파리지옥풀 first trap leaf에만 발현하는 유전자군을 탐색하기 위하여 기내배양 식물체와 포충능력을 가진 3년생 실생주을 이용하여 각각의 포충잎 (leaf base), 꽃조직 (flower tissue) 및 포충잎트랩 (first trap leaf)으로부터 분리한 RNA로 Fluorescent differential display (FDD)를 실시하였다. First trap leaf특이발현 유전자 15개를 screening하여 염기서열을 분석하였다. 분리된 DNA들은 protease inhibitor (Pl), myo-inositol-1-phosphate synthase 및 lipocalin-type prostaglandin D syn-thase 유전자들과 매우 유사하였다. 또한 Northern blot분석 결과, 이들 유전자들이 first trap leaf에 특이적으로 발현하고 있는 것을 확인하였다 FDD방법은 세포, 조직 및 기관에 특이적으로 발현하고 있는 유전자들을 선발하는데 매우 유용한 수단으로 사용될 수 있다.

고비사막 접경지역의 식물인 Artermisia adamsii의 내건성 및 내동성 증진을 위해 조직배양과 CLP및 Dhn5유전자의 형질전환을 수행하였다. 다양한 호르몬 농도 조건에서의 성장을 확인한 결과, 0.05mg/L의 NAA와 0.5mg/L의 BAP조건과 0.1mg/L의 NAA와 0.5mg/L의 BAP가 포함된 배지의 암조건 하에서 최적의 캘러스 생장을 확인하였으며 유전자 도입 및 유전자의 발현이 확인된 캘러스가 세포 수준에서도 내건성 및 내동성이 증진되었음을 확인하였다. 그러나 Atremisia속 다른 식물과 다르게 조직절편에서 직접 기관분화를 유도하거나 캘러스를 통한 식물체 재생에 어려움이 있어 식물체 수준에서 형질전환에 따른 환경스트레스 내성의 증진을 확인하지 못하고 있다. 앞으로 진행될 A. adamsii의 식물체 재생에 대한 연구를 통해 내동성 및 내건성이 증진된 식물체를 육성하여 고비사막 지역적응력을 조사할 예정이다.

토양 내의 고농도의 염은 심각한 환경스트레스 중의 하나로 농작물의 생산을 감소시킨다. 식물은 염 스트레스로부터 벗어나기 위하여 많은 단백질을 합성한다든지 유전자들의 발현을 조절하는 등 여러 가지 생리, 생화학적인 변화를 일으킨다. 퉁퉁마디는 우리나라에 자생하는 염생식물로 갯벌과 염전주위에서 생육한다. 퉁퉁마디의 생화학적, 분자생물학적 내염성 기구를 이해하기 위하여 differential display방법으로 NaCl에 의하여 발현이 증가되는 cDNA들을 분리하였다. 본 연구에서는 그 중 하나인 ShADL의 특성을 조사하였다. ShADL은fructose-1, 6-bisphosphate aldolase와 높은 유사성을 보였다. 이 유전자는 1293bp길이에 359개의 아미노산으로 구성된 open reading frame을 포함하고 있으며, 이로부터 추정되는 분자량은 39 kDa이었다. ShADL단백질은 애기장대의 aldolase와 86％의 높은 유사성을 나타내었으며 같은 염생식물인 com-mon ice plant의 adolase와는 78％의 유사성을 보였다. Northern 분석결과, ShADL 유전자는 NaCl의 농도가 증가함에 따라 발현량이 급격히 증가하는 것으로 나타났다.

D-type cyclin은 호르몬과 영양분의 영향을 받아 세포주기의 G1기에서 S기로 전환을 조절하는 인자이다. 우리는 감자에서 이 유전자를 분리 해냈고, 염기서열 분석을 통하여 D3 cyclin으로 분류하였다. 그리고 StCycD3;1이라 명명하였다. 다른 D cyclin유전자가 세포 분열이 활발한 조직에서 발현되는 것과 같이 StCycD3;1은 감자의 괴경, 뿌리, 꽃, 잎, 줄기, 뿌리줄기, 복지에서 다양한 발현 양상을 보였고, 영양분의 하나인 sucrose에 의하여 발현이 유도되는 것을 확인하였다.

