수염풍뎅이(Polyphylla laticollis manchurica)는 과거에는 흔히 발견되었으나, 1970년대 이후 한반도 내 개체수 가 급격히 감소하여 2005년 환경부에 의해 멸종위기 야생생물 Ⅰ급으로 지정되었다. 또한 해당종의 분자생물학적 연구는 멸종위기종이라는 특성으로 인해 제한적으로 진행되었다. 그로 인해 NCBI 등 공공 데이터베이스에서 제공되는 서열정보들 또한 부족한 실정이다. 이 연구는 이러한 한계를 극복하고 수염풍뎅이의 유전적 특성을 규명하기 위해 생물정보학적 기술을 활용하여 전사체 분석을 진행하였다. Illumina HiSeq 2500 플랫폼을 사용하여 53,433,048개의 RNA reads를 얻었으며, Trinity와 TGICL을 이용한 De novo 어셈블리 분석을 통해 18,172개의 unigenes를 생성하였다. 생성된 unigenes는 GO, KOG, KEGG, PANM DB를 활용하여 annotation을 진행하였다. 그 결과, GO 분석에서는 ‘binding and catalytic activities’와 관련된 항목이 높은 발현을 보였으며, KOG 분석의 경우 ‘Cellular Processes and Signals’ 범주가 높은 비율을 나타내었다. KEGG 분석을 통해 2,118개의 unigenes가 metabolic 카테고리에 annotation된 것을 확인하였다. SSR 모티프 분석에서는 AT/AT (42.90%) 모티프, AAT/ATT (13.13%) 모티프 순으로 많이 나타나는 것을 확인하였다. 이 연구를 통해 분석한 결과 들을 이용하여 유전자원 및 종 정보를 실시간 제공 및 정보 공유가 가능하도록 Database 및 web-interface를 구축하 였으며, 이러한 자료들은 국내 멸종위기종인 수염풍뎅이의 고유한 유전적 특성을 발굴 및 확보할 수 있는 기반자 료로써 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

애기뿔소똥구리 (Copris tripartitus)는 배설물 분해를 통해 환경정화와 생태계 균형에 기여하는 것으로 알려져 있다. 그러나 무분별한 농약 사용과 서식지 파괴로 인해 개체수가 감소되고 있어 2017년 환경부에서 애기뿔소똥 구리를 멸종위기 야생생물 Ⅱ급으로 지정하였다. 애기뿔소똥구리의 미토콘드리아 유전자를 활용한 선행연구가 발표되었지만 유전자원 확보는 여전히 미비한 실정이다. 이번 연구는 애기뿔소똥구리의 성장, 면역 및 생식과 관련된 유전 정보를 확보하기 위해 Illumina HiSeq 4000 platform을 활용하여 전사체 분석을 실시하였다. Illumina HiSeq 4000을 통해 확보된 전사체 데이터를 Trinity 프로 그램을 통해 de novo assembly를 진행하여 contigs를 생성하였다. 생성된 contigs를 TGICL 프로그램을 통해 clustering 하여 unigenes을 확보하였다. 이후 확보된 unigenes는 PANM DB 및 Swiss-Prot, KOG, InterProScan, GO, KEGG를 기반으로 한 BLASTx를 사용하여 annotation을 진행하였다. 25,106개의 unigene 중에서 23,289개가 PANM DB에 annotation 되었으며, Swiss-Prot, InterProScan에서는 각각 19,660개, 13,545개의 unigene이 annotation 되었다. KOG 분석에서는 ‘general function prediction only’ 범주에서 높은 비율로 나타났으며, GO 분석에서는 ‘Molecular Function’ 카테고리에서 가장 많이 annotation 되었다. KEGG 분석을 통해서는 ‘Environmental information processing’ 항목이 높은 발현을 보였다. 이번 연구를 통해 확보된 기능적 데이터는 야생에서의 보존 계획을 수립하는 데 있어 기초 자료로써 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

작은소피참진드기(Haemaphysalis longicornis)는 중증열성혈소판감소증후군 (SFTS)을 전파하는 주요 매개 체로 알려져 있으며, 대한민국 전역에 분포하고 있다. SFTS는 2013년 첫 환자 보고 이후 SFTS의 보고 사례가 꾸준히 증가하고 있으며 이에 해당 질병을 전파하는 주요 매개체인 작은소피참진드기를 대상으로 한 연구의 중요성이 증가하고 있다. 전사체 분석은 llumina HiSeq 4000 platform을 활용하여 진행하였다. Illumina HiSeq 4000에서 확보된 전사체 데이터를 Trinity 프로그램을 활용하여 de novo assembly를 진행하였으며, 이후 TGICL 프로그램을 통해 unigenes 을 확보하였다. 이후 확보된 unigenes는 전사체의 기능을 추정 및 식별하기 위해 Swiss-Prot, KOG, GO, KEGG, PANM DB를 기반으로 한 BLASTx를 수행하였다. 또한 Phlebovirus의 존재 여부를 확인하기 위해 NCBI에 등록된 Phlebovirus 유전자원을 수집하여 데이터베이스를 구축하였으며, 구축된 데이터베이스에서 BLASTx를 진행하 여 바이러스 전사체의 존재 여부를 분석하였다. 확보된 28,078개의 unigenes 중 19,414개의 unigene이 PANM DB에 annotation 되었으며, Swiss-Prot, KOG, GO, KEGG에서는 각각 13,117개, 13,002개, 8,588개, 1,651개의 unigene이 annotation 되었다. Phlebovirus 전사체 존재 여부 분석 결과, BLASTX를 통해 작은소피참진드기로부터 SFTS RNA polymerase와 유사성을 보이는 3개의 unigene의 존재를 확인하였다. 이번 연구 결과는 국내 작은소피참진드기 및 SFTS 바이러스 감시와 전염병 예방·통제에 있어 기초 자료로써 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

