Electroporation을 이용한 잔디(Zoysia japonica Steud.) 및 벼(Oryza sativa L.) 배발생세포로의 DNA 도입

DNA Delivery into Embryogenic Cells of Zoysiagrass(Zoysia japonica Steud.) and Rice(Oryza sativa L.) by Electroporation

간편하면서도 효율적인 단자엽 식물의 형질전환 기법을 개발하기 위하여 배발생 세포를 직접 electroporation하여 DNA를 도입하는 실험을 벼와 잔디에서 실시하였다. 잔디는 수정 후 3주된 미숙배에서 캘러스를 유도하였으며, 2.4-D가 1 mg/L 함유된 액체 MS배지로 옮겨 진탕배양한 것을 electroporation 실험에 이용하였다. 벼는 20 mm 정도의 미숙화서 유래의 캘러스를 액체 N$_{6}$배지(1 mg/L 2.4-D 함유)에서 진탕배양하여 획득한 세포주를 사용하였다. 액체 진탕배양한 세포괴를 GUS expression vector인 pGA1074 (30 $\mu\textrm{g}$/ml)와 함께 MS 액체 배지에서 Electroporation하였다. 세포벽과 세포막을 통한 세포로의 DNA 전이는 GUS 유전자의 발현 여부 및 정도에 따라 결정하였다. 400 volt, 800 $\mu$F capacitance로 electroporation 처리된 벼와 잔디의 세포괴들은 200 ${\mu}\ell$ (packed cell volume)의 세포괴 당 25 unit (1 unit=파란색을 띤 독립된 세포군) 이상의 빈도로 GUS 활성을 나타내었다. 반면에 무처리 세포주 및 처리한 비배발생 세포주에서는 GUS 발현이 일어나지 않음을 반복적으로 확인차였다. 따라서 electroporation에 의한 벼와 잔디의 형질전환실험에서 원형질체 대신 intact한 배발생 세포가 이용될 수 있음을 의미한다

To develop simple and efficient transformation methods of monocotyledonous plane, electroporation-mediated delivery of DNA into intact embryogenic cell clumps was investigated in zoysiagrass and rice. Calli of zoysiagrass, induced from 3-week-old immature embryos, were suspension-cultured in MS basic medium supplemented with 1.0 mg/t 2.4-D and used for elechuporation. Calli, derived from immature inflorescences of 20 mm lenth of rice, were also suspension-cultured on N6 basic medium supplemented with 1.0 mg/L 2.4-D. Suspension-cultured embryogenic cell clumps were electroporated in liqid MS medium added with a Plasmid DNA (30 $\mu\textrm{m}$/ml), pGA1074, encoding ${\beta}$-glucuronidiase (GUS). DNA delivery into the cells through cell walls and cell membrane was confirmed by the transient expression of the GUS gene. Cell clumps of zoysiagrass and rice, electroporated with 400 volt at 800 pF capacitance, expressed GUS gene activity at a mean frequency of 25 units (one unit = one clony of blue cells) per 200 ${\mu}\ell$ of packed cell volume. Untreated cells and healed non-embryogenic cells did not exhibit GUS activity These results indicate that electroporation-mediated transformation can use intact embryogenic cells (thus avoiding the use protoplasts) in zoysiagrass and rice.