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.

두 종류의 Cronobacter 선택배지(DFI agar, R&F agar) 의 분유 및 건조호박 내 Cronobacter의 선택 분리능을 realtime PCR법과 함께 비교하였다. 분유에서의 Cronobacter 검출률은 세 가지 방법에서 유의적인 차이를 나타내지 않았으나(p < 0.05), 건조호박의 경우 R&F배지와 real-time PCR법이 DFI에서보다 유의적으로 높은 검출률을 보였다 (p < 0.05). 배지 간 선택성에 있어서도, R&F 선택배지는 건조호박에서 DFI에 비해 유의적으로 높은 선택성을 나타냈다(p < 0.05). Real-time PCR 및 R&F배지의 사용은 분유뿐만 아니라, 건조 호박 등의 높은 경쟁세균총을 갖는 영유아식의 원료로 사용될 수 있는 식품군에서도 Cronobacter를 효과적으로 검출할 수 있는 방법으로 사료된다.

감자는 세계에서 4번째로 중요한 식량작물로 식품 및 사료로 이용되고 있다. 감자의 주요 소비형태는 일반식용 위주와 전분, 감자칩, 감자튀김 등 다양한 형태의 가공제품, 씨감자 형태로 사용한다. 또한 감자를 식품산업과 제지 산업에서 활용하기 위해 amylose 함량을 감소시키거나 acrylamide 생성을 줄인 유전자변형 감자가 개발되고 있다. 이 에 따라 우리나라의 경우 감자 가공품 수입이 많은 만큼 국내외 감자 제품에 대한 미승인 유전자변형 감자에 대한 검사법이 필요하다. International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications (ISAAA) 보고에 따르면 2016 년까지 45개의 GM 감자이벤트가 개발되었다. 이 중 우리나라는 식품의약품안전처로부터 4종의 GM 감자가 식품용 도로 승인되었다. 본 연구에서는 현재 미승인 유전자 감자 6개 이벤트에 대해 정성검사용 표준플라스미드 (pUC_GM potato A and B)를 제작하였으며, UDP-glucose pyrophosphorylase (UGPase) gene을 감자 내재유전자로 사용했다. 개발 된 표준플라스미드는 식품의약품안저처의 고시를 토대로 primers와 probes를 이용하여 Applied Biosystems ViiA7 real-time PCR system을 통해 정성분석을 수행하였다. 또한 검정한계치를 확인하기 위해 플라스미드를 100,000 - 10 copies까지 희석한 것을 주형으로 하여 real-time PCR을 진행하였다. 이와 같이 미승인 유전자변형 감자에 대한 정성 분석용 표준플라스미드가 개발되었으며 국내 미승인 유전자변형 감자에 대한 모니터링에 활용될 수 있을 것으로 기 대한다.

칠면조는 슈퍼 푸드 중 유일한 육류 식품으로 선정되어 칠면조의 육류 소비는 더욱 증대될 것으로 기대된다. 이 에 따라 식품 중 사용된 동물성 원료인 칠면조의 신속하고 정확한 판별법 개발이 요구된다. 본 연구에서는 칠면조 를 정확하고 민감하게 검출하기 위해 TaqMan® probe를 활용한 real-time PCR 방법을 개발하였다. 종 특이 primer와 probe는 미토콘드리아의 cytochrome b 유전자를 대상으로 개발하였고, 특이성은 총 19 종의 동물성 원료를 대상으 로 확인하였다. 개발된 검출법의 검출한계는 칠면조 DNA를 10 ng 으로 부터 10배씩 희석하여 확인한 결과 0.1 pg 이었고, 동물성 식품원료인 소와 닭에 칠면조를 50, 25, 5, 1, 0.1% 비율로 혼합하여 확인한 결과 0.1 %까지 검출되 었다.

The purpose of this study was to develop Streptococcus sobrinus-specific qPCR primers based on the nucleotide sequence of the RNA polymerase β-subunit gene (rpoB). The specificity of the primers was determined by conventional polymerase chain reaction (PCR) with 12 strains of S. sobrinus and 50 strains (50 species) of non-S. sobrinus bacteria. The sensitivity of the primers was determined by quantitative real-time PCR (qPCR) with serial dilutions of the purified genomic DNAs (40 ng to 4 fg) of S. sobrinus ATCC 33478T. The specificity data showed that the S. sobrinus-specific qPCR primers (RTSsob-F4/RTSsob-R4) detected only the genomic DNAs of S. sobrinus strains with a detection limit of up to 4 fg of S. sobrinus genomic DNA. Our results suggest that the RTSsob-F4/RTSsob-R4 primers are useful in detecting S. sobrinus with high sensitivity and specificity for epidemiological studies of dental caries..

