Abstract
These studies were carried out to select somatic hybrid using selectable marker genes of Nicotiana glauca transformed by NPTII gene and Solanum tuberosum transformed by T- DNA, and to study characteristics of transformant. The results are summarized as follows. 1. Crown gall tumors and hairy roots were formed on potato tuber disc infected by A. tumefaciens Ach5 and A. rhizogenes ATCC15834. These tumors and roots could be grown on the phytohormone free media. 2. Callus formation from hairy root was prompted on the medium containing 2, 4 D 2mg/I with casein hydrolysate lg/l. 3. The survival ratio of crown gall tumor callus derived from potato increased on the medium containing the activated charcoal 0. 5-2. 0mg/I because of the preventions on the other hand, hairy roots were necrosis on the same medium. 4. Callus derived from hairy root were excellently grown for a short time by suspension culture on liquid medium containing 2, 4-D 2mg/I and casein hydrolysate lg/l. 5. The binary vector pGA643 was mobilized from E. coli MC1000 into wild type Agrobacteriurn tumefaciens Ach5, A. tumefaciens $A_4T$ and disarmed A. tuniefaciens LBA4404 using a triparental mating method with E. ccli HB1O1/pRK2013. Transconjugants were obtained on the minimal media containing tetracycline and kanamycin. pGA643 vectors were confirmed by electrophoresis on 0.7% agarose gel. 6. Kanamycin resistant calli were selected on the media supplemented with 2, 4-D 0.5mg/1 and kanamycin $100\mug$/ml after co- cultivating with tobacco stem explants and A. tumefaciens LBA4404/pGA643, and selected calli propagated on the same medium. 7. The multiple shoots were regenerated from kanamycin resistant calli on the MS medium containing BA 2mg/l. 8. Leaf segments of transformed shoot were able to grow vigorusly on the medium supplemented with high concentration of kanamycin $1000\mug$/ml. 9. Kanamycin resistant shoots were rooting and elongated on medium containing kanamycin $100\mug$/ml, but normal shoot were not. 10. For the production of protoplast from potato calli transformed by T-DNA and mesophyll tissue transformed by NPTII gene, the former was isolated in the enzyme mixture of 2.0% celluase Onozuka R-10, 1.0% dricelase, 1.0% macerozyme. and 0.5M mannitol, the latter was isolated in the enzyme mixture 1.0% Celluase Onozuka R-10, 0.3% macerozyme, and 0.7M mannitol. 11. The optimal concentrationn of mannitol in the enzyme mixture for high protoplast yield was 0.8M at both transformed tobacco mesophyll and potato callus. The viabilities of protoplast were shown above 90%, respectively. 12. Both tobacco mesophyll and potato callus protoplasts were fused by using PEG solution. Cell walls were regenerated on hormone free media supplemented with kanamycin after 5 days, and colonies were observed after 4 weeks culture.
표식 유전자를 이용하여 체세포 잡종체를 선발하기 위한 연구의 일환으로 감자조직에는 T-DNA를 도입하여 식물호르몬 무첨가 배지에서도 생장가능한 형질전환체을 획득하고, 담배조직에는 NPT H gene을 도입하여 kanamycin에 대해서 저항성을 나타내는 형질전환체를 획득하여 각각의 특성구명과 원형질체를 유리하여 도입된 유전자 marker를 이용해서 융합을 시도한 바 그 결과는 다음과 같다. 1. 감자 괴경에서 Agrobacterium tumefaciens Ach5와 A. rhizogenes ATCC15834를 접종하여 crown gall tumor 및 hairy root를 유기하였으며 이러한 tumor조직은 식물 호르몬 무첨가 배지에서 생장이 가능하였다. 2. 감자에서 유기된 hairy root로부터 callus 형성은 2.4-D 2mg/1 첨가된 MS 배지에서 가장 양호하였으며 casein hydrolysate 1g/1가 첨가하면 유연 한 callus의 증식이 더욱 왕성하였다. 3. Activated charcoal이 0.5~2.0g/1 첨가된 배지에서는 crown gall tumor callus의 절단면이 갈변되는 것을 방지 할 수 있어 생존률을 높일 수 있었으나 hairy root에서는 갈변되어 고사되었다. 4. 2, 4-D 2mg/1와 casein hydrolysate 1g/1를 첨가한 배지에 hairy root callus를 현탁배의한 결과 양호한 많은 callus 덩어리들을 단시간에 얻을 수 있었다. 5. $Tri^-$parental mating으로 NPTII gene이 coding되어있는 binary vector인 pGA643을 wild type 및 disarmid된 Agrobacterium 내에 도입하여 Agrobacterium tumefaciens Ach5/pGA643, A.tumefaciens $A_4T$/pGA643, A. tumefaciens LBA4404/pGA643를 획득하였다. 이 세 개의 conjugant를 사용하여 0.7% agarose gel 상에서 pGA643을 확인하였다. 6. pGA643이 도입왼 Agrobacterium tumefaciens LBA4404와 담배 조직과 동시배양하여 kanamycin $100\mug$/ml 첨가된 배지에 생존하는 callus를 선발하였으며 동일배지에서 callus의 증식이 가능하였다. 7.형질전환된 담배 callus로부터 식물체 형성은 BA 2mg/1를 첨가한 배지에서 가능하였다. 8. 재분화된 담배의 엽조직은 kanamycin.이 $1000\mug$/ml 첨가된 MS 배지에서도 왕성히 callus가 유기되어, 이는 재분화체에서도 NPTII gene이 그대로 유지되고 있음을 확인할 수 있었다. 9. 담배의 정상 shoot와 형질전환된 shoot를 kanamycin이 $100\mug$/ml이 함유된 MS배지에 기내삽목한 결과, 정상 shoot는 발근이 되지 않고 황화 되었으나 형질전환된 shoot는 발근이되었으며 정상적으로 생장을 하였다. 10. 감자의 T-DNA가 도입된 현탁배양 callus는 cellulase 2%, macerozyme 2%, dricelase 1%에서 양호하게 유리되었다. 11. Osmoticum으로서 mannitol 농도 0.8M에서 담배와 감자의 두 조직 모두 원형질체유리가 가장 효과적이었다. 생존력은 T-DNA가 도입된 감자의 hairy root를 callus로 탈분화 시킨 후 현탁배양한 callus가 mannitol 0.5M에서 97%를 나타냈고, 그리고 NPTII gene이 도입된 담배의 엽조직은 mannitol 0.7M에서 94%로 최고를 타나냈다. 12. 원형질체 융합은 PEG solution 처리 15분 후부터 관찰되기 시작하여 20분에 완전히 융합되었고, 융합된 원형질체는 선발 marker인 호르몬 무첨가 및 kanamycin 첨가배지에서 배양 5일 후에 세포벽이 재생되었으며 4주일 후부터 colony들이 관찰되었다.
