단독형 풀무치에서 군집형 풀무치로의 전환은 유전정보의 급격한 변화 없이 형태, 생리 및 생태의 변화가 일어나는다형현상 중의 하나이다. 이러한 다형현상은 우성 유전학적으로 조절이 이루어질 거라고 생각이 된다. 다양한우성 유전학적 현상 중에서 본 연구에서는 전체 유전체의 methylation의 차이를 밝혀내는 연구를 수행하였다.본 연구의 결과는 단독형과 군집형 간에는 methylation의 차이가 존재를 하며 이러한 차이가 단독형에서 군집형으로의변화를 유도하므로, 향 후 이러한 유전자의 발현을 조절하는 기전의 개발은 친환경적인 풀무치 발생 조절에 활용될수 있을 것이다.(Project title: Studies for biological characteristics of and control methods against the migratory locust,Locusta migratoria, Project No: PJ0116302017)

본 연구는 대기압 유전체장벽방전 플라즈마 처리에 따른 식품유해 미생물 사멸효과를 조사하기 위해 수행되었다. 플라즈마 처리 시, 활성종 생성 및 농도에 영향을 미치는 노출시간, 노출거리, 산소비율, 전력 변화에 따른 E. coli의 사멸효과를 조사한 결과, E. coli의 사멸율은 플라즈마 처리를 위한 노출시간, 산소비율, 전력의 증가에 따라 증가한 반면, 노출거리의 증가에 따라서는 사멸율이 감소하였다. 이 결과는 미생물 시료가 플라즈마에 노출되는 시간이 증가됨으로서 시료 내 NO 농도가 증가되고, E.coli의 사멸율 역시 증가되는 결과로 뒷받침할 수 있고, 미 생물 사멸효과를 높이기 위해서는 활성종의 농도가 증가 되어야 함을 의미한다. E. coli와 함께 B. cereus, B. subtilis, B. thuringiensis, B. atrophaeus를 대상으로 대기압 유전체 장벽방전 플라즈마에 의한 살균효과를 조사한 결과, 72.3~91.3%의 높은 사멸율을 나타내었다. 이러한 결과로 미루어, 대기압 유전체장벽방전 플라즈마기술은 다양한 미생물에 적용될 수 있는 유용한 살균기술임을 확인하였다.

상압 유전체 장벽 콜드 플라스마 처리(atmospheric dielectric barrier discharge-cold plasma treatment, DBD-CPT)를 이용한 살모넬라 저해 효과에 닭가슴살 큐브의 표면 특성이 미치는 영향과 살모넬라 저해를 위한 최적 DBD-CPT 조건 그리고 최적 조건의 DBD-CPT 가 닭가슴살 큐브의 품질 특성에 미치는 영향을 연구하였다. 분리 유청 단백(Whey protein isolate, WPI) 용액으로 코팅하거나 혹은 코팅하지 않은 닭가슴살 큐브(1.51.51.5 cm3, 3.8 g)를 준비하여 Salmonella (~7 log CFU/sample)를 접종하였다. 접종된 닭가슴살 큐브를 폴리 에틸렌 포장재 중심에 위치시킨 후 CP형성 전압(25-38.9 kV)과 처리 시간(2-5 min)에 대해 반응 표면 중심 합성법으로 설계한 처리 조건들로 DBD-CPT하였다. Salmonella 저해에 대한 최적 조건은 반응 표면 분석을 이용해 결정되었고 최적 조건의 DBD-CPT 가 닭가슴살 큐브의 품질 특성에 미치는 영향은 TBARS (thiobarbituric acid reactive substance values) 값과 색도(CIE L*a*b*), 그리고 닭고기 조직감의 연한 정도의 지표인 전단응력(Shear force)을 통해 관찰하였다. DBD-CPT 는 코팅한 닭가슴살에서 3.8 ± 0.3 log CFU/sample, 코팅하지 않은 닭가슴살에서 1.4 ± 0.4 log CFU/sample만큼의 Salmonella 저해를 보였고, 이를 통해 코팅으로 형성 된 평평한 표면이 DBD-CPT 의 Salmonella 저해 효과를 증진시켰음을 알 수 있었다. 그리고 반응표면 분석을 통해 결정된 Salmonella 저해에 대한 최적 CP 형성 전압과 처리 시간은 각각 38.9 kV와 3.6 min이었다. 최적 조건에서의 DBD-CPT 에 의해 Salmonella는 3.9 ± 0.4 log CFU/sample만큼 저해를 보였다. 한편 최적 조건에서의 DBD-CPT 는 TBARS 값, 색도, 그리고 전단 응력에 유의적인 영향을 주지 않았다. DBD-CPT 는 상업적 포장재에 포장되어 있는 조리 닭가슴살 큐브의 Salmonella 를 효과적으로 저해하였으며, 닭가슴살의 품질 특성에는 영향을 미치지 않았으므로 포장된 육류-즉석 섭취 식품의 효과적인 살균 방법으로 제안될 수 있다고 사료 되었다.