Prevotella intermedia-specific quantitative real-time PCR (qPCR) primers were previously designed based on the nucleotide sequences of RNA polymerase β-subunit gene (rpoB). However, the several clinical strains isolated from Korean populations are not detectable by the qPCR primers. The purpose of this study was to develop new P. intermedia-specific qPCR primers based on the rpoB. The specificity of the primers was determined by conventional PCR with 12 strains of P. intermedia and 52 strains (52 species) of non-P. intermedia bacteria. The sensitivity of primers was determined by qPCR with serial dilutions of the purified genomic DNAs (40 ng to 4 fg) of P. intermedia ATCC 25611T. The data indicated that only P. intermedia strains were detected by the P intermedia-specific qPCR primers (RTPiF2/RTPiR2); in addition, as little as 40 fg of P. intermedia genomic DNA could be detected. These results suggest that these qPCR primers are useful in detecting P. intermedia from the bacterial infectious lesions including dental plaque and oral tissue lesions.

본 연구에서는 김치로부터 W. cibaria 0D17와 W. confuse 0D23를 생화학적 특성 분석과 16s rRNA 염기서열 분석을 통해 분리, 동정하였으며, W. cibaria 0D17와 W. confuse 0D23 배양 상등액이 L. monocytogenes에 대한 항균 효과가 있는 것으로 나타났다. 또한, 실시간 정량 PCR을 통해 W. cibaria 0D17 및 W. confusa 0D23가 L. monocytogenes 를 공동 배양했을 때의 생육억제 효과를 분석한 결과, 37℃에서는 생육 억제 효과가 있는 것으로 확인되었다. 따라서, 김치 유래 Weissella spp. 가 갖는 L. monocytogenes에 대한 항균 활성에 대한 기초 자료로 활용가능 할 것으로 판단되며, W. cibaria 0D17 및 W. confusa 0D23가 생산하는 bacteriocin 등의 항균 물질 특성에 대한 연구가 추가 적으로 진행될 필요가 있을 것이다.

본 연구에서는 식육원료 4종(소, 돼지, 말 및 닭)을 각 각 판별하기 위하여 real-time PCR을 이용한 판별법을 개발하였다. 종판별을 위한 유전자로는 미토콘드리아 유전자 중 12S rRNA와 16S rRNA 부분을 대상으로 하였으며, 특이 프로브의 Reporter dye는 FAM, Quencher dye는 TAMRA로 설계하였다. 개발된 프라이머 및 프로브 세트 로 유사종에 대한 비 특이적 signal의 생성 유무를 관찰하기 위하여 총 10종을 대상으로 특이성을 확인한 결과, 비 특이적 signal은 확인되지 않았다. 식육원료에 대하여 realtime PCR을 통한 식육 판별 시 식육 혼합 방법에 따른 CT값의 유의적인 차이는 없었다. 의도적 혼합 및 비의도적 혼입을 판별하기 위한 정량법 개발에서는 의도적 혼합의 경우 100% 식육과의 CT 값 차이가 4 cycle 이내이고, 비의도적 혼입일 경우 100% 식육과의 CT 값 차이가 6 cycle 이상이었다. 따라서 본 연구를 통하여 개발한 식육 원료의 의도적, 비의도적 혼입 판별법은 불량식품 유통 근절 및 소비자 인권보호에 크게 기여할 것으로 기대된다.

The bumblebee, Bombus terrestris, plays an important role as one of alternative pollinators since the outbreak of honeybee colony collapse disorder. Recently, pathogens and parasites such as viruses, bacteria and mites affecting the life span and fecundity of their host have been discovered in B. terrestris. In this study, in order to detect viral infection in B. terrestris, we collected B. terrestris adults and isolated total RNA for diagnostic PCR. The PCR primers specific for pathogenic viruses were newly designed and applied to gene amplification for cloning and detection. Capsid protein gene of black queen cell virus (BQCV) among examined viral genes was only successfully amplified from collected bumble bee adults and sequenced. To optimize the detection of capsid protein gene of BQCV, 4 regions in the capsid protein gene were selected and further analyzed in quantitative real-time PCR (qRT-PCR). The qRT-PCR analysis revealed that capsid protein gene was directly detected with not more than 200 ng total RNA. This result suggests that an optimized detection via qRT-PCR can be applied for the rapid and sensitive diagnosis of BQCV infection in the field population as well as risk assessment of B. terrestris.

