Development of rice(Oryza sativa L.) transformation system to improve callus utilization

캘러스 활용도를 향상시키기 위한 벼(Oryza sativa L.) 형질전환 시스템 구축

Plant molecular farming has attracted a lot of attention lately in the field of mass production of industrially valuable materials by extending application of the plant as a kind of factory concept. Among them, protein expression system using rice(Oryza sativa L.) callus is a technology capable of mass culture and industrialization because of a high expression rate of a target protein. This study was carried out to develop an Agrobacterium-mediated transformation system to increase the utilization of rice callus. The transformation efficiency was improved by using the hand when seeds were de-husked for callus induction. Furthermore, we were possible induction of callus from 6 years old seed smoothly. Selection of the callus contained the target gene was required a cultivation period of at least 3 weeks, and the most efficient selection period was after 6 weeks of culture including one passage. This selection was confirmed that the gene was stably inserted into the genomic DNA of the plant cell by the southern blot analysis and progeny test. Such an efficient selection system of rice callus that can be cultured in the long term will be contribute to the industrialization of useful recombinant proteins using rice.

분자농업은 식물을 일종의 공장개념으로 확대 적용하여 산업적으로 가치가 높은 유용물질들을 대량생산하는 분야로 최근 많은 각광을 받고 있다. 그 중에서 벼 캘러스를 이용한 단백질 발현 시스템은 대량 배양이 가능하고 목적 단백질의 높은 발현율로 인한 산업화가 가능한 기술이다. 본 연구는 이러한 벼(Oryza sativa L.) 캘러스의 활용도를 높이기 위한 효율적인 형질전환 시스템을 구축하기 위해 수행되었다. 형질전환에 이용된 종자의 종피 제거 시 손을 이용함으로써 캘러스 유도율을 높여주었고, 6년 정도의 오래된 종자에서도 원활한 캘러스 유도가 가능하였다. 목적 유전자가 도입된 캘러스의 선발은 최소한 3주 이상의 배양기간을 필요로 하였고 가장 효율적인 것은 한번의 계대를 포함한 6주 배양 후 선발하는 것이었다. 이러한 선발은 유전자가 식물세포의 genomic DNA 안에 안정적으로 삽입되어 이루어졌음을 서던 블롯 분석 및 후대검정 등을 통하여 확인할 수 있었다. 이러한 장기적이고 대량의 배양이 가능한 벼 캘러스의 효율적인 선발 시스템은 벼를 이용한 유용 재조합 단백질의 산업화에 실속있는 기술로 기여할 수 있을 것이다.