Cordyceps militaris is widely used in China, Korea, and other Asian countries as both a traditional medicinal ingredient and an edible fungus. This study aimed to optimize the growth conditions and fruiting body production of C. militaris by investigating various culture media and physical parameters such as pH, aeration, illumination, temperature, spawn materials, and oat–sawdust-based substrate formulations. After a 7-day incubation period, oats with a pH of 6.0, under sealed and illuminated conditions at 32°C, demonstrated the most effective mycelial growth. Substrates consisting of 70% oat and 30% sawdust had the shortest incubation time of 30.5 days for fruiting body formation. The basidiospores showed a typical germination pattern where the sporidium produced a single germ tube that elongated, and branched to form monokaryotic primary mycelia. In conclusion, using oats as a substrate in the cultivation of C. militaris could reduce production costs and help protect the environment.

We studied the effects of initial pH, different nitrogen sources, and cultivation methods (shake flask and static culture) on biomass production, exopolysaccharides (EPS), and adenosine by Paecilomyces tenuipes. Relatively low pH levels were optimal for mycelial growth and EPS production. Yeast extract was the most effective organic nitrogen source for EPS production, whereas soybean extract was the best for adenosine production. A high C/N ratio was beneficial for adenosine production; however, excessively high C/N ratios reduced adenosine production. Static fermentation significantly increased adenosine production. A Box-Behnken design was used to optimize adenosine production; the optimal conditions for adenosine production by P. tenuipes were pH 7.0, soybean concentration of 3%, and a static culture period of 20 days, with the maximum adenosine production of 141.10 mg/L (predicted value: 128.05 mg/L).

최근 국내외 화장품과 식품산업에서 다양하게 사용되어 지고 있는 콜라겐 단백질 제품은 점차 그 용도와 특성에 따라 보다 고도화, 기능화 되어 가고 있다. 피부 건강의 지표인 콜라겐은 다양한 용도로 개발되어 사용되고 있으 며, 콜라겐의 소비가 증가함에 따라 용도에 적합한 최적 화된 콜라겐 제품의 개발이 중요한 연구 분야이다. 특히 여러 기업과 연구기관들에 의해서 콜라겐의 흡수율을 높 이기 위한 다양한 노력이 이루어지고 있다. 따라서 본 연 구에서는 프란즈(Franz) 세포 시스템을 이용하여 국내에서 판매되는 다양한 분자량별 콜라겐 제품의 경피 및 구강 상피세포 투과성을 비교하였다. 그 결과, 피부 표피/진피 조직과 비교하여 구강점막 조직의 콜라겐 흡수율이 분자 량 500달톤과 1,000달톤의 경우 모두 통계적으로 유의하 게(각각 약 10배, 2배) 높은 것으로 확인되었다. 또한, 분 자량별 구강점막 조직 흡수율을 비교한 결과, 분자량 500 달톤의 콜라겐이 분자량 1,000달톤 제품에 비해 흡수율이 2-3배 증가함을 확인하였다. 분자량 500달톤의 경우 Cmax 와 AUCt 값이 가장 높게 나타났으며, 피부 표피/진피 세 포에 비해 구강점막세포 시험군의 모든 지표가 높은 것으 로 나타났다. 본 연구 결과는 피부 흡수보다는 구강 점막 세포를 통한 콜라겐의 흡수방법이 콜라겐 체내 흡수증가 에 유효한 수단임을 시사하며, 분자량 1,000달톤 이하에서 도 보다 더 작은 500달톤의 저분자 콜라겐의 흡수율이 증 가되는 것으로 보아 콜라겐의 분자량이 흡수율 증가의 주 요한 요소임을 확인할 수 있었다.

All-solid-state lithium batteries (ASSLBs) are receiving attention as a prospective next-generation secondary battery technology that can reduce the risk of commercial lithium-ion batteries by replacing flammable organic liquid electrolytes with non-flammable solid electrolytes. The practical application of ASSLBs requires developing robust solid electrolytes that possess ionic conductivity at room temperature on a par with that of organic liquids. These solid electrolytes must also be thermally and chemically stable, as well as compatible with electrode materials. Inorganic solid electrolytes, including oxide and sulfide-based compounds, are being studied as promising future candidates for ASSLBs due to their higher ionic conductivity and thermal stability than polymer electrolytes. Here, we present the challenges currently facing the development of oxide and sulfide-based solid electrolytes, as well as the research efforts underway aiming to resolve these challenges.

