초록 ▼

대잎털진드기(Leptotrombidium pallidum)는 한국을 포함한 아시아 국가들에서 쯔쯔가 무시증의 원인균인 Orientia tsutsugamushi를 매개하는 vector의 역할을 한다. 본 연구과제에서 qPCR 기반 산정법과 k-mer analysis를 이용해 대잎털진드기의 유전체 크기를 추정한 결과 191 ± 7 Mb의 수치를 얻을 수 있었다. 유전체 분석을 위한 genomic DNA(gDNA) 확보를 위해 9세대간 누대사육된 암컷 대잎털진드기 성충 1마리에서 gDNA를 추출 후 whole genome amplific

대잎털진드기(Leptotrombidium pallidum)는 한국을 포함한 아시아 국가들에서 쯔쯔가 무시증의 원인균인 Orientia tsutsugamushi를 매개하는 vector의 역할을 한다. 본 연구과제에서 qPCR 기반 산정법과 k-mer analysis를 이용해 대잎털진드기의 유전체 크기를 추정한 결과 191 ± 7 Mb의 수치를 얻을 수 있었다. 유전체 분석을 위한 genomic DNA(gDNA) 확보를 위해 9세대간 누대사육된 암컷 대잎털진드기 성충 1마리에서 gDNA를 추출 후 whole genome amplification(WGA)을 수행하였다. 증폭된 gDNA는 mate-pair와 paired-end library 구축에 사용한 후 Illumina platform(HiSeq 및 MiSeq)을 이용해 염기서열을 분석하였다. Paired-end와 mate-pair library의 분석 결과 확보된 45 Gb 이상의 sequence read는 trimming 후 de novo assembly에 이용하였으며 contig assembly를 위해 CLC Assembly Cell v.4.0, scaffolding을 위해 SSPACE를 각각 사용하였다. 그 결과 6,545 scaffold, 92,945의 N50 value 및 193 Mb의 유전체 추정 크기를 얻었으며 본 수치는 사전에 추정한 크기와 매우 흡사해 분석의 신뢰도가 높음을 알 수 있다. Repeat analysis 결과 대략 유전체의 30% (~58 Mb)가량이 masking되었다. 암컷 및 수컷 성충, 유충, 제1약충으로부터 얻은 RNA-seq read를 이용해 확보한 PASA model과, 현재까지 유전체 분석이 끝난 종 중 대잎털진드기와 가까운 근연종의 단백질 서열을 이용해 확보한 GeneWise model을 이용해 gene prediction을 수행하였다. 그와 별개로, AUGUSTUS와 FgeneSH, GENEID를 사용한 ab initio gene prediction 역시 동시에 수행하였다. 모든 데이터를 종합한 결과, 최종적으로 15,842개의 유전자를 얻을 수 있었다. 또한 추가적으로 manual annotation을 진행하여 침샘, 화학수용체, 면역, 살비제 작용점, 해독작용 및 RNAi와 관련된 유전자 456종을 확인하고 그 특성을 분석하였다.

Abstract ▼

Leptotrombidium pallidum is the major vector mite for Orientia tsutsugamushi, the causative agent of scrub typhus, in Asian countries, including Korea. The genome size of L. pallidum was estimated to be 191 ± 7 Mb using qPCR-based method and k-mer analysis. Genomic DNA (gDNA) was extracted from a si

Leptotrombidium pallidum is the major vector mite for Orientia tsutsugamushi, the causative agent of scrub typhus, in Asian countries, including Korea. The genome size of L. pallidum was estimated to be 191 ± 7 Mb using qPCR-based method and k-mer analysis. Genomic DNA (gDNA) was extracted from a single female from a 9-generation inbred L. pallidum colony and used for whole genome amplification (WGA). The resulting amplified gDNA was used for the construction of paired-end and mate-pair libraries and sequenced using Illumina platforms (HiSeq2000 and MiSeq). An unamplified gDNA sample extracted from 20 female mites was also used for sequencing in parallel. More than 45Gb sequence reads from both paired-end and mate-pair libraries of the WGA gDNA were trimmed and then de novo assembled using the CLC Asembly Cell v.4.0 for contig assembly and SSPACE for scaffolding. The assembly generated approximately 6,545 scaffolds with N50 value of 92,945 and total size of ~193Mb, which was in a good agreement with our previous estimation. Repeat analysis showed that about 30% of genome (~58Mb) was masked as repeats, most of which were unclassified novel elements. For gene predictions, generated were the PASA models based on genomic alignments of RNA-seq reads from 4 different chigger mite samples (i.e. male, female, larva, and protonymph) and the GeneWise models based on genomic alignments of protein sequences from 4 closely related species with chigger mite. Independently, ab initio gene predictions were performed with AUGUSTUS and FgeneSH with custom trained matrices optimized for L. pallidum and GENEID with pre-trained matrix for Acyrthopsiphon pisum. By combining all together, 15,842 genes were predicted finally. As a result of manual annotation, a total number of 456 genes were verified and characterized in various groups of genes including salivary gland, chemosensory receptor genes, immune-related genes, acaricide target genes, detoxification genes and RNAi-related genes.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 학술연구개발용역과제 최종결과보고서 ... 2
• 목차 ... 3
• 연구결과점검보고서 요약문 ... 4
• Summary ... 5
• 학술연구개발용역과제 연구결과 ... 6
• 제1장 최종 목표 ... 6
• 1.1 목표 ... 6
• 1.2 목표달성도 및 관련분야에 대한 기여도 ... 7
• 제2장 국내외 기술 현황 ... 8
• 2.1. 국내 동향 ... 8
• 2.2. 국외동향 ... 8
• 제3장 최종 연구 내용 및 방법 ... 9
• 3.1. 털진드기의 채집 및 사육 ... 9
• 3.2. 털진드기의 single copy gene 서열 확보 ... 9
• 3.3. Reference 곤충의 유전체 크기 추정 ... 11
• 3.4. 털진드기의 유전체 크기 추정 ... 14
• 3.5. 털진드기의 유전체 분석 ... 15
• 3.6. 털진드기의 전사체 분석 ... 21
• 3.7. 털진드기의 유전체 서열 assembly ... 22
• 3.8. 털진드기의 유전체 구조 분석 (structural annotation) ... 23
• 3.9. 털진드기의 유전체 기능 분석 (functional annotation) ... 26
• 3.10. 털진드기의 유전체 브라우저 구축 ... 29
• 제4장 최종 연구 결과 ... 30
• 4.1. 털진드기 확보 ... 30
• 4.2. 털진드기의 유전체 크기 추정 ... 33
• 4.3. 1차년도 유전체 및 전사체 분석 ... 38
• 4.4. 2차년도 유전체 및 전사체 분석 ... 61
• 4.5. 주요 유전자군의 manual annotation ... 92
• 제5장 연구결과 고찰 및 결론 ... 110
• 5.1. 털진드기의 유전체 크기 추정 ... 110
• 5.2. 털진드기의 초벌유전체 작성 ... 111
• 5.3. 털진드기의 주요 유전자군 ... 112
• 제6장 연구성과 및 활용계획 ... 115
• 6.1 연구성과 ... 115
• 6.2 활용계획(과제 종료 후) ... 117
• 제7장 기타 중요변경사항 ... 119
• 제8장 연구비 사용 내역 및 연구원 분담표 ... 120
• 8.1. 연구비 사용 내역(작성일까지 사용내역 작성) ... 120
• 8.2 연구분담표 ... 121
• 제9장 참고문헌 ... 122
• 제10장 첨부서류 ... 123
• 끝페이지 ... 139