푸마르산 전해수용액(0.5%, w/w, fumaric acid/slightly acidic electro-analysised water, FS), 활성칼슘 수용액(0.2%, w/w, CaO/distilled water, CaO), 그리고 유전체 방벽 방전 콜드 플라즈마(dielectric barrier discharge atmospheric cold plasma, DACP)를 이용하여 감귤에 접종된 Penicillium digitatum에 대한 저해 효과 및 외관 변화를 연구하였다. 처리 방법은 FS, CaO, CaO와 FS의 병합 처리(FSC), DACP, FS와 DACP, CaO와 DACP, 그리고 FSC와 DACP였다. DACP 처리 전압(34.0, 35.2, 그리고 37.1 kV)과 처리 시간(1, 2, 3, 4, 그리고 5분)을 변수로 하여 처리 조건 최적화를 수행하였다. 병합 처리시 DACP의 조건은 처리 전압 37.1 kV, 그리고 처리 시간 4분이었다. P. digitatum 저해 효과는 곰팡이 발생률(disease incidence, D.I., %)로 확인하였다. 처리 전압 37.1 kV, 처리 시간 4분의 DACP 처리가 사용된 FSC 처리에서 P. digitatum 저해 효과가 가장 높았다(D.I. 51.0%). DACP 처리된 감귤의 D.I.는 DACP 처리 전압이 높아질수록 유의적으로 감소하였다(p<0.05). 처리 전압이 35.2 kV이하인 DACP 처리는 처리 후 귤의 외관에 영향을 주지 않았다. 연구를 통해 천연 세척 소재-콜드 플라즈마 병합 처리가 감귤의 저장성을 높이는 새로운 살균 공정으로 사용될 가능성을 확인할 수 있었다.

In the swine industry, growth related traits are important economic traits directly linked to profitability. Representative growth traits include daily gain, back fat thickness, and carcass weight. This study was conducted to search for positional candidate genes associated with the carcass weight through a genome-wide association study(GWAS) using suggestive levels of statistical thresholds in pigs. As a result of the genome-wide analysis of the associations with carcass weight, the single nucleotide polymorphism(SNP) markers with suggestive significance were identified in 1 SNP marker on chromosome 2(ALGA0015365) and 1 SNP marker on chromosome 4(ALGA0023678). We could select positional 2 candidate genes, located close to the SNP markers with suggestive significance levels. The SNP markers in adjacent to the 2 genes(LOC100519538, LOC100737583) may provide basic data regarding the marker-assisted selection for the carcass weight trait in pigs.

