been widely used as a model organism for biological science because of its highly developed sociality, specialized labor division and passive population management. In order to examine the expression patterns of genes putatively involved in social development in honey bee, quantitative real-time PCR (qRT-PCR) that has been widely used to investigate the expression level of target gene can be used in honey bee study. However, the selection and validation of optimal reference genes is a crucial step prior to running qRT-PCR. In the present study, therefore, the seasonal expression stability of five candidate reference genes in the abdomen of forager and nurse was investigated using three programs (geNorm, NormFinder and BestKeeper), and selected reference genes were validated by the normalization of expression level of vg encoding vitellogenin. Although three programs revealed slightly different gene stability values, overall the combination of two genes (rpS18 and gapdh encoding ribosomal protein S18 and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, respectively) was resulted in the most suitable use for normalization of the target gene in forager. However, a single gene, either rpL32 or rpS18 in the nurse or either rpL32, rpS18, or gapdh in the comparison between foragers and nurses, were suggested to be applied for normalization of seasonal and labor-specific gene expression by qRT-PCR.

The fruit fly, Drosophila melanogaster, is a good model organism in various areas of biological science. Since D. melanogaster has been thought to be adapted to the chemical stress environment caused by the overripen, decay and fermented fruits, identification of the genes involved in chemical tolerance and investigation of their expression patterns are essential for better understanding of the physiological evolution in D. melanogaster. For investigation of the gene expression level, quantitative real-time PCR (qRT-PCR) can be applied to quantify gene expression level and selection of reliable reference gene(s) for normalization is an accurate step. In the present study, therefore, we validated the expression stabilities of ten candidate reference genes using three softwares (geNorm, NormFinder and BestKeeper) in D. melanogaster exposed to different concentrations of acetic acid, ethanol and 2-phenylethanol. Although three programs resulted in slightly different gene stability ranks, but overall tbp encoding TATA box binding protein was most stable gene in acetic acid and ethanol exposed fly, while nd encoding NADH dehydrogenase was the most suitable reference gene in the case of 2-phenylethanol treatment. In the comparison of three chemical treatment condition, nd was also suggested to be most optimal reference gene. In addition, optimal number of reference gene for accurate normalization was calculated by geNorm pairwise analysis, and selection of multiple reference genes was suggested to be better for target gene normalization method than use of a single reference gene.

과일이나 농작물의 부패 및 발효 환경에서는 Methanol, Ethanol, Acetic acid을 비롯한 다양한 화학물질들이 생산된다. Drosophila melanogaster는 이러한 발효·부패 환경에 서식하면서 일정 농도 이상의 다양한 화학물질에 지속적으로 노출되어 생존하도록 적응되어온 것으로 생각된다. 다양한 화학물질이 포함한 환경에 안정적으로 서식하기 위해서는 D. melanogaster는 화학물질에 능동적으로 반응하여 해독 유전자나 대사 관련 유전자의 발현량을 변화 시킴으로써 발효·부패 환경에서 생성되는 화학물질에 대한 높은 내성을 가지고 있을 것으로 판단된다. 현재까지 유전자의 발현량 측정을 위해 real-time PCR를 이용하여 reference gene의 발현량을 기준으로 정량화하는 방법이 가장 널리 사용되고 있다. 그러나 조직별, 환경별, 발달단계를 비롯한 다양한 조건에서 안정적으로 발현되는 reference 유전자 선정이 필수적으로 선행되어야 하므로 본 연구에서는 발효·부패 환경에서 생산되는 두 화학물질인 Methanol과 Ethyl Acetate에 노출된 D. melanogaster에서 안정적으로 발현되는 reference gene을 찾는 연구를 실시하였다. 본 연구에서는 다양한 농도의 Methanol과 Ethyl Acetate을 D. melanogaster에 노출시킨 후 RNA 추출과 cDNA 합성을 실시였고, 5가지 후보 reference gene (hsp22, nd, rpL18, tbp and ef-1b)의 안정적 발현 여부를 qRT-PCR을 통해 조사하였으며, 유전자 발현의 안정성을 측정하는 3가지 프로그램(geNorm, NormFinder, BestKeeper)을 이용해 비교·분석하였다. 본 학회에서는 연구의 과정과 그 결과를 발표하고자 한다.

기후온난화 현상이 지속되고 있는 제주지역에서 환경적으로 다른 지역 모기의 계절적 발생밀도를 조사하기 위해 제주시의 국제공항, 항만 구역과 축사 그리고 서귀포 도심지의 11지점을 선정하여 3월부터 11월까지 매달 2회씩 Black light trap과 BG sentinel trap을 이용하여 모기를 채집하였다. 채집된 모기는 5속 7종. 6,042마리였으며, 이 중 빨간집모기(Culex pipiens)가 4,159마리(68.8%)로 우점종이었으며 흰줄숲모기 (Aedes albopictus)는 1,348마리(24.4%)였다. Black light trap를 이용한 채집에서 중앙동주민센터는 트랩당 72.8마리를 채집하여 모기 밀도가 가장 높게 나타났으며 제주국제공항은 트랩당 1.4마리로 가장 낮게 나타났다. BG sentinel trap을 이용한 채집에서는 항만에서 트랩당 71.7마리로 가장 많았고 도심지의 걸매생태공원에서 28.3마리로 가장 낮았다. 시기별로 모기의 밀도는 5월부터 증가하기 시작하여 8월에 1,156마리 (19.1%)로 가장 높은 밀도를 나타내었다. 채집된 암컷모기를 종별, 시기별, 지점별로 나누어 pool당 50마리 이하로 설정하여 총 364 pools에서 flavivirus 존재여부를 real time RT-PCR로 검사하였으나, 검출되지 않았다.

