Gene Reangement through 151 bp Repeated Sequence in Rice Chloroplast DNA

벼 엽록체 DNA내의 151 bp 반복염기서열에 의한 유전자 재배열

To investigate the gene rearrangement via short repeated sequences in chloroplast DNA, the pattern of heterologous gene clusters containing the 151 bp repeated sequence with the development of plastid was compared in rice and the homologous gene clusters from various plant sources were searched for comparative analysis. Southern blot analysis of rice DNA using rp12 gene containing 151 bp repeated sequence as a probe showed the presence of heterologous gene clusters. Such heterologous gene clusters varied with the development of plastid. Also it was observed that the heterologous gene clusters were observed in all of the rice cultivars used in this work. Finally the comparative analysis of DNA sequence of the homologous gene clusters from various plants showed the evolutionary gene rearragngement via short repeated sequence among plants. These results suggest the possible relationship between the plastid development and gene rearrangement through short repeated sequences.

엽록체 DNA 내에서 반복 염기서열의 존재와 이들에 의한 유전자 재배열 현상을 고찰하기 위하여 151bp Repeated Sequence 갖는 이질적인 유전인자군의 존재를 여러가지 품종의 벼 엽록체 DNA에서 관찰 하였다. 또한 쌀 DNA를 벼의 생장과 조직부위에 따라 분리하고, rp12 probe를 이용하여 Southern blot 분석하여 엽록체의 발달에 따르는 엽록체 DNA의 재배열 현상을 관찰하였다. 아울러 유전자 재배열 현상을 유발하는 반복염기서열을 database로부터 검색하여 유전자의 상호 비교 분석하였다. 그 결과 151bp Repeated Sequence와 유사한 염기 서열을 같는 rp123유전자를 포함하는 이질적인 유전인자군은 어느 특정한 품종의 벼에 국한되는것이 아니고 본 실험에 사용된 다양한 품종의 벼에 일반적으로 나타나는 현상임이 확인되었으며 또한 이들의 양상은 벼의 조직 부위에 따라 다르게 나타나고 있음을 확인하였다. 이러한 실험적 결과와 함께 엽록체 유전자 database의 검색과 유전자의 상호비교분석을 통하여 151bp 반복 염기 저열에 의한 벼 엽록체 DNA의 유전자 재배열현상은 식물 특히 단자엽 식물의 진화와 함께 발달된 현상으로 특히 151bp반복 염기 서열은 매우 다양한 유전자 재배열을 유발하는 변이유발 위치로 발달되어 왔음을 확인할 수 있었다. 따라서 이러한 반복염기서열에 의한 유전자 재배열 현상은 특히 벼에 있어서 plastid의 발달에 밀접하게 관여하고 있음을 제시하고 있다.