국내 경주마의 승용마로 전환에 있어서 가장 큰 문제 중 하나인 침착하고 온순한 성격의 말 을 조기에 판정이 필요하고, 특히 crib biting같은 행동을 보이는 사나운 성격의 말을 조기에 제 거하는 선발 기술이 필요하다. 본 연구에서는 성격적으로 민감하고 난폭한 그룹과 온순한 성격 의 말을 구분 지을 수 있는 유전적 특성을 파악하고자 연구를 수행하였다. 말의 성격적 특성을 구분 지을 수 있는 유전적 변이를 찾기 위해서 기존에 포유동물의 성격적 특징과 관련이 있는 것으로 알려진 유전자 후보군 71개를 선발하였다. 71개 유전자 중, 말 참조 유전체에 이미 존재 하는 16개 유전자와 인간 참조 유전체를 기반으로 말에서 찾은 orthologous gene 17개를 합하여 총 33개 성격관련 유전자를 선정하였다. 선정된 33개 유전자의 exon 부분에 probe를 제작하여 목표로 하는 유전자만 추출한 후 Illumina Hiseq2500을 이용하여 whole exome sequencing을 진 행하였다. Whole exome sequencing 결과로 얻어진 데이터를 이용하여 sanger validation기법을 통해 SNPs분석을 실시하였다. 그 결과 33개의 유전자 중 androgen recptor gene (AR)과 dopamine receptor D4 gene (DRD4)유전자에서 유전적으로 성격에 차이가 크게 나타난 결과를 확인할 수 있었다. 이러한 유 전자를 활용한다면 말 사육 농가의 조기 말 성격 검사를 통하여 사육 방향을 선택할 수 있는 경 제적 이득을 취할 수 있을 것으로 예측되며, 향후 추가적인 유전자 분석이 완료 된다면 현장에서 신속하게 사용할 수 있는 키트 개발등이 가능할 것으로 기대된다.

차세대염기서열분석기(NGS)의 비약적인 발전으로 전 세계적으로 곤충유전체 연구가 매우 활발하게 진행되어지고 있다. 2015년 기준 285개의 곤충관련 유전체 연구가 수행되었는데 그 중 모기의 경우 Anopheles merus 22개, A. arabiensis 17개, A. funestus 13개, A. quadriannulatus 12개, A. culicifacies 10개, A. gambiae 7개, A. sinensis 5개, A. stephensi 5개의 유전체 프로젝트들이 수행되었거나 수행 중이다. 2015년도 하반기에는 지카바이러스 및 뎅기열 메개체인 Aedes albopictus의 유전체 관련 논문이 2편 출간되었는데 모두 draft 수준의 유전체 연구결과들이다. 대부분의 곤충 유전체 연구들은 NGS 장비 중 Hi-seq 기반 WGS (Whole Genome Shotgun) 방식으로 진행되고 있으며 표준유전체지 도 및 서열이 없어 De-Novo assembly를 통해 contig와 scaffold를 만든 후 gene prediction 및 transcriptome 매핑을 통해 얻어진 일부 유전자 서열을 이용하여 분석하는 방식의 채택하고 있어 유전자 기능 연구자들의 모든 수요를 만족하기는 어려운 실정이다. 이에 추후 진행되어질 모기 등의 매개체의 유전체연구는 고전방식을 NGS에 적용하는 방식 및 최신 개발되어진 long read 분석용 NGS의 이용 등을 적절하게 병합하여 진행하는 유전체 연구방법의 적용이 필요하다.

Growth traits, such as body weight, directly influence productivity and economic efficiency in the swine industry. In this study, we estimate heritability for body weight traits usinginformation from pedigree and genome-wide single nucleotide polymorphism (SNP) chip data. Four body weight phenotypes were measured in 1,105 F2 progeny from an intercross between Landrace and Jeju native black pigs. All experimental animals were subjected to genotypic analysis using PorcineSNP60K BeadChip platform, and 39,992 autosomal SNP markers filtered by quality control criteria were used to construct genomic relationship matrix for heritability estimation. Restricted maximum likelihood estimates of heritability were obtained using both genomic- and pedigree- relationship matrix in a linear mixed model. The heritability estimates using SNP information were smaller (0.36-0.55) than those which were estimated using pedigree information (0.62-0.97). To investigate effect of common environment, such as maternal effect, on heritability estimation, we included maternal effect as an additional random effect term in the linear mixed model analysis. We detected substantial proportions of phenotypic variance components were explained by maternal effect. And the heritability estimates using both pedigree and SNP information were decreased. Therefore, heritability estimates must be interpreted cautiously when there are obvious common environmental variance components.