본 연구는 국내에서 생산되거나 해외에서 수입되어 국내에서 유통되는 수산물 중에서 두족류를 문어류, 낙지류, 오징어류, 주꾸미류, 꼴뚜기류의 5개 그룹으로 구분하여 분석하였다. 두족류 5개 그룹을 판별을 하기 위해 미토콘드리아에 존재하는 유전자를 분석하였고, 그 중에서 COI (mitochondrial cytochrome C oxidase subunit I), 16s rRNA (16s ribosomal RNA), 12s rRNA (12s ribosomal RNA) 내에서 상당히 유사한 DNA 서열 부분과 일부 서열 변화 부분이 확인되었다. 명확하게 두족류 5개 그룹 판별을 하기 위해 COI, 16s rRNA, 12s rRNA 유전자의 일부 서열 변화 부분에서 그룹 특이적 프라이머 세트를 디자인하였다. 국내·외에서 확보한 두족류 시료(참문어, 낙지, 살오징어, 아메리카 대왕오징어, 갑오징어, 주꾸미, 모래주꾸미, 하이야주꾸미, 참꼴뚜기, 창꼴뚜기, 한치꼴뚜기)의 genomic DNA을 추출하여 각 그룹의 특이적 프라이머를 이용하여 SYBR 기반의 real-time PCR 시스템에 의해 분석되었고, threshold cycle (Ct) value와 같은 real-time PCR 결과 분석에 의해 두족류 내 그룹 판별이 가능하였다(Table 3).

Honey bee has been widely used as a model insect for biological sciences because of its sociality and specialized labor division. For the investigation of the seasonal and labor-dependent expression patterns of genes putatively involved in its sociality, quantitative real-time PCR (qRT-PCR) can be applied to quantify gene expression level and selection of reliable reference gene(s) for normalization is an accurate step. In this study, using three softwares (geNorm, NormFinder and BestKeeper), we evaluated seasonal expression stabilities of four reference genes that have been widely used for qRT-PCR in forager and nurse heads. Among four candidates, two genes, rpS18 and gapdh, were suggested to be the optimal reference genes for qRT-PCR.

Salmonella는 전세계적으로 식중독을 유발하는 주요 원 인 균으로서, 식중독을 유발하는 Salmonella를 신속하게 검출하는 방법은 식품 안전을 위한 중요한 도구이다. Realtime PCR은 식중독균을 검출하기 위한 신속검사법으로 널 리 사용되어 왔다. 최근에는 NBS LabChip real-time PCR 이라는 새로운 시스템이 칩타입으로 조작이 간편하며 초 고속의 real-time PCR 시스템이라는 보고가 있었다. 본 연 구에서는 살모넬라의 신속한 검출을 위하여 NBS LabChip real-time PCR에 기반하여 real-time PCR 반응 시간이 20 분 이내인 검출법을 확인하고자 하였다. 프라이머와 프로 브 설계를 위해 두 개의 타겟 유전자(invA, stn)가 선택되 었으며, 특이도와 민감도(검출한계)를 평가함으로 개발된 검출법을 검증하고자 하였다. 본 연구에서는 특이도 검증을 위해 Salmonella 균주 42주와 Non-Salmonella 균주 21 주를 포함하였으며, 본 방법으로 Salmonella 42주에 대해 서만 정확하게 검출이 가능하였다. 검출한계는 살모넬라 genome DNA 기준으로 101 copies/μL 였으며, 소시지에서 는 4시간 증균 이후 접종균수로서 101CFU/g 에서 102 CFU/ g까지 검출이 가능하였다. 본 연구에서 개발된 검출법은 신속한 식중독 원인조사에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

인수공통 감염증의 하나인 톡소포자충의 검출을 위해서는 대부분은 ELISA 법이 사용 되고 있으나, 충체가 사멸 된 후에도 양성반응이 나타나는 등 사용에 제한이 있다. 반면 유전자 검출법은 현재 감염상태를 확인 할 수 있기 때문에 식중독 원인조사 등에 적합하다고 판단되어 이를 활용하여 본 연구를 진행하였다. 톡소포자충의 유전정보를 통해 529 repeat region의 염기서열을 얻고, 프라이머 및 TaqMan 프로브를 설계하여 real-time PCR을 이용한 검 출법을 개발하였다. 검출한계(lower limit of detection) 및 적정곡선을 확인한 결과 10 genomic DNA copy가 검출한 계로 확인되었고, 정량을 위한 곡선은 101~106 DNA copies 까지 0.999의 R2값을 나타내었다. 개발된 검출법의 증폭효 율을 비교하기 위해 B1 gene 타겟 프라이머 세트와 타입 별 검출한계를 비교한 결과, type 1, 2, 3 톡소포자충에서 같거나 더 나은 검출한계를 보였다. 또한 식품에서 주로 분리되는 식중독 세균 14종 및 원충 3종에 대해 특이도를 비교한 결과, 모두 음성으로 나타났다. 개발된 검출법을 식육검체에 적용하였을 때 type 1, 2, 3에서 모두 원활한 검출결과를 보여 증폭방해물질이 존재하지 않은 것으로 확인되었다. 본 연구를 통해 개발된 유전자검출법은 국내 유통 중인 식육에서 인수 공통감염 원충의 하나인 톡소포 자충의 감염 여부를 확인하는 사전적 모니터링의 방법으로 활용될 예정이다.