pSK109를 포함하고 있는 Agrobacterium LBA4004을 통하여 국화 'Shuho-no-chikara'에 LEAFY 유전자을 도입하였다. 엽절편체의 생존율은 kanamycin 10mg/L가 첨가된 배지에서 생존율 약 22%, 절편체의 재분화율이 10%정도였다. 그러나 kanamycin 20mg/L가 첨가된 배지에서는 엽절편은 약 5%정도 생존하였으나 전혀 재분화가 나타나지 않았다. 따라서 kanamycin 10mg/L를 1차 선발배지로, 20mg/L를 2차 선발배지로 선발하였다. Agrobacterium LBA4404와 국화 엽절편체를 3일간 공동배양 하는 것이 형질전환에 효과적이었다. LEAFY유전자가 삽입된 pSK109 vector를 포함한 Agrobacterium LBA4404의 형질전환 효율은 2차 선발까지 약 2.8% 였으며, Southern blot한 결과 0.13%만이 형질 전환체로 확인되었다. 형질 전환체 한계통은 포장에서 약 1주일 정도 조기개화하였고 화형은 정상이었다.

In an effort to optimize tissue culture conditions for genetic transformation of orchardgrass (Dactylis glomerata L.), an efficient and high-frequency plant regeneration system from seed-derived calli was established. Embryogenic calli induced on MS medium containing 3mg/L 2,4-D and 0.1mg/L BA had significantly improved regeneration ability. Plant regeneration rate was 92％ when embryogenic calli were cultured on N6 medium supplemented with 1mg/L 2,4-D and 3mg/L BA. Among three kinds of medium, MS and N6 medium were optimal for embryogenic callus induction and plant regeneration, respectively. Ho difference in callus induction frequency was observed among four cultivars of orchardgrass, however, "Roughrider" cultivar showed higher regenerability with the frequency of 61％. Addition of maltose to the regeneration medium as a carbon source dramatically increased regeneration frequency up to 69％. A short tissue culture period and high-frequency regeneration system would be beneficial for molecular breeding of orchardgrass through genetic transformation.

주두 및 화주절단수분법으로 나팔백합 (L. longiflorum)과 신나팔백합 (1. ${\times}$ ormolongi)을 자방친으로 한 자가 및 품종간 수분을 통하여 교배 조합간 종자 형성율 등을 구명하고 교잡종 육성범위 확대를 위한 기본자료를 얻고자 수행했다. 나팔백합인 L. longiflorum 'Gelria' 및 L. longiflorum 'Lorina'의 자가수분에서 주두수분의 경우 각각 100%의 종자형성 삭과율에 삭과당 평균 종자수는 각각 189개, 70개인 반면 화주절단수분에서는 종자형성 삭과율이 각각 87%, 40%였다. 삭과당 평균 종자수는 각각 53개, 20개로 화주절단 수분법보다 주두 수분에 의한 종자 형성률이 훨씬 높았다. L.${\times}$formolongi의 자가수분에서도 주두수분은 80%의 종자형성 삭과율에 삭과당 종자수가 597개인 반면 화주절단 수분에서는 47%의 종자형성 삭과율에 삭과당 종자수가 81개였는데 형성된 종자도 주두수분보다 충실하지 못했다 품종간 수분에서 L. longiflorum 'Gelria' 및 L. longiflorum 'Lorina'을 자방친으로 한 전체에서 주두수분의 종자형성 삭과율은 60%로 삭과당 평균 종자수는 18개인 반면, 화주절단 수분에서는 종자형성 삭과율이 20%로 삭과당 평균 종자수는 7개로 주두수분과 상당한 차이가 있었다. 신나팔백합의 품종간 교잡인 (L.${\times}$formolongi 'Raizan'${\times}$L. formolongi 'Nobia')에서도 주두수분시 종자형성 삭과율이 75%로 삭과당 평균 종자수는 179개인 반면 화 주절단 수분에서는 종자형성 삭과율이 50%로 삭과당 평균 종자수는 63개로 주두수분과 많은 차이를 보였다. 결과적으로 주두수분이 화주절단수분보다 결실률이 높았다.