In order to reuse the photocatalyst and enhance the photolysis efficiency, we have used atmospheric pressure dielectric barrier discharge (APDBD) to clean and activate TiO2 powder. The photocatalytic activity of the TiO2 powder before and after APDBD treatment was evaluated by the degradation of methylene blue (MB) in aqueous solution. The apparent reaction rate constant of photolysis of the first sample of reused TiO2 cleaned by APDBD improved to a level up to 0.32h- 1 higher than the 30 % value of the initial TiO2 powder. As the number of photolysis reactions and APDBD cleanings increased, the apparent rate constants gradually decreased; however, the fourth photolysis reaction still showed a value that was greater than 10% of the initial value. In addition, APDBD treatment enhanced the process by which TiO2 effectively adsorbed MB at every photolysis stage.

Plant-parasitic nematodes are the most devastating group of plant pathogens worldwide and are extremely challenging to control. In the present study, we have performed a genome wide analysis to identify common genes among four nematode species consisting of root-knot nematodes (Meloidogyne incognita and Meloidogyne hapla), cyst nematode (Heterodera glycines), and free living nematode (Caenorhabditis elegans) respectively. Using their whole genome sequences, we predicted 15,274 genes from M. incognita, 38,149 genes from M. hapla, 8,061 genes from H. glycines and 23,894 genes from C. elegans, where, among the predicted genes, 1,358, 1,350, 1,401, 1,365 respectively from each nematode, code for common groups of proteins. Further, 2,067, 2,086, 1,566, 2,903 genes were recollected using Clusters of Orthologous Groups (COG) database. Under our search criteria, a total of 800 common genes were identified in all the four studied nematode genomes. The most annotated conserved genes were obtained from four different species using Basic Local Alignment Searching Tool (BLAST). Uni- Prot Taxon identifier database was used to elucidate their taxonomic classification such as 698 genes under kingdom Metazoa, 660 genes confined to Nematoda, 290 genes in Chordata and 660 genes falling under class Chromadorea. The biochemical characterization of proteins expressed by these genes was examined using Pedant-Pro sequence analysis. The protein length, molecular weight, isoelectric point (pI), and transmembrane domain of the coded proteins were at a range of 300 to 999 amino acids (40.9%), molecular weight of over 100 kDa (96%), pI from 4.5 to 5.5 (27.6%) and 0 (56.6%), respectively. To classify protein function, the obtained BLAST hits were assigned to Gene Ontology classification scheme. The fractions of protein function were distributed as cellular component, biological processes and molecular function of the cell (22.2%), multicellular organism process (15.8%) and binding (48.3%), respectively. The current study provides an excellent resource for nematode functional genomics studies, which can be utilized further for studies on role of genes involved in nematode biological processes.

Copy number variation (CNV) is one of structural variation types that shows various numbers of copies in segments of the DNA. This study aimed to identify the association between copy number variation regions (CNVRs) and carcass traits in Hanwoo. We analyzed a total of 571 Hanwoo steers with the four carcass traits (marbling score (MS), backfat thickness (BF), carcass weight (CW), loineye muscle area (LMA)). PennCNV program was used to identify the CNVs and CNVRuler program was used to analyze the association between CNVRs and carcass traits. A total of 1,659 CNVRs were identified in the whole genome of Hanwoo. These 1,659 CNVRs divided into 415 Gain, 1082 Loss and 162 Gain/Loss events. A genome wide association analysis between the CNVRs and the carcass traits was performed using CNVRuler program. The number of significant CNVR at a threshold of p<1×10-4 was 2, 7, 2 and 1 loci for MS, BF, CW and LMA, respectively. We performed gene ontology (GO) analysis for the genes in the significant CNVRs using DAVID. ABCA2 and EDF1 were related to regulation of lipid metabolic process. C8G, TRAF2 and STAB2 were related to immune. CHST11 was related to developmental growth. Our results may provide an important resource for molecular breeding research in Hanwoo.