본 연구에서는 FCV 현탁액에 물리, 화학적 위생처리 후 복합효소처리라는 전처리과정을 적용한 뒤 real-time RTPCR법을 이용하여 살균효능을 분석하였다. RT-PCR 이전에 37oC에서 30분 동안 PK와 RNase A를 처리함으로써 UV, 열, 염소, 에탄올, 과초산계열 제품에 의해 불활성화 된 바이러스들은 음성 결과를 나타내었고, real-time RTPCR법을 통해 살균 효능을 정량분석한 결과, 복합효소처리를 했을 경우 무처리구보다 더 높은 살균 효능을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 이로써 Nuanualsuwan S. 등11,18,29)의 선행연구에서와 같이 PK와 RNase A로 전처리하는 단계를 통하여 물리, 화학적 위생처리에 의해 손상되지 않은 바이러스가 RT-PCR 법에 의해 증폭되는 것을 방지함으로써 Real-time PCR법 에 대한 검출 감도를 높일 수 있음을 확인하였다. 또한, FCV를 검출하기 위해 사용된 RT-PCR과 real-time RT-PCR 두 방법 중에서도 real-time RT-PCR법이 가장 신속하면서도 민감도 높은 결과로 도출되었다. 따라서, 유전자 분석 이전에 복합효소처리는 물리, 화학적 위생처리에 의해 불활성화 된 바이러스의 RNA가 transcription 또는 증폭되는 것을 방지하기 위한 수단으로 real-time RT-PCR법과 결합 됨으로써 노로바이러스를 비롯한 식중독 바이러스를 검출 하는데 효과적으로 적용될 것으로 판단된다. 또한 식품현 장에서 전기영동 과정없이 신속하게 살아있는 바이러스만을 수치적으로 정량화함으로써 식품안전에도 기여할 것으 로 사료된다.

Norovirus causes acute gastroenteritis in all age groups and its food poisoning outbreaks are rapidly increasing in Korea. Reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) is most widely used for the rapid detection of foodborne viruses due to high sensitivity. However, the false positive results of RT-PCR obtained against already inactivated viruses could be a serious drawbacks in food safety area. In this study, we investigated a method to yield true positive RT-PCR results only with alive viruses. To decompose the RNA genes from dead viruses, the enzymatic treatments composed of proteinse K and Ribonuclease A were applied to the sanitized and inactivated virus particles. Another aim of this study was to quantify the efficiencies of several major sanitizing treatments using realtime RT-PCR. Feline calicivirus (FCV) that belongs to the same Caliciviridae family with norovirus was used as a surrogate model for norovirus. The initial level of virus in control suspension was approximately 104 PFU/mL. Most of inactivated viruses treated with the enzymatic treatment for 30 min at 37oC were not detected in RT-PCR, Quantification results to verify the inactivation efficiencies of sanitizing treatments using real-time RT-PCR showed no false positive in most cases. We could successfully develope a numerical quantification process for the inactivated viruses after major sanitizing treatments using real-time RT-PCR. The results obtained in this study could provide a novel basis of rapid virus quantification in food safety area.