Ethanol production from various agricultural and forest residues has been widely researched, but there is limited information available on the use of mixed hardwood for ethanol production. The main objective of this study is to assess the impact of time on the steam explosion pretreatment of waste wood (mixed hardwood) and to determine the convenience of a delignification step with respect to the susceptibility to enzymatic hydrolysis of the cellulose residue and the recoveries of both cellulose and hemicellulosic sugars. Delignification did enhance enzymatic hydrolysis yields of steam exploded waste wood. For steam explosion pretreatment times of 3 and 5 min, the recovery yield of hemicellulosic-derived sugars decreased. The effective hemicellulose solubilization does not always result in high recoveries of hemicellulose-derived sugars in the liquid fractions due to sugar degradation. In the steam explosion pretreatment times of 3 and 5 min, where hemicellulose solubilization exceeded 95%, but sugar recoveries in the liquid fraction remained below 30%. Cellulose to glucose yield losses were less significant than hemicellulosic-sugar losses, with a maximum loss of 24% at 5 min. Up to 80% of the lignin in the original wood was solubilized, leaving a cellulose-rich residue that led to a concentrated cellulose to glucose yield solution (about 50 g/L after 72 h enzymatic hydrolysis in the best case). The maximum overall process yield, taking into account both sugars present in the liquid from steam explosion pretreatment and cellulose to glucose yield from the steam exploded, delignified and hydrolyzed solid was obtained at the lowest steam explosion pretreatment time assayed.

The objective of this study was to determine the ultrasonication-assisted extraction conditions that maximize the DPPH radical scavenging activity of extracts obtained from the stems of Lespedeza bicolor Turcz through the application of the Response Surface Methodology (RSM). Before delving into the analysis of extraction conditions using the RSM model, we conducted efficiency validation of ultrasonication-assisted extraction and executed single-factor experiments for ethanol concentration, extraction time, and extraction temperature. The data obtained from these single-factor experiments were employed to construct the Box-Behnken Design (BBD). In these results, in the single-factor experiments, it was evident that the parameters for ethanol concentration, extraction time, and extraction temperature exhibited quadratic trends. The single-factor experiments allowed us to discern the trends for each parameter leading to the maximum antioxidant capacity, and this data was subsequently applied to the BBD. Following the completion of initial experiments, a Response Surface Methodology (RSM) model was constructed based on Box-Behnken Design (BBD). According to the predictive model developed in this study, it was anticipated that performing ultrasonic-assisted extraction for 85.0412 minutes at an ethanol concentration of 32.573% and an extraction temperature of 51.5608°C will result in a DPPH radical scavenging activity of 79.7146%. The predictive results were statistically verified through a comparative analysis with actual measurements and ANOVA analysis, confirming the statistical significance of the model. The finding of this study underscore the significance of optimizing extraction conditions in the precise quantification of the antioxidant potential for economic advantages in both experimental and industrial contexts.

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.

장내 미생물 군집은 소화 과정, 면역 시스템, 질병 발생 등 숙주의 다양한 면에 광범위한 영향을 주는 것으로 알려져 있으며, 주요 장내 미생물 종은 숙주의 생리 기능에 핵심적인 역할을 수행한다고 발표된 바 있다. 곤충의 장내 미생물 군집에 관한 연구가 최근 활발히 이루어지고 있으며, 이들 연구는 주로 장내 미생물 군집과 기생충, 병원체 간의 상호작용, 종간의 신호 전달 네트워크, 먹이의 소화 과정 등을 중심으로 이루어지고 있다. 이러한 연구들은 대부분 Illumina MiSeq을 활용하여 16S rRNA 유전자의 V1부터 V9 영역 중 선택된 특정 부분을 대상으로 짧은 서열 정보를 대상으로 진행되었다. 그러나, 최근에는 PacBio HiFi 기술이 상용화되면서 16S rRNA의 전장 분석이 가능할 수 있게 되었다. 이번 연구는 장수말벌(Vespa mandarinia)의 해부를 통해 gut과 carcass 부분을 분리한 뒤, 각 샘플을 Illumina MiSeq과 PacBio HiFi 기술을 활용하여 미생물 군집 간의 차이점을 확인하기 위하여 수행되었다.

