[학위논문]NGS를 이용한 알락하늘소(Anoplophora chinensis) 전사체데이터의 생물정보학적 분석 Bioinformatic analysis of transcriptome of anoplophora chinensis using next generation sequencer (NGS)원문보기
하늘소 과 (Cerambycidae)의 알락하늘소 속 (Anoplophora)에 속하는 알락하늘소 (Anoplophora chinensis)는 한국, 중국, 대만, 일본과 같은 동부아시아에 분포하는 것으로 알려져 있었지만, 대륙간 무역에 사용되는 일부 목재포장재에 서식하는 유충을 통하여 알락하늘소의 서식지가 유럽 등지까지 영향을 미치고 있다. 알락하늘소는 유충이 외피 아래의 목질부 속으로 파고 들어가 줄기 밑동으로 이동해 형성층을 가해하여 나무를 고사시키는 삼림 병해충으로 동부아시아와 현재는 유럽 전체에 검역 해충으로 지정되어, 목재 판매 및 재배업 종사자들에게 심각한 경제적 손실을 초래하였다 본 연구에서는 알락하늘소의 ...
하늘소 과 (Cerambycidae)의 알락하늘소 속 (Anoplophora)에 속하는 알락하늘소 (Anoplophora chinensis)는 한국, 중국, 대만, 일본과 같은 동부아시아에 분포하는 것으로 알려져 있었지만, 대륙간 무역에 사용되는 일부 목재포장재에 서식하는 유충을 통하여 알락하늘소의 서식지가 유럽 등지까지 영향을 미치고 있다. 알락하늘소는 유충이 외피 아래의 목질부 속으로 파고 들어가 줄기 밑동으로 이동해 형성층을 가해하여 나무를 고사시키는 삼림 병해충으로 동부아시아와 현재는 유럽 전체에 검역 해충으로 지정되어, 목재 판매 및 재배업 종사자들에게 심각한 경제적 손실을 초래하였다 본 연구에서는 알락하늘소의 전사체를 분석하기 위해 RNA를 추출한 후에 Next Generation Sequencer (NGS)의 주요 장비인 Illumina HiSeq 4000을 사용하여 sequencing 하였다. 서열분석이 완료된 후, de novo assembly program인 Trinity와 TGICL program을 사용하여 clustering 및 assembly를 수행하였으며 assembly가 완료된 unigene의 annotation을 하기 위하여 생물정보학적 분석을 시행하였다. PANM database, KOG database, NCBI Unigene database를 대상으로 BLAST program을 사용하여 유전자 annotation을 실시하였다. GO, KEGG, InterProScan 등을 활용하여 알락하늘소의 유전자의 기능과 특성을 분석하였으며, SSR (Simple Sequence Repeat)을 확인하였다. Sequencing한 결과 총 88,674,386개의 raw reads가 생산되었으며, trimming과 assembly 및 clustering을 실행한 결과, 평균 길이는 1,034 bp의 100,966개 unigenes이 생성되었다. BLASTx 프로그램을 이용해서 PANM database에 분석한 결과 43,837개의 unigenes가 매치되었으며, 가장 많이 검색된 종은 거짓쌀도둑거저리(Tribolium castaneum)로 전체의 34.42%를 차지하였다. KOG database에 분석한 결과 30,212개의 unigenes이 매치되었으며, signal transduction mechanisms (8.31%), post translational modification (5.2%), transcription (3.69%), lipid transport and metabolism (3.32%)등에 관련된 유전자가 많이 포함되는 것을 알 수 있었다. BLAST2GO software를 통한 GO 분석 결과 100,966개의 unigenes 서열에서 중복되는 결과를 포함하여 총 22,363개의 GO 결과를 얻었으며, metabolic process (GO:008152, 25.89%), cellular process (GO:0009987, 21.82%), single-organism process (GO:0044699, 15.08%) group 순으로 많은 결과를 보였다. KEGG pathway database를 통해 생화학적 경로를 분석한 결과 5,715개의 unigenes가 KEGG pathway에 매치되었다. Nucleotide metabolism 1,739개 (30.43%), Metabolism of cofactors and vitamins 999개 (17.48%) 순으로 결과가 나온 것을 확인하였다. InterProScan program을 사용하여 매칭된 protein domain 검색을 시행한 결과 23,230개의 unigenes가 검색되었으며, 신호전달이나 전사조절을 포함하는 세포처리기능에 관련되는 그룹인 Zinc finger domain이 1,015개로 가장 많이 검색된 것을 확인하였다. 딱정벌레의 면역 기전에 대한 가장 효율적인 모델인 갈색거저리(Tenibrio molitor)의 면역 관련 유전자를 알락하늘소에 대한 BLAST 결과, AMPs에서 총 33개의 Unigenes가 매치되었으며, IMD와 JNK에서 총 1,270개의 Unigenes가 매치되었고, Toll pathway에서 총 797개의 Unigenes가 매치되었다. NGS를 이용한 전사체 분석을 통하여 동부아시아 및 유럽에서 심각한 환경 및 경제적인 손실을 초래하는 곤충인 알락하늘소에서 대량의 유전자원을 발굴하였으며, 해충제어에 관련한 후속 연구를 위한 중요한 자료로서 이용가능할 것이며, 서식특성연구나 유전자원 가치 보존에도 활용 가능할 것이다.
