Selection of Herbicide Resistant Potatoes Transformed with Phosphinothricin Acetyltransferase Gene

Phosphinothricin Acetyltransferase 유전자 도입에 의한 제초제 저항성 감자의 선발

This experiment was conducted to introduce PAT (phosphinothricin acetyltransferase, non-selective herbicide bialaphos resistant gene) gene into potato (Solanum tuberosum. cv. Desiree). Optimal shoot regeneration from leaf discs and stem segments was obtained in MS medium supplemented with 0.1 mg/L IBA and 0.5 mg/L BA, and the frequency of shoot regeneration was 54% in left discs and 46% in stem segments. In this condition, leaf discs and stem segments of potato were co-cultivated with A. tumefaciens MP90 which contained binary vector with GUS: :NPTII gene and PAT gene. Transgenic shoots were regenerated from leaf and stem-derived calli on selection medium with 100mg/L kanamycin. The 100${\mu}M$ acetosyringone treatment during the co-cultivation highly enhanced(4 times than the control) the shoot regeneration on selection medium. When the putative transgenic plants were transferred to medium with 10mg/L basta, all of them were survived. After PCR. GUS test, and Southern blot analysis of the survived plant, we confirmed that the gene was stably integrated into the potato genome and expressed. After the transgenic plants were transplanted in soil, and the transgenic plants were sprayed with the herbicide basta (300ml/10a), the transgenic plants remained green but control plants were died.

비선택성 제초제 Bialaphos(basta)에 저항성인 PAT gene을 감자(Solanum tuberosum. cv. Desiree)에 도입하고자 본 실험을 실시하였다. 잎과 줄기절편을 이용한 신초재분화의 최적조건은 MS배지에 IBA 0.1mg/L+BA 0.5mg/L 조합처리하였을 때 가장 양호하였으며 재분화율은 잎은 54%, 줄기는 46%이었다. 이 조건에서 감자의 잎과 줄기 절편을 GUS : NPTII gene과 PAT gene을 가진 binary vector를 함유한 A. tumefaciens MP90에 공동배양하였다. 공동 배양시 acetosyringone 100${\mu}M$을 첨가할 경우 형질전환율이 잎의 경우 19%, 줄기의 경우 10%로 무처리보다 공히 약 4배가량 높았다. Kanamycin 100mg/L에서 캘러스가 형성된 후 이로부터 재생된 식물체를 약 6주후 Basta 10mg/L를 포함한 재분화배지에 옮겼을 경우 모두 생존하였다. 선발된 식물체의 형질전환여부를 조사하기 위해서 PCR, GUS반응 및 Southern blot를 실시한 결과 형질 전환체에 도입된 유전자가 안정되게 삽입되어 발현됨을 확인하였다. 확인된 형질전환체는 포장에 이식하여 순화시켰으며, 4주 후 제초제를 살포한 결과 대조구로 사용한 감자는 모두 고사되었으나, 형질전환체는 정상적인 생육을 보였다. 따라서 본 실험결과 PAT 유전자를 감자 식물체에 도입하여 감자 genome내에 안정되게 삽입되어 발현되는 제초제 저항성 감자를 선발할 수 있었다.