Haemaphysalis longicornis는 사람과 동물에게 여러 심각한 병원체를 전달하는 주요 매개체로, 한반도에 널리 분포하고 있다. H. longicornis는 Rickettsia spp., Borrelia spp., Francisella spp., Coxiella spp., 그리고 중증열성혈소판 감소증후군 바이러스 (SFTS virus) 등을 매개하는 것으로 알려져 있다. 국내에 서식하는 H. longicornis의 미생물 군집과 관련된 연구는 많이 진행되지 않은 것으로 확인되었다. 이 연구는 한반도 내 다양한 지역에서 채집된 H. longicornis의 미생물군집 다양성을 지역별, 성장 단계 및 성별에 따라 분석하였다. 2019년 6월부터 7월까지 질병관리청 권역별기후변화매개체감시거점센터 16개 지역에서 채집한 H. longicornis의 16S rRNA 유전자 V3-V4 영역을 PCR로 증폭 후 Illumina MiSeq 플랫폼으로 시퀀싱하였다. Qiime2를 활용한 미생물 다양성 분석을 통해 총 46개의 샘플에서 1,754,418개의 non-chimeric reads를 얻었으며, 평균 126개 의 operating taxonmic unit (OTU) 을 식별하여 총 1,398개의 OTU를 확인하였다. 대부분의 지역에서 Coxiella spp.가 우점종으로 나타났으며, 특히 Coxiella endosymbiont는 가장 높은 우점도를 보이며, Coxiella burnetii와 계통 발생 학적으로 유사한 것으로 확인되었다. 이 연구를 통해 분석된 결과는 각 지역의 H. longicornis 미생물군집 데이터 베이스 구축에 활용되었으며, 이를 통해 지역별 미생물군집의 특이성을 식별할 수 있게 하였다. 이는 한반도의 H. longicornis에 의한 질병 전파 연구와 이를 통한 공중보건 개선에 기여할 것으로 기대된다.

Recently, it is demonstrate that the invertebrates have a immune memory, called Immune priming (IP). It was partially studied that the IP is mainly regulated by epigenetic modification. Here, to understand the IP on antimicrobial peptides (AMPs) production, we investigated larval mortality and time-dependent expression patterns of AMP genes in T. molitor larvae challenged with E. coli (two-times injection with a one-month interval). Interestingly, the results indicate that the higher and faster expression levels of most AMP genes were detected compared to the non-primed T. molitor larvae. Our results may used to improve the understanding of mechanisms of invertebrate immune memory.

지속적인 기후변화로 인해 매개 곤충을 통한 다양한 신종감염병이 국제적으로 확산되고 있으며, 발생빈도 또한 증가하는 추세이다. 이러한 매개질병을 관리하기 위해서는 질병을 매개하는 매개체에 대한 정보와 지속적 인 모니터링이 필요하다. 이 연구는 제3급 법정 감염병으로 지정된 중증열성혈소판감소증후근(Severe Fever with Thrombocytopenia Syndrome, SFTS) 및 라임병(Lyme disease) 등의 매개체로 알려져 있는 참진드기를 대상으로 충남 당진 일대에서 2018년부터 2023년까지 총 6년, 4월-11월의 기간동안 월 1회 4개의 환경(무덤, 산길, 잡목림, 초지)에서 드라이아이스 유인트랩을 사용하여 발생밀도를 조사하였다. 그 결과 2018년 16,996마리, 2019년 16,698마리, 2020년 6,417마리, 2021년 7,380마리, 2022년 3,451마리, 2023년 3,465마리로, 총 54,407마리가 채집되 었으며, 초지에서 가장 많이 채집되었다. 채집된 참진드기는 2속 3종으로 작은소피참진드기(Haemaphysalis longicornis), 개피참진드기(H. flava), 일본참진드기(Ixodes nipponensis)이며, 작은소피참진드기 (H. longicornis) 가 42,489마리(78.09%)로 높은 우점도를 보였으며, SFTS 보유 여부를 확인하기 위해 RNA 추출 및 Nested RT-PCR 단계를 걸쳐 전기영동을 수행하였으나 양성 검체는 0건으로 확인되었다. 이러한 연구 결과는 SFTS의 주요 매개 체인 참진드기 발생 양상 파악 및 매개 질병 관리 전략 수립에 기초 자료로서 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

