Cadmium (Cd), a heavy metal found in the aquatic environment, accumulates in organisms through the food chain. In the study, we investigated the survival rates, measurement of body Cd levels, and expression analysis of the stress response genes (Heat shock protein 70: HSP70 and Heat shock protein 60: HSP60) and antioxidant enzyme Glutathione S-Transferases (GST) on benthic oligochaete worm Tubifex tubifex exposed three concentrations of Cd, to analyze the bioaccumulation and changes of stress gene expressions to exposure toxicity of the Cd-spiked sediment. Survival rates of T. tubifex exposed to the Cdspiked sediment were 93% at 0.4 mg kg-1 Cd, 96% at 1.87 mg kg-1 Cd, and 93% at 6.09 mg kg-1 Cd for 10 days. Cd concentration in the body of T. tubifex was higher than that in the sediment. After Cd exposures for 10 days, the body Cd levels were 18.4 mg kg-1, 13.06 mg kg-1, and 79.11 mg kg-1 at exposed three concentrations of Cd, respectively. Upregulation of HSP70 gene expression was observed at all concentrations of exposed Cd as a time-dependent manner, whereas transcriptional expression of the HSP60 gene increased as a timedependent manner in T. tubifex exposed to the relative high concentration (6.09 mg kg-1) of Cd. However, GST gene expression increased on day 1 at all concentrations after Cd exposures, and then downregulated until 10 days. These results indicate to ecotoxicological and molecular effects in benthic oligochaete worm T. tubifex to Cd-spiked sediment and provide the basic information for the utilization of environmental toxicity assessment using the T. tubifex as a aquatic pollution indicator species.

중금속은 다양한 경로를 통해 환경 중 배출되어 서식 생물에 노출되며 체내 다양한 생리학적 불균형을 유도한다. 본 연구에서는 수서생물지표종으로 이용되는 깔따구 (Chironomus riparius)를 이용하여 야외 중금속 (Al, Aluminum; Cr, Chromium; Cu, copper; Mn, Manganese; Zn, Zinc) 농도 노출에 따른 다양한 분자발현 반응과 상관성을 분석하였다. 생물 체내 분자 반응을 관찰하기 위해 heat shock protein 40, 70, 90 (HSP40, 70, 90), cytochrome 450 (CYP450), Glutathione S-transferase (GST) and Serine-type endopeptidase (SP)를 이용하였다. 그 결과, 스트레스 분자마 커로 이용되는 HSPs 유전자들은 중금속 노출된 개체들에서 대조군보다 높은 경향을 보였으며 Cu 노출 시 가장 높은 발현을 나타냈다. 해독에 관여하는 CYP450과 GST 유전자 발현 결과, Cr과 Cu에서는 다른 노출군에 비해 높은 발현 경향을 나타냈다. SP 유전자 발현 결과 Al을 제외한 모든 노출군이 대조군과 유사한 발현 패턴을 보였다. 이와 같은 연구 결과는 실내에서 환경 중 존재하는 실제 농도를 반영한 독성실험을 통해 노출물질과 농도에 따라 특이적으로 발현하는 분자마커 패턴을 보고하였다. 또한, 수생태계로 유입되는 중금속이 하천에 서식하는 생물에 주는 유해 영향에 대한 정보와 분자 지표 유전자들의 현장 적용 가능성을 보여준다.

기후 변화로 인한 수온의 상승은 어류 서식지에 영향을 미친다. 수온의 변화는 어류 생리 거의 모든 부분에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 기후 변화에 따른 수온의 상승은 산소 용해도의 감소 및 산소 운반 헤모글로빈의 결합 능 력의 감소로 인해 저산소증을 초래할 수 있다. 본 연구는 대서양 연어 (Salmo salar) 치어 성장의 최적수온 (15°C)보다 고 수온 (20°C)에 사육 시, 대서양 연어 치어의 건강상태를 평가 하기 위해 수행되었다. 평가 방법은 NGS RNAseq 분석방법을 이용하여 생체지표유전자를 개발하고, RT-qPCR 분석을 이용하여 생체지표유전자의 발현양상을 조사하는 것이다. 개발한 생체지표유전자로는 interferon alpha-inducible protein 27-like protein 2A transcript variant X3, protein L-Myc- 1b-like, placenta growth factor-like transcript variant X1, fibroblast growth factor receptor-like 1 transcript variant X1, transferrin, intelectin, thioredoxin-like, c-type lectin lectoxin-Thr1- like, ladderlectin-like 및 calponin-1 등이다. 선택된 생체지표 유전자는 NGS RNAseq 분석을 통해 수온변화에 민감하게 발현한 유전자들이며, RT-qPCR 분석을 통한 이들 유전자의 발현 양상은 NGS RNAseq 분석을 통한 발현 양상과 매우 유사하게 나타났다.