참진드기과(Ixodidae) 속하는 개피참진드기(Haemaphysalis flava)는 동남아시아에서 남아시아에 걸쳐 분포 하며, 다양한 질병을 매개하는 것으로 알려져 있다. 특히 중국, 일본, 한국에서 개피참진드기의 주요 매개 질병인 중증열성혈소판감소증후군(SFTS)의 감염 사례가 지속적으로 증가하는 것으로 보고되고 있다. 이 연구는 Illumina HiSeq 4000 시퀀싱을 통해 raw 데이터를 획득하고, Trinity를 기반으로 de novo assembly를 수행하여 unigene을 확보하였다. 이 결과, 총 69,822개의 unigene이 생성되었으며, 이 중 46,175개의 unigene이 PANM-DB에 annotation 되었다. 또한 KOG, GO 및 KEGG 분석을 통해 30,000개, 19,074개, 9,333개의 unigene이 annotation 되었 으며, InterProScan 결과를 통해 protein kinase, zinc finger (C2H2-type), reverse transcriptase, RNA recognition motif domain 등과 같은 세포 조절 메커니즘과 관련된 유전자가 확인되었다. RepeatMasker(v4.0.6)와 MISA(v1.0)를 사 용하여 unigene에서 SSR 마커를 확인한 결과, 총 3,480개의 SSR 마커가 확인되었으며 이 중 trinucleotide 반복이 1,907개, dinucleotide 반복이 1,274개로 확인되었다. 이러한 연구 결과는 H. flava 암컷의 유전자 및 유전자 조절 메커니즘을 이해하는데 기초 자료로서 활용 가능하며, 질병 전파 감수성에 대한 후속 연구에 유용한 정보를 제공 할 것으로 사료된다.

Entomopathogenic fungi serve as eco-friendly alternatives to chemical pesticides. In this study, we investigate the interactions between mosquitoes and Metarhizium anisopliae JEF-157, which showed high insecticidal activity against mosquitoes, by RNA-seq analysis. RNA from mosquitoes was extracted at the median lethal time to identify changes in gene expression. The results showed 580 genes were up-regulated, while 336 genes were down-regulated in fungal treated mosquitoes. Up-regulated genes were related to metabolic and cellular processes such as cytochrome P450, DNA replication, and apoptosis. Down-regulated genes were involved in metabolism pathways such as lysosome, starch and sucrose metabolism, and fatty acid biosynthesis. These results are crucial for elucidating the mechanisms of fungal invasion and interaction in insects, providing insights for future pest management strategies.

In moths, mating behavior is induced by sex pheromones released by the female being recognized by the males’s chemosensory systems. In this study, to understand the recognition of sex pheromones in Maruca vitrata, chemosensory genes were identified via transcriptome analysis of male and female antennae and heads. Approximately, 11.1Gb, 10.8Gb, 12.1Gb, and 11.6Gb of data were obtained from the antennae and heads of the male and female, respectively. Thirty-seven odorant binding proteins (OBPs), 21 chemosensory proteins, 7 sensory neuron membrane proteins, 102 odorant receptors (ORs), 36 ionotropic receptors, and 39 gustatory Receptors were identified as chemosensory genes from the M. vitrata. Among these genes, 5 OBPs and 4 ORs were specifically expressed in male antennae. These genes are likely to be involved in the sex pheromone recognition of M. vitrata.

Kale (Brassica oleracea var. acephala) is one of the most frequently consumed leafy vegetables globally, as it contains numerous nutrients; essential amino acids, phenolics, vitamins, and minerals, and is particularly rich in glucosinolates. However, the differences in the biosynthesis of glucosinolates and related gene expression among kale cultivars has been poorly reported. In this study, we investigated glucosinolates profile and content in three different kale cultivars, including green (‘Man-Choo’ and ‘Mat-Jjang’) and red kale (‘Red-Curled’) cultivars grown in a vertical farm, using transcriptomic and metabolomic analyses. The growth and development of the green kale cultivars were higher than those of the red kale cultivar at 6 weeks after cultivation. High-performance liquid chromatography (HPLC) analysis revealed five glucosinolates in the ‘Man-Choo’ cultivar, and four glucosinolates in the ‘Mat-Jjang’ and ‘Red-Curled’ cultivars. Glucobrassicin was the most predominant glucosinolate followed by gluconastrutiin in all the cultivars. In contrast, other glucosinolates were highly dependent to the genotypes. The highest total glucosinolates was found in the ‘Red-Curled’ cultivar, which followed by ‘Man-Choo’ and ‘Mat-Jjang’. Based on transcriptome analysis, eight genes were involved in glucosinolate biosynthesis. The overall results suggest that the glucosinolate content and accumulation patterns differ according to the kale cultivar and differential expression of glucosinolate biosynthetic genes.