국립기상연구소의 보고에 의하면 최근 한반도의 기온 상승으로 인해 온대내륙성 기후형에 속했던 지점은 온대해양성 기후형으로, 온대해양성 기후형은 아열대습윤 기후형으로 변화하고 있다. 이러한 한반도의 기후 변화는 환경 변인에 민감한 질병 매개 곤충의 분포와 밀도 변화에 영향을 미칠 수 있어 지속적인 모니터링이 중요하다. 이 연구는 철새도래지 내 발생 및 유입될 수 있는 모기와 관련 바이러스 감염률을 확인하기 위해 충남 당진의 철새도래지에서 BG-sentinel trap 및 LED trap을 사용하여 2021년부터 2023년까지 4-11월간 월 2회 수행하 였다. 채집된 모기는 총 3,723마리로, 4속 16종을 확인하였다. 그 중 금빛숲모기 (Aedes (Aedimorphus) vexans nipponii) 가 1,711마리(45.96%)로 가장 높은 우점도를 나타냈으며, 흰줄숲모기 (A. (Stegomyia) albopictus) 와 큰검 정들모기 (Armigeres (Armigeres) subalbatus) 각각 588마리(15.79%), 빨간집모기 (Culex (Culex) pipiens pallens) 269마리(7.23%)로 나타났다. 채집된 모기의 Flavi-virus 감염 여부를 확인하기 위해 RNA 추출 및 RT-PCR을 통해 확인하였으나, 모두 음성으로 확인되었다. 이러한 연구 결과들은 기후변화에 맞추어 변화하는 감염병 매개 모기 의 발생 현황을 감시·예측하는데 유의한 자료로 활용될 수 있으며, 향후 모기 매개 질환 발생을 예측하기 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

털진드기 유충 (Acari: Trombiculidae)은 쯔쯔가무시증을 전파하는 주요 매개체이다. 털진드기 유충의 발생량 은 가을철에 증가하는 것으로 알려져 있지만, 환경 및 시기에 따라 발생 패턴이 다르게 나타날 수 있어 각 지역에 대한 조사가 필요하다. 이 연구는 충남 예산의 털진드기 발생 양상을 확인하기 위해 2017년부터 2023년까지 36-51 주차 (9-12월)에 걸쳐 현장 조사를 수행하였다. 논, 밭, 수로, 초지에 5m 간격으로 털진드기 트랩을 환경별로 5개씩 설치하여 채집하였다. 그 결과 총 3,257개체로 2017년 1,104마리, 2018년 785마리, 2019년 650마리, 2020년 160마 리, 2021년 139마리, 2022년 233마리, 2023년 186마리 채집되었다. 동정 결과 5속 12종이 확인되었으며 둥근혀털 진드기(Neotrombicula tamiyai)가 1,882개체(57.78%)로 우점도가 가장 높게 나타났다. 이러한 발생 양상에 관한 연구는 매개 질환의 예방 및 관리 전략 수립에 있어 중요한 기초 자료로 활용될 수 있으므로 지속적인 연구와 모니터링이 필요할 것으로 사료된다.