This work investigated the decomposition of aqueous anatoxin-a originated from cyanobacteria using an underwater dielectric barrier discharge plasma system based on a porous ceramic tube and an alternating current (AC) high voltage. Plasmatic gas generated inside the porous ceramic tube was uniformly dispersed in the form of numerous bubbles into the aqueous solution through the micro-pores of the ceramic tube, which allowed an effective contact between the plasmatic gas and the aqueous anatoxin-a solution. Effect of applied voltage, treatment time and the coexistence of nutrients such as NO3 -, H2PO4 - and glucose on the decomposition of anatoxin-a was examined. Chemical analyses of the plasma-treated anatoxin-a solution using liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) and ion chromatography (IC) were performed to elucidate the mineralization mechanisms. Increasing the voltage improved the anatoxin-a decomposition efficiency due to the increased discharge power, but the energy required to remove a given amount of anatoxin-a was similar, regardless of the voltage. At an applied voltage of 17.2 kV (oxygen flow rate: 1.0 L min-1), anatoxin-a at an initial concentration of 1 mg L-1 (volume: 0.5 L) was successfully treated within 3 min. The chemical analyses using LC-MS and IC suggested that the intermediates with molecular weights of 123~161 produced by the attack of plasma-induced reactive species on anatoxin-a molecule were further oxidized to stable compounds such as acetic acid, formic acid and oxalic acid.

최근에 반도체의 식각 및 증착, 금속 및 고분자의 표면처리, 신물질의 합성 등에서 저온플라즈마(low-temperature plasma)가 이용되고 있으며, 공정의 미세화 및 저온화 때문에 응용분야가 점점 더 확대되고 있다. 본 연구는 전분의 인산화 반응에 있어 유전체 장벽 방전(dielectric barrier discharge, DBD) 저온플라즈마를 친환경 반응촉매로서의 적용 가능성을 탐색하는 것이다. 전분의 인산화를 위한 반응혼합물을 제조하기 위해, NaH2PO4와 Na2HPO4를 탈이온수에 용 해시켜 pH를 4, 5, 6으로 조정한 후 일반옥수수전분을 가하여 상온에서 20분 동안 교반하여 50℃에서 수분함량이 10% 미만이 될 때까지 건조하고 분쇄·선별하였다. 제조된 반응혼합물은 DBD 저온플라즈마 장치에 수용하여 밀폐하 고 아르곤(Ar) 가스를 공급하면서 결정된 전압에서 유전체 장벽을 방전시켜 형성된 저온플라즈마 하에서 일정시간 동 안 처리하였다. 전분의 인산화에 대한 DBD 저온플라즈마의 처리조건의 영향을 조사하기 위해 반응혼합물의 pH (4, 5 및 6), 전압(100, 120 및 140 V), 처리시간(10, 20 및 30 min)을 요인으로 하여 Box-Benhken 실험디자인으로부터 17 개의 실험점들을 설계하였다. 실험조건에 따라 처리된 반응혼합물들은 50% 에탄올 수용액으로 세척한 후 신속점도분 석기를 이용하여 페이스팅 점도를 조사하였다. 처리되지 않은 반응혼합물의 페이스팅 점도에 대한 처리된 반응혼합물 의 페이스팅 점도의 변화량을 반응표면분석법을 이용하여 분석하였다. DBD 저온플라즈마 처리는 반응혼합물의 페이 스팅 점도를 무처리 반응혼합물의 페이스팅 점도에 비해 증가시키거나 낮추는 효과를 나타내었다. 따라서 저온플라즈 마 처리를 통해 전분과 인산염 사이의 인산화 반응을 달성할 수 있는 것으로 생각된다.