본 연구는 조사료의 반추위 발효가 진행됨에 따른 볏짚 표면에 부착된 섬유소 분해 박테리아의 군집변화와 섬유소 소화율을 비교 관측하기 위하여 볏짚의 in situ 반추 발효를 실시하였다. 그리고 부착 박테리아의 군집 변화를 측정하기 위하여 RT-PCR 기법을 이용하여 F. succinogenes. R. albus와 R. flavefaciens의 군집을 모니터링 하였다. 본 연구를 수행하기 위하여 in situ 볏짚 발효를 0. 2, 4, 8, 12, 24시간 실시하였을 때 반추위내 볏짚의 in situ 분해는 발효 시간이 진행됨에 따라 가속화되어 발효 8~12시간 사이에 최고 분해 속도를 나타내었으나, F. succinogenes, R. flavefaciens과 R. albus는 모두 발효 0~1시간 사이에 볏짚 표면에 부착이 80% 이상 완료되어 이후 발효가 계속 진행되는 동안 일정 수준의 군락을 유지하는 것이 발견되었다. 그리고 반추위내 유입된 조사료의 표면에 초기 부착 과정을 관찰하기 위하여 0, 5, 10, 30 및 60분 간격으로 볏짚의 in situ 샘플을 채취하여 조사하였을 때 F. succinogenes, R. flavefaciens 및 R. albus의 군락 모두 볏짚이 반추위 유입 후 5분 내에 상당량의 수가 부착함을 발견하였다. 또한 조사료의 반추위 발효 용이성에 따른 섬유소 분해 박테리아의 부착 정도를 관찰하기 위하여 0, 2, 4 및 8% NaOH를 처리한 볏짚을 12 및 24시간 in situ 배양 볏짚의 소화율과 부착 박테리아의 군집 변화를 관측하였을 때, 볏짚의 NaOH 처리 농도가 높아짐에 따라 in situ 소화율이 증가하였으며, 동시에 부착된 박테리아 군집의 증가 경향이 F. succinogenes, R. flavefaciens 및 R. albus의 3균주 모두 배양 12시간에 나타났으나 배양 24시간에서는 각기 다른 양상을 나타냈다.따라서 본 연구결과는 반추위내 섬유소 발효과정에서 섬유소 분해 박테리아의 부착은 조사료의 반추위 유입 초기에 반드시 이루어지고, 발효 시간이 진행됨에 따라 조사료 표면에 안정된 군락을 형성하며, 섬유소 분해가 가속화된다는 사실을 보여 주었다.

Cell-free fetal RNA has been highlighted as useful tools for the fetal sex determination or other genetic inherent disorder. However, there is no knowledge about the sex determination using cell free fetal RNA in bovine field. Thus, the present study aimed to evaluate the presence of transcripts of DDX3Y, USP9Y and ZRSR2Y genes in maternal plasma of pregnant cows to determine the sex of the fetus using real-time quantitative polymerase chain reaction assay, and verify its accuracy, sensitivity and specificity compared with the molecular testing and the calf sex at birth. Transcripts of USP9Y and DDX3Y genes were expressed in the all plasma of males and females both the control group and the experimental group. However, ZRSR2Y gene was matched up with the molecular testing and the true sex in control group and has an overall accuracy of 82.6%, a sensitivity of 75%, and a specificity of 100% in experimental group. Therefore, these results indicated that real time PCR technique, as a noninvasive and cost-efficient method, is possible to determination fetal sex in the bovine species using circulating cell free RNA in maternal plasma and especially ZRSR2Y gene could be a good candidate for the RNA based sex determination work.

The chigger mite, Leptotrombidium pallidum, is widely distributed throughout South Korea and is a major vector for Orientia tsutsugamushi, the causative agent of scrub typhus. In this study, the genome size of the chigger mite was estimated to determine the necessary coverage level prior to whole genome sequencing. Cloning of EF1α and RpS3 as putative single copy reference genes were conducted and their partial sequences were determined. Using the serially diluted reference genes with known amount as standard templates, the weight of a single copy of the genome was predicted by a method based on quantitative real time PCR. The average genome length estimated from the weight using two methods was 191 ± 7 Mb. When the genome size of other arthropods (Drosophila melanogster, Apis mellifera and Tetranychus urticae), with their genome analysis completed, were estimated using the same method and compared with actual values, the estimation accuracy was 79.8-98.9%, suggesting our current estimation of L. pallidum genome size is reliable. The estimated L. pallidum genome size is in a similar range to other Acariform mites, such as the dust mite and scabie mite, but appoximately 10-fold smaller compared to the deer tick, which belongs to Parasitiform. Our finding provides key information for further genome sequencing and understanding of mite genome evolution.

Deformed wing virus (DWV) is a serious pathogen of the honeybee, Apis mellifera L., vectored by the parasitic mite Varroa destructor. The virus is associated with wing deformity in symptomatic bees, and premature death and reduced colony performance in asymptomatic bees. In present study a novel micro PCR-based detection method, termed as ultra-rapid real-time PCR (UR-RT PCR), was developed for the fast and quantitative detection of DWV in honeybee. A specific detection primer set (DWV-UR-F3/R3) was used for the amplification of an unique 133-bp DNA fragment of DWV with a rapid real -time PCR system, GenSpector® TMC-1000, which proceed the cycling with fast heating and cooling rates and a small reaction volume. We showed that this method is able to detect DWV with DNA conditions, artificial recombinant DNA, pBX-DWV479 as well as with virus-infected honeybee samples. In application to a DWV-infected honey bee, the minimum detection time was 8 min 50 seconds under 30 cycles and 10min 11 seconds including melting temperature analysis. This optimizing detection method is one of the fastest real-time PCR-based diagnostic tools and is available to be applied to use for the detection in the field and of various persistency pathogens.