단백질의 구조 예측은 생명 과학 및 의약학 분야의 핵심적인 연구 주제 중 하나로, 단백질의 기능 및 상호작용을 이해하기 위한 주요 정보를 제공할 수 있어 다양한 연구가 수행되고 있다. 이러한 연구의 일환으로 최근 Google DeepMind의 AlphaFold2가 등장하였으며, 단백질 구조 예측 성능을 대폭 향상시켜 CASP(Critical Assessment of Protein Structure Prediction)에서 뛰어난 평가점수를 받아 단백질 구조 예측 분야의 최신 기술을 크게 향상시켰다. 이러한 컴퓨터 기반의 단백질의 구조 예측 방법은, 고전적인 방법을 사용하여 직접 단백질 구조를 결정하는 방법 에 비해 매우 정확하고 빠르며 경제적인 비용으로 수행될 수 있어 단백질 구조 예측 및 생리학 연구를 수행하는 연구자들에게 유용한 방법론이 될 것으로 사료된다. 따라서 본 연구소에서는 곤충을 포함한 무척추 자생동물을 연구하는 연구자들을 위해 단백질 구조 예측을 수행할 수 있도록 64Core/128Threads의 CPU, 256GB의 RAM과 6장의 GeForce RTX 3090으로 이루어진 GPU(Graphical Processing Unit) 고성능 컴퓨터 시스템에 AlphaFold2 program을 구축하였다. 최근 인간을 대상으로 한 단백질 구조 예측 연구는 상당한 진전을 보이고 있지만, 곤충을 포함한 자연계의 동물을 대상으로 한 연구는 여전히 미비한 상황이다. 이러한 자생동물자원연구의 확대를 위해 본 연구소에서 구축한 GPU 시스템 및 생물정보학적 분석 방법이 많이 활용되어야 하며, 이를 위해서는 연구자들 의 협력과 참여가 필요하다.

Paecilomyces tenuipes (P. tenuipes) is a fungus cultivated artificially by South Korean researchers, utilizing rice bran as its substrate. The increased demand for this fungus has not been met with successful cultivation methods for fruiting body production in natural environments. Therefore, we tested the effect on the growth of P. tenuipes using a Solid media based on pests. In this results, the Solid media based on M.alternatus was effective in increasing the growth of P. tenuipes and the content of cordycepin. Moreover, we confirmed the conditions for manufacturing a Solid media based on M.alternatus for P. tenuipes growth. We suggested that the growth-promoting compounds offers valuable insights for optimizing fungal cultivation conditions, thereby enhancing productivity and contributing to a broader understanding of fungal physiology in varying nutritional environments.

Plants synthesize antioxidant compounds as a defense mechanism against reactive oxygen species. Recently, plant-derived antioxidant compounds have attracted attention due to the increasing consumer awareness in the heath industry. However, traditional methods for measuring the antioxidant activity of these compounds are time-consuming and costly. Therefore, our study constructed a quantitative structure-activity relationship (QSAR) model that can predict antioxidant activity using graph convolutional networks (GCN) from plant structural data. The accuracy (Acc) of the model reached 0.6 and the loss reached 0.03. Although with lower accuracy than previously reported QSAR models, our model showed the possibility of predicting DPPH antioxidant activity in a wide range of plant compounds (phenolics, polyphenols, vitamins, etc.) based on their graph structure.

The Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer (SPHEREx) will provide all-sky spectral survey data covering optical to mid-infrared wavelengths with a spatial resolution of 6.′′2, which can be widely used to study galaxy formation and evolution. We investigate the galaxy-galaxy blending in SPHEREx datasets using the mock galaxy catalogs generated from cosmological simulations and observational data. Only ∼0.7% of the galaxies will be blended with other galaxies in all-sky survey data with a limiting magnitude of 19 AB mag. However, the fraction of blended galaxies dramatically increases to ∼7–9% in the deep survey area around the ecliptic poles, where the depth reaches ∼22 AB mag. We examine the impact of the blending in the number count and luminosity function analyses using the SPHEREx data. We find that the number count can be overestimated by up to 10–20% in the deep regions due to the flux boosting, suggesting that the impact of galaxy-galaxy blending on the number count is moderate. However, galaxy-galaxy blending can marginally change the luminosity function by up to 50% over a wide range of redshifts. As we only employ the magnitude limit at Ks-band for the source detection, the blending fractions determined in this study should be regarded as lower limits.