애멸구(Laodelphax striatellus Fallén) (Hemiptera: Delphacidae)는 아시아, 유럽, 북아프리카 지역에서 서식하며 화본과 식물을 가해하는 곤충으로 동아시아 지역에서 벼(Oryza sativa L.)와 옥수수(Zea mays L.)의 해충이다. 대발생시 흡즙에 의한 피해가 나타날 수 있으며 벼줄무늬잎마름병과 벼검은줄오갈병 매개로 큰 피해를 준다. 2014년부터 포스트게놈다부처유 전체사업으로 애멸구 유전체 해독 사업이 시작되었으며 차세대 염기서열 분석(NGS)과 생물정보분석을 통해 대용량 유전체 염기서열 해독과 염기서열 조립이 진행 중에 있다. 애멸구 한 개체 WGA (whole genome amplification)를 시퀀싱 한 결과, 애멸구 게놈 사이즈는 약 479Mb로 추정되었으나 현재까지 de novo assembly된 후 계산된 전체 scaffolds 길이는 약 555Mb로 큰 차이를 보이고 있다. 게다가 Scaffolds 수는 11,799개로 많고 N50도 약 129Kb로 짧아, draft genome 수준의 assembly quality를 얻기 위해 scaffolds 수를 줄이면서 N50 사이즈를 늘리기 위해 노력 중이다. 한편, 애멸구의 알, 약충, 성충 발육단계별 및 침샘조직 total RNA를 확보하여 NGS 시퀀싱을 하고 de novo assembly한 결과 158,207개(총 166Mb)의 전사체 정보를 얻었다. 기능분석을 위해 Blast Hit 결과를 토대로 Gene Ontology(GO) 및 KEGG pathway 분석을 하였으며 그 결과 및 유전체 정보 활용 예를 소개하고자 한다.

This paper presents the approach of design parameters optimization based on Taguchi method for the uniformity of outlet pressure in a plasma discharge chamber. The key issue of a plasma discharge chamber is to have the uniformity of outlet pressure which can make a high performance of surface treatment. To extend the length of a outlet from 60mm to 250mm with the uniformity, This study optimally designed the middle holes, outlet width and height, and diameter of the second chamber by using SolidWorks and flow simulation tool. Simulation results demonstrate the validity of the proposed approach.

풀무치(Locusta migratoria)는 단독형과 군집형을 보여주는 해충으로, 밀도가 높아지면 군집형으로 변하여 작물에 막대한 피해를 입힌다고 알려져 있음. 다양한 생태학적인 생리학적인 연구가 진행이 되어져 왔지만, 아직까지 국내에서 채집된 종에 대한 정확한 생리학적인 연구는 이루어지지 않았음. 국내 해남군 산이면에서 채집된 단독형과 군집형을 실험실에서 사육을 하여 전체 발현 유전체의 발현 변화 및 miRNA의 발현변화를 성별에 따라서 연구를 하였음. 동시에 무안군의 포장에서 채집된 야외 단독형과 중간형에 대한 전체 유전체 및 miRNA분석연구를 진행하고 있음. 이러한 연구는 현재까지 알려지지 않았던 풀무치의 군집형 형성기전 및 전이 기전에 대한 이해를 도울 것임.

Plasma properties of dielectric barrier discharges (DBDs) at atmospheric pressure were measured and characterized using optical emission spectroscopy. Optical emissions were measured from argon, nitrogen, or air discharges generated at 5- 9 kV using 20 kHz power supply. Emissions from nitrogen molecules were markedly measured, irrespective of discharge gases. The intensity of emission peaks was increased with applied voltage and electrode gap. The short wavelength peaks (315.9 nm and 337.1 nm) measured at the middle of DBDs were significantly increased with applied voltage. The optical emission from DBDs decreased with the addition of oxygen gas, which was especially significant in argon discharge. Emission from oxygen molecules cannot be measured from air discharge and argon discharge with 4.8% oxygen. The emission intensity at 337.1 nm and 357.7 nm related with nitrogen molecule was sensitively changed with electrode types and discharge voltages. However, the pattern of argon emission spectrum was nearly the same, irrespective of electrode type, oxygen content, and discharge voltage.