• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제25권8호
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• pp.1339-1348
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• 2015

Until now, considerable effort has been made to engineer novel nitrogen-fixing organisms through the transfer of nif genes from various diazotrophs to non-nitrogen fixers; however, regulatory coupling of the heterologous nif genes with the regulatory system of the new host is still not well understood. In this work, a 49 kb nitrogen fixation island from P. stutzeri A1501 was transferred into E. coli using a novel and efficient transformation strategy, and a series of recombinant nitrogen-fixing E. coli strains were obtained. We found that the nitrogenase activity of the recombinant E. coli strain EN-01, similar to the parent strain P. stutzeri A1501, was dependent on external ammonia concentration, oxygen tension, and temperature. We further found that there existed a regulatory coupling between the E. coli general nitrogen regulatory system and the heterologous P. stutzeri nif island in the recombinant E. coli strain. We also provided evidence that the E. coli general nitrogen regulator GlnG protein was involved in the activation of the nif-specific regulator NifA via a direct interaction with the NifA promoter. To the best of our knowledge, this work plays a groundbreaking role in increasing understanding of the regulatory coupling of the heterologous nitrogen fixation system with the regulatory system of the recipient host. Furthermore, it will shed light on the structure and functional integrity of the nif island and will be useful for the construction of novel and more robust nitrogen-fixing organisms through biosynthetic engineering.

• Molecules and Cells
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• 제38권1호
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• pp.40-50
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• 2015

In the interaction between plants and pathogens, carbon (C) resources provide energy and C skeletons to maintain, among many functions, the plant immune system. However, variations in C availability on pathogen associated molecular pattern (PAMP) triggered immunity (PTI) have not been systematically examined. Here, three types of starch mutants with enhanced susceptibility to Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 hrcC were examined for PTI. In a dark period-dependent manner, the mutants showed compromised induction of a PTI marker, and callose accumulation in response to the bacterial PAMP flagellin, flg22. In combination with weakened PTI responses in wild type by inhibition of the TCA cycle, the experiments determined the necessity of C-derived energy in establishing PTI. Global gene expression analyses identified flg22 responsive genes displaying C supply-dependent patterns. Nutrient recycling-related genes were regulated similarly by C-limitation and flg22, indicating re-arrangements of expression programs to redirect resources that establish or strengthen PTI. Ethylene and NAC transcription factors appear to play roles in these processes. Under C-limitation, PTI appears compromised based on suppression of genes required for continued biosynthetic capacity and defenses through flg22. Our results provide a foundation for the intuitive perception of the interplay between plant nutrition status and pathogen defense.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제36권5호
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• pp.407-417
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• 2021

새싹삼의 곰팡이 발생을 조사하기 위해 18점의 유통중인 새싹삼을 수집하여 곰팡이 발생빈도를 분석하였다. 전체 시료의 총 곰팡이 발생빈도는 평균 113.3-174.1%였고 Penicillium spp.의 발생빈도가 가장 높았다. 곰팡이 발생빈도는 이끼가 잎, 줄기, 뿌리보다 유의하게 높았다. 잎과 줄기에서는 Penicillium spp.이, 뿌리에서는 Fusarium spp.의 발생이 높았으며 각각의 우점종은 P. olsonii와 F. oxysporum으로 동정되었다. 계통발생학적 분석을 통해 Fusarium spp.은 총 9개 종, Aspergillus spp.은 A. westerdijkiae와 A. favus, Penicillium spp.은 총 11개 종이 동정되었다. 곰팡이독소 생성 종으로 알려진 25균주의 독소형을 PCR로 검정한 결과 19점의 균주에서 각 독소형이 확인되었다. 이 중 A. flavus 2점과 A. westerdijkiae 11점이 aflatoxin과 ochratoxin A을 각각 생성하였고 일부 균주는 높은 독소생성능을 보였다. 이 결과는 새싹삼 생산에 있어 곰팡이 발생에 대한 지속적인 모니터링 및 관리방안이 필요함을 시사하였다.