본 연구는 열 스트레스 하에서 오리사료 내 대사에너지(ME) 수준이 오리의 간, 십이지장 융 모, 미생물, 유전자 조절에 미치는 영향을 조사하였다. 총 240마리의 육용 오리 채리밸리(Anas platyrhynchos)를 4처리구로 완전임의배치 한 후 42일 동안 사육하였다. 처리구는 ME 2900 kcal/kg, ME 3000 kcal/kg, ME 3100 kcal/kg 및 ME 3200 kcal/kg로 구분하였다. 간 조직은 처리구 사이의 차이가 없었고, 십이지장 융모 및 창자샘 길이는 ME 3000과 비교할 때 2900은 10.58% 감소하였으나 3100, 3200과의 사이에 차이는 없었다. 맹장 Latobacillus는 ME 3000과 비교할 때 2900은 9.47% 감 소하였으나 3100, 3200은 각각 2.52, 3.24% 증가하였다. Total aerobic bacteria, E. coli, Coliform bacteria는 ME 3000과 비교할 때 2900은 증가하였으나 3100, 3200은 차이가 나타나지 않았다. 간에서 HSP (heat shock proteins)-mRNA 중 HSP 90-α는 ME 3000과 비교할 때 2900은 48.60% 감소하였 으며 3100, 3200은 차이가 없거나 증가하였다.

The heat shock proteins (Hsps), one of the most highly conserved groups of proteins, play crucial roles in protecting cells against environmental stressors, such as temperature, salinity, heavy metals and pathogenic bacteria. The glutathione S-transferases (GST) have important role in detoxification of oxidative damage, environmental chemicals and environmental stress. The purpose of this study is to investigate the gene expression of Hsp70 and GST on change of temperature and salinity in Mytilus coruscus. The M. coruscus was cultured in incubator of separate temperature and salinity (8, 20, 30℃×20‰, 25‰, 30‰) for 28 days. Ten individuals in each group were selected after each 14 and 28 days exposure. Results that the expression of Hsp70 mRNA was no significant changed in M. coruscus exposed to temperature (8℃, 20℃, 30℃) and salinity (20‰, 25‰, 30‰) for 14 days. Whereas the expression of Hsp70 mRNA was increased in exposure to temperature 30℃ and salinity (20‰, 25‰, 30‰) for 28 days. The expression of GST mRNA was increased in exposure to temperature 30℃, salinity (25‰, 30‰) for 14 days and temperature (8℃, 20℃, 30℃), salinity (20‰, 25‰, 30‰) for 28 days. These results suggest that Hsp70 and GST were played roles in biomarker gene on the thermal and salinity stress.

The Apostichopus japonicus is an important species in some Asia countries including Korea, China and Japan. The purpose of the present study was to investigate the differential gene expression of heat shock protein90 (Hsp90) and ferritin as a biomarker for the thermal stress during water temperature rising in the sea cucumber, A. japonicus. The A. japonicus (1.4 g) was cultured in incubator of separate temperature (15°C, 20°C, 25°C and 30°C) for each 0, 3, 6, 12, 24, 48 hours. The mRNA expression levels of Hsp90 and ferritin were examined using RT-PCR assay. Results showed that, the expression of Hsp90 mRNA was not significantly changed at 15°C. The expression of Hsp90 mRNA was significantly increased at high temperature such as 20°C and 25°C. Furthermore, Hsp90 mRNA was early increased at 25°C than 20°C. The ferritin mRNA was similar expression pattern with Hsp90. But, Hsp90 mRNA was more sensitive than ferritin mRNA at high thermal stress. These results indicate that Hsp90 and ferritin mRNAs were involved in the temperature changes response and may be play an important role in mediating the thermal stress in A. japonicas.

Evidences from the past century have recorded that global warming has been increasing constantly and will continue to rise at the rates that are estimated to be between 0.1 to 0.2℃ per decade in the next century. We cannot negate the fact that rising temperatures would also effect harshly to animal sector particularly dairy sector. So far, it has been noticed that rising temperatures causing heat stress among dairying. However, at cellular level molecular chaperones (genes/heat shock proteins) gets activated and released. Genes that get up/down regulated following heat stress have been shown to be involved in protein folding, protein degradation, protein synthesis and detoxification, oxygen transport, phosphorylation etc. in different animals. In this study we discuss the impact of heat stress on cow’s dairy capacity, health and alongside the responses of different molecular chaperones in protecting the existing proteins for routine health and production. Additionally, the different mechanism that underlie activation of the heat shock proteins response and the role of heat shock proteins as cyto-protective molecules to develop them into active molecules as regulators of heat stress in animals.