하늘소 과 (Cerambycidae)의 알락하늘소 속 (Anoplophora)에 속하는 알락하늘소 (Anoplophora chinensis)는 한국, 중국, 대만, 일본과 같은 동부아시아에 분포하는 것으로 알려져 있었지만, 대륙간 무역에 사용되는 일부 목재포장재에 서식하는 유충을 통하여 알락하늘소의 서식지가 유럽 등지까지 영향을 미치고 있다. 알락하늘소는 유충이 외피 아래의 목질부 속으로 파고 들어가 줄기 밑동으로 이동해 형성층을 가해하여 나무를 고사시키는 삼림 병해충으로 동부아시아와 현재는 유럽 전체에 검역 해충으로 지정되어, 목재 판매 및 재배업 종사자들에게 심각한 경제적 손실을 초래하였다 본 연구에서는 알락하늘소의 전사체를 분석하기 위해 RNA를 추출한 후에 Next Generation Sequencer (NGS)의 주요 장비인 Illumina HiSeq 4000을 사용하여 sequencing 하였다. 서열분석이 완료된 후, de novo assembly program인 Trinity와 TGICL program을 사용하여 clustering 및 assembly를 수행하였으며 assembly가 완료된 unigene의 annotation을 하기 위하여 생물정보학적 분석을 시행하였다. PANM database, KOG database, NCBI Unigene database를 대상으로 BLAST program을 사용하여 유전자 annotation을 실시하였다. GO, KEGG, InterProScan 등을 활용하여 알락하늘소의 유전자의 기능과 특성을 분석하였으며, SSR (Simple Sequence Repeat)을 확인하였다. Sequencing한 결과 총 88,674,386개의 raw reads가 생산되었으며, trimming과 assembly 및 clustering을 실행한 결과, 평균 길이는 1,034 bp의 100,966개 unigenes이 생성되었다. BLASTx 프로그램을 이용해서 PANM database에 분석한 결과 43,837개의 unigenes가 매치되었으며, 가장 많이 검색된 종은 거짓쌀도둑거저리(Tribolium castaneum)로 전체의 34.42%를 차지하였다. KOG database에 분석한 결과 30,212개의 unigenes이 매치되었으며, signal transduction mechanisms (8.31%), post translational modification (5.2%), transcription (3.69%), lipid transport and metabolism (3.32%)등에 관련된 유전자가 많이 포함되는 것을 알 수 있었다. BLAST2GO software를 통한 GO 분석 결과 100,966개의 unigenes 서열에서 중복되는 결과를 포함하여 총 22,363개의 GO 결과를 얻었으며, metabolic process (GO:008152, 25.89%), cellular process (GO:0009987, 21.82%), single-organism process (GO:0044699, 15.08%) group 순으로 많은 결과를 보였다. KEGG pathway database를 통해 생화학적 경로를 분석한 결과 5,715개의 unigenes가 KEGG pathway에 매치되었다. Nucleotide metabolism 1,739개 (30.43%), Metabolism of cofactors and vitamins 999개 (17.48%) 순으로 결과가 나온 것을 확인하였다. InterProScan program을 사용하여 매칭된 protein domain 검색을 시행한 결과 23,230개의 unigenes가 검색되었으며, 신호전달이나 전사조절을 포함하는 세포처리기능에 관련되는 그룹인 Zinc finger domain이 1,015개로 가장 많이 검색된 것을 확인하였다. 딱정벌레의 면역 기전에 대한 가장 효율적인 모델인 갈색거저리(Tenibrio molitor)의 면역 관련 유전자를 알락하늘소에 대한 BLAST 결과, AMPs에서 총 33개의 Unigenes가 매치되었으며, IMD와 JNK에서 총 1,270개의 Unigenes가 매치되었고, Toll pathway에서 총 797개의 Unigenes가 매치되었다. NGS를 이용한 전사체 분석을 통하여 동부아시아 및 유럽에서 심각한 환경 및 경제적인 손실을 초래하는 곤충인 알락하늘소에서 대량의 유전자원을 발굴하였으며, 해충제어에 관련한 후속 연구를 위한 중요한 자료로서 이용가능할 것이며, 서식특성연구나 유전자원 가치 보존에도 활용 가능할 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.