• 한국육종학회지
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• 제50권4호
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• pp.351-363
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• 2018

관상용 화훼작물에 있어서 꽃의 색깔과 형태는 중요한 형질 중 하나이다. 일반적으로 꽃색은 카로티노이드, 플라보노이드, 베타라인에 의해 결정된다. 그 중 플라보노이드는 보다 넓은 영역의 색을 나타낸다. 국화는 세계적으로 인기가 많은 관상용 화훼작물이며 꽃색을 바꾸기 위한 많은 연구가 진행되어 왔다. 국화의 경우, 시아니딘 계열 안토시아닌의 축적으로 분홍색 혹은 빨간색의 꽃색을 나타내며, 카로티노이드 계열 색소물질의 축적으로 노란색 또는 초록색의 꽃색을 나타낸다. 그러나 자연계에는 파란 꽃색의 국화는 존재하지 않는다. 지금까지 플라보노이드계 물질 생합성을 조절함으로써 파란색 꽃을 개발하기 위한 여러 연구가 시도되었다. 반면 그 외의 플라보노이드계 물질을 기반으로 한 새로운 꽃색 국화 개발연구는 거의 수행되지 않았다. 플라보노이드 생합성 조절에는 다양한 전사인자들이 관여하고 플라보노이드계 물질 기반 꽃색 변경을 위해서는 구조 유전자 및 전사인자들을 이해하는 것이 중요하다. 따라서 본 논문에서는 화훼작물의 플라보노이드 생합성 및 조절에 대하여 전반적으로 서술하였고, 그 동안 보고된 플라보노이드계 물질의 꽃색 변경 연구들을 검토하였다. 이러한 결과들은 생명공학기술을 기반으로한 국화 꽃색 변경 달성을 위한 중요한 길잡이가 될 수 있을 것이다.

• 생물환경조절학회지
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• 제31권4호
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• pp.332-342
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• 2022

케일(Brassica oleracea var. acephala)은 필수 아미노산, 비타민, 미네랄과 같은 수많은 영양소를 함유하고 특히 글루코시놀레이트가 풍부하기 때문에 전 세계적으로 가장 많이 소비되는 잎 채소 중 하나이다. 그러나 케일 품종 간의 글루코시놀레이트 합성과 관련된 유전자 발현에 대한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 전사체 및 대사체 분석을 사용하여 식물공장에서 재배된 녹색(만추 및 맛짱) 및 적색 케일 품종(적곱슬)을 포함한 3 가지 케일 품종에서 글루코시놀레이트를 조사하였다. 재배 후 6주된 녹색 케일 품종의 생육 및 발달이 적색 케일 품종에 비해 높았다. High-performance liquid chromatography (HPLC) 분석에서 7가지 글루코시놀레이트를 분석하였다; 만추 품종에서는 5종의 글루코시놀레이트가, 맛짱과 적곱슬 품종에서는 4종의 글루코시놀레이트가 분류되었다. Glucobrassicin은 3가지 케일 품종에서 가장 높은 글루코시놀레이트 였다. 총 글루코시놀레이트 함량은 적곱슬 품종에서 가장 높았다. 전사체 분석에서는 8개의 유전자가 글루코시놀레이트 합성에 관여됨을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 케일 품종에 따라 글루코시놀레이트 함량과 축적 패턴이 다르다는 것을 시사한다.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제37권4호
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• pp.277-284
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• 2022

시판 유통 중인 건조 인삼류(백삼 24점, 홍삼 26점) 포장 제품을 수집하여 곰팡이 발생 조사를 수행하였다. 백삼과 홍삼은 각각 50%와 46%의 시료에서 곰팡이가 검출되었고 검출 시료의 평균 곰팡이 오염도는 각각 0.5와 0.2 log₁₀ CFU/g이었다. 백삼에서는 Penicillium polonicum, P. chrysogenum, Rhizopus microsporus가 각각 18.2%로 우점하였으나 홍삼은 Aspergillus spp.이 87.6%로 우점하였으며 이 중 A. chevalieri가 50.0%로 가장 높았다. 이 중 독성 종으로 알려진 P. polonicum, P. chrysogenum, P. melanoconidium, A. chevalieri 균주의 citrinin 독소 생성 가능성을 분석한 결과, 13 균주 모두 독소 유전자가 검출되지 않았다. 이 결과는 조사한 시료의 곰팡이독소 오염 위험은 매우 낮지만, 건조 인삼류에 곰팡이 오염이 가능함을 보여준다.