The bumblebee, Bombus terrestris, has played an important role as one of the alternative pollinators since the outbreak of honeybee collapse disorder. Recently, pathogens and parasites such as viruses, bacteria and mites, which affect the life span and fecundity of their host, have been discovered in B. terristris. In order to detect the microsporidian pathogen, Nosema Spp. in the field populations of B. terristris, we collected adults and isolated their genomic DNA for diagnostic PCR. The PCR primers specific for Nosema Spp. were newly designed and applied to gene amplification for cloning. Only small subunit ribosomal RNA(SSU rRNA) gene of N. ceranae was successfully amplified and sequenced among examined genes, which indicates that N. ceranae mainly infects the examined field population of B. terristris. To detect of SSU rRNA gene, two regions of SSU rRNA gene were selected by primary PCR analysis and further analyzed in quantitative real-time PCR(qRT-PCR). The qRT-PCR analysis demonstrated that SSU rRNA of N. ceranae was detected at concentrations as low as 0.85 ng/μl genomic DNA. This result suggests that the detection via qRT-PCR can be applied for the rapid and sensitive diagnosis of N. ceranae infection in the field population as well as risk assessment of B. terristris.

The bumblebee, Bombus terrestris, has played an important role as one of the alternative pollinators. Recently, pathogens and parasites affect the life span and fecundity of their host and been isolated from B. terristris. In order to detect viral infection in the field populations of B. terristris, we collected adults and isolated total RNA for reverse transcriptase-polymerase chain reaction (PCR). The PCR primers specific for several viruses such as deformed wing virus, Israel acute paralysis virus, Kashmir bee virus and black queen cell virus (BQCV) were newly designed and applied to gene amplification for cloning. Only BQCV was successfully amplified and sequenced, which suggests that BQCV may mainly infects the examined field population of B. terristris. To detect of capsid protein gene of BQCV, 4 selected regions were analyzed by primary PCR and 1 region was successfully amplified, which was further analyzed in quantitative real-time PCR (qRT-PCR). The qRT-PCR analysis demonstrated that BQCV was detected at concentrations as low as 0.1ng/μl total RNA. This result suggests that the detection via qRT-PCR can be applied for the rapid and sensitive diagnosis of BQCV infection in the field population as well as risk assessment of B. terristris.

Real Time PCR을 이용한 벼 흰잎마름병균의 밀도를 측정할 수 있는 새로운 방법을 개발하였다. Real Time PCR을 이용하여 벼 흰잎마름병을 예찰하기 위하여 TaqMan MGB probe를 이용한 프라이머인 Xan_PahgeF & Xan_PahgeR primer와 Xan_Pahge FAM MGB probe를 제작하였으며, 높은 특이성이 인정되었다. 병원균 배양액, 벼 흰잎마름병원균의 DNA, 병원세균에 오염된 물에서도 효과적으로 검출이 되었다. 농수로물이나 관개수에서 벼 흰잎마름병균의 밀도를 측정할 때 정량 PCR의 저해인자 제거 후 신속하게 벼 흰잎마름병균의 밀도를 측정할 수 있다.

Bombus terrestris has played an important role in the pollination in agricultural fields for the alternatives in colony collapsing in the honeybee. Recently, some pathogens or parasites such as viruses, bacteria, mites have been discovered in B. terristris, which affects its life span and fecundity. In order to detect a microsporidian, Nosema apis. in the field population, we collected honeybees and isolated genomic DNA. PCR primers specific for 16S ribosomal RNA (16S rRNA) were synthesized and applied to gene amplification for cloning and quantitative real-time PCR (qRT-PCR). The amplified gene was cloned and sequenced to confirm the 16S rRNA gene. qRT-PCR analysis showed the detection limit of 16S rRNA of Nosema apis was approximately 0.5 ng/μl genomic DNA. This result suggests that detection via qRT-PCR can be applied for the diagnosis of pathogen infection.