염 또는 건조 스트레스 처리에 의한 톨 페스큐 종자의 발아율 변화와 유식물체 수준에서의 유전자 발현을 조사하기 위하여 in vitro 조건에서 NaCl과 PEG를 처리하여 분석하였다. NaCl 처리시 톨 페스큐 품종별 발아율은 50 mM 농도에서 발아율이 서서히 감소하기 시작하였으며 350 mM의 농도에서는 모든 품종에서 발아가 되지 않는 경향을 보였다. NaCl 처리 농도에 따른 발아율 감소율은 Fawn 품종이 가장 큰 변화를 보였으며 Kentucky-31(E-) 품종이 가장 강한 내성을 보였다. 또한, PEG 처리시 톨 페스큐 품종별 발아율의 변화도 NaCl 처리시와 유사한 경향을 보였으며 고농도인 30% PEG 처리구에서는 모든 품종에서 발아가 되지 않는 경향을 보였으며 Kentucky-31(E-) 품종이 가장 강한 내성을 보였다. 톨 페스큐 유식물체 수준에서 염해와 건조 스트레스에 의한 유전자 발현양상을 조사하기 위하여 DEGs(differentially expressed genes) 탐색을 위한 ACP-based GeneFishingTM PCR 분석을 통해 NaCl 또는 PEG 처리에 따른 발현량의 차이를 보이는 총 4개의 DEG를 선발하여 클로닝하고 염기서열을 분석하였다. 무처리구에 비해 NaCl 처리시 4개의 DEG가 증가하였고 감소하는 DEG는 확인 되지 않았으나, PEG 처리에서는 3개의 DEG (DEG 1, 3, 및 4)가 증가하였고 1개의 DEG가 감소하는 경향을 나타내었다. 발굴된 DEG들을 blastx 검색에 의하여 rubisco large subunit (DEG1), microsomal glutathion S-transferase (GST) 3-like isoform 1 (DEG2) 유전자로 동정되었다.

스트레스 음파(5,000 Hz, 95 dB)는 아메리카잎굴파리(Liriomyza trifolii) 번데기의 성충 발육을 억제시켰다. 이러한 발육 교란에 대한 생리적 원인을 규명하고자 이 곤충의 스트레스 음파에 대한 발현 유전체를 무처리 곤충과 비교 분석하였다. 발현유전체는 전사체를 대상으로 하였으며, 이는 전체 RNA를 Illumina HiSeq2000을 이용한 차세대우전체 염기서열 분석 기술을 이용하였다. 처리구와 무처리구에서 전체 전사체의 분석염기수는 약 16 Gb였고, 이를 토대로 77,553개의 contig가 규명되었다. 이 contig들을 대상으로 스트레스 음파 처리에 따라 발현량 차이를 보인 비율은 약 62.8%를 차지하였다. 이 가운데 대조구에 비해 10배 이상 발현량이 감소한 contig 숫자는 3,994개이고, 증가한 contig 숫자는 1,120개를 나타냈다. 특별히 성장과 변태와 관련된 insulin 및 ecdysone 신호 유전자의 발현이 영향을 받았다. 또한 일반 물질대사와 관련된 유전자들의 발현이 스트레스 음파 처리에 따라 감소를 보였다. 그러나 스트레스 관련 유전자인 지질동원호르몬 신호전달과정 유전자들은 발현량이 증가하였다. 이상의 스트레스 음파에 따라 아메리카잎굴파리의 유전체 발현량 변화는 이 곤충의 정상적 성충 발육에 교란을 주었을 것으로 추정된다. 향후 스트레스 음파에 처리에 따라 발현에 교란을 받은 유전자들의 성충 발육 연관성에 대한 기능 분석이 필요하다.

소음 스트레스로 인한 뱀장어(Anguilla japonica)의 영향을 파악하기 위하여 스트레스 지표로 사용되는 코티졸, 포도당, 알부민 및 glucocorticoid receptor(GCR) 유전자의 발현 양을 측정, 분석하여 노출되지 않은 대조구와 비교하였다. 그 결과, 알부민은 노출 1시간 후에 낮은 값을 보인 반면 코티졸과 포도당은 대조구에 비해 매우 큰 차이를 보이며 높게 나타났다. GCR 유전자의 조직 발현 결과 간, 아가미, 근육 및 소장에서 많이 발현하였다. 소음 노출에 따른 시간의 변화에서 간과 아가미 근육과 소장에서 발현이 감소하는 양상을 나타내었다. 실험결과 뱀장어의 glucocorticoid receptor 유전자의 발현변화가 소음 스트레스로 인한 영향을 파악하는데 유용한 지표가 될 수 있음을 확인하였다.

저온 스트레스에 대한 내성을 지닌 신품종 톨 페스큐를 개발할 목적으로 CaMV35S 프로모터 하류에 NDP kinase 2 유전자가 항상적으로 발현하도록 제작한 벡터를 Agrobacterium법을 이용하여 톨 페스큐에 도입하였다. Hygromycin이 첨가된 선발배지에서 내성을 나타내며 재분화된 형질전환 식물체를 pot로 이식하여 기내순화 시킨 후, Southern blot 분석을 실시하여 본 결과, NDP kinase 2 유전자가 형질전환 식물체의 g

환경스트레스에 강한 내성을 지닌 신품종 톨페스큐를 개발할 목적으로 산화스트레스에 의해 강하게 유도되는 SWPA2 promoter 하류에 CuZnSOD와 APX 유전자가 엽록체에 동시에 발현하도록 제작한 벡터를 Agrobacterium법을 이용하여 톨 페스큐에 도입하였다. Hygromycin이 첨가된 선발배지에서 내성을 가지며 재분화된 형질전환 식물체를 pot로 이식하여 기내 순화시킨 후, Southern 분석을 실시하여 본 결과, 발현벡터의 T-DNA