• Journal of Ginseng Research
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• 제47권1호
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• pp.44-53
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• 2023

Background: The genus Panax in the Araliaceae family has been used as traditional medicinal plants worldwide and is known to biosynthesize ginsenosides and phytosterols. However, genetic variation between Panax species has influenced their biosynthetic pathways is not fully understood. Methods: Simultaneous analysis of transcriptomes and metabolomes obtained from adventitious roots of two tetraploid species (Panax ginseng and P. quinquefolius) and two diploid species (P. notoginseng and P. vietnamensis) revealed the diversity of their metabolites and related gene expression profiles. Results: The transcriptome analysis showed that 2,3-OXIDOSQUALENE CYCLASEs (OSCs) involved in phytosterol biosynthesis are upregulated in the diploid species, while the expression of OSCs contributing to ginsenoside biosynthesis is higher in the tetraploid species. In agreement with these results, the contents of dammarenediol-type ginsenosides were higher in the tetraploid species relative to the diploid species. Conclusion: These results suggest that a whole-genome duplication event has influenced the triterpene biosynthesis pathway in tetraploid Panax species during their evolution or ecological adaptation. This study provides a basis for further efforts to explore the genetic variation of the Panax genus.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권4호
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• pp.552-558
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• 2023

Levulinic acid (LA) is a valuable chemical used in fuel additives, fragrances, and polymers. In this study, we proposed possible biosynthetic pathways for LA production from lignin and poly(ethylene terephthalate). We also created a genetically encoded biosensor responsive to LA, which can be used for screening and evolving the LA biosynthesis pathway genes, by employing an LvaR transcriptional regulator of Pseudomonas putida KT2440 to express a fluorescent reporter gene. The LvaR regulator senses LA as a cognate ligand. The LA biosensor was first examined in an Escherichia coli strain and was found to be non-functional. When the host of the LA biosensor was switched from E. coli to P. putida KT2440, the LA biosensor showed a linear correlation between fluorescence intensity and LA concentration in the range of 0.156-10 mM LA. In addition, we determined that 0.156 mM LA was the limit of LA detection in P. putida KT2440 harboring an LA-responsive biosensor. The maximal fluorescence increase was 12.3-fold in the presence of 10 mM LA compared to that in the absence of LA. The individual cell responses to LA concentrations reflected the population-averaged responses, which enabled high-throughput screening of enzymes and metabolic pathways involved in LA biosynthesis and sustainable production of LA in engineered microbes.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제33권10호
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• pp.1292-1298
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• 2023

PAMB 00755^T, a bacterial strain, was isolated from Korean fir leaves. The strain exhibits yellow colonies and consists of Gram-negative, non-motile, short rods or ovoid-shaped cells. It displays optimal growth conditions at 20℃, 0% NaCl, and pH 6.0. Results of 16S rRNA gene-based phylogenetic analyses showed that strain PAMB 00755^T was most closely related to Sphingomonas chungangi MAH-6^T (97.7%) and Sphingomonas polyaromaticivorans B2-7^T (97.4%), and ≤96.5% sequence similarity to other members of the genus Sphingomonas. The values of average nucleotide identity (79.9-81.3%), average amino acid identity (73.3-75.9%), and digital DNA-DNA hybridization (73.3-75.9%) were significantly lower than the threshold values for species boundaries; these overall genome-related indexes (OGRI) analyses indicated that the strain represents a novel species. Genomic analysis revealed that the strain has a 4.4-Mbp genome encoding 4,083 functional genes, while the DNA G+C content of the whole genome is 66.1%. The genome of strain PAMB 00755^T showed a putative carotenoid biosynthetic cluster responsible for its antioxidant activity. The respiratory quinone was identified as ubiquinone 10 (Q-10), while the major fatty acids in the profile were identified as C_18:1ω7c and/or C_18:1ω6c (summed feature 8). The major polar lipids of strain PAMB 00755^T were diphosphatidylglycerol, phosphatidylethanolamine, sphingoglycolipid, and phosphatidylcholine. Based on a comprehensive analysis of genomic, phenotypic, and chemotaxonomic characteristics, we proposed the name Sphingomonas abietis sp. nov. for this novel species, with PAMB 00755^T as the type strain (= KCTC 92781^T = GDMCC 1.3779^T).