근연수분인 (L. longiflorum 'Gelria'${\times}$L. ${\times}$formolongi 'Raizan')의 경우 주두수분에서 종자형성 삭과율은 93%이고 삭과당 평균 종자수는 71개였다 화주절단수분시에는 종자형성 삭과율이 53%이고 삭과당 평균 종자수는 22개로 적었다. (L. longiflorum 'Gelria'${\times}$L. ${\times}$formolongi 'Raizan')의 경우 주두수분에서 종자형성 삭과율이 47%이고 삭과당 평균 종자수는 311개를 얻었다. 그러나 화주절단수분에서는 종자형성 삭과율이 47%이고 삭과당 평균 종자수는 34개로 주두수분에 비해 11%밖에 미치지 못했다. (L. longiflorum 'Raizan'${\times}$L. ${\times}$formolongi 'Como')의 경우 주두수분은 종자형성 삭과율이 40%이고 삭과당 종자수가 14개인 반면 화주절단수분에서는 종자형성이 이루어지지 않았다. [(L. longiflorum 'Lorina'${\times}$L. Asiatic hyhbrid 'Chicago') ${\times}$L. Asiatic hyhbrid 'Chicago']의 여교잡에서 화주절단수분된 15개체 중에서 9개의 성숙삭과를 얻어 삭과 형성율은 60%,배형성 삭과수는 53%,삭과당 평균배수는 14개였다. 그러나 [(L. longiflorum 'Lorina'${\times}$L. Asiatic hyhbrid 'Chicago')${\times}$L. longiflorum 'Lorina']와 [L. longiflorum 'Lorina'${\times}$(L. longiflorum 'Lorina'${\times}$L. Asiatic hyhbrid 'Chicago')]의 교잡은 전혀 삭과가 형성되지 않았다. 또한 [(L. longiflorum 'Lorina'Lorina'L. Asiatic hyhbrid 'Corsica') ${\times}$L. Asiatic hyhbrid 'Corsica']의 경우도 수분된 15개체 중에서 삭과 형성률은 80.0%,배형성 삭과수는 67%,삭과당 평균배수는 11개였다. 하지만 [(L. longiflorum 'Lorina'${\times}$L. Asiatic hyhbrid 'Corsica')${\times}$L. longiflorum 'Lorina']와 나팔백합에 종간잡종을 교잡한 [L. longiflorum 'Lorina'${\times}$(L longiflorum 'Lorina${\times}$L. Asiatic hyhbrid 'Corsica')]의 교잡은 전혀 삭과가 형성되지 않았다. 이 결과는 종간 교잡종을 자방친으로 하고 그 자방친의 화분친을 사용할 때만 교잡이 이루어지고 있음을 나타내고 있다. 따라서 여교잡을 통한 종간잡종 품종육성 활용방안을 금후 적극 확대 검토해야 할 것이다

20년 이상된 백합나무의 성숙목에서 채취한 미숙구과의 배를 배양하여 체세포배를 유도하고 식물체를 생산하는 대량증식의 기초를 확립하였다. 미숙종자를 1/2LM (Litvay)배지에 식물생장조절물질인 2,4-D와 BA를 첨가한 반고체배지에 치상하여 배발생 조직을 유도하였다. 배발생 조직을 배발생 조직 유도와 같은 조건의 배지에서 생장조절물질을 제거하고 AgNO$_3$또는 활성탄을 첨가한 배지에 이식하였을 때 체세포배가 발달하고 정상적인 식물체로 발아되었다. 배발생 조직의 유도와 체세포배의 발아에서 식물체로 발달하는 데 영향을 끼치는 몇 가지 요인이 밝혀졌다. 여기에는 배발생 조직의 유도를 위한 미숙종자의 채취시기, 배지의 sucrose농도,AgNO$_3$와 활성탄의 농도 및 체세포배에서 식물체로 발달하기 위한 배의 성숙과 발아를 위하여 발아 배지에 체세포배의 치상밀도 등이 포함된다.

벼의 미수분 자방배양으로부터 분화된 후대집단 (0$_2$)의 주요 농업적 형질특성을 조사하고 이를 약배양 및 현미배양으로부터 분화된 후대집단과 상호비교하여 본 바, 주요농업형질의 계통내 고정도는 자방배양에서 87.9%,약에서는 89.8%,현미배양은 82.6%로 나타나 약배양과 마찬가지로 자방배양에서도 고정도가 높았다. 주요 형질별 분리양상을 보면 자방배양에서는 엽색이 4.2%로 가장 빈도가 높았으며, 약배양에서는 임성 (6.1%),현미배양에서는 엽색 (4.9%),임성 (4.9%)순이었다. 또한 캘러스를 1달과 2달 계대배양한 후대의 경우 간장에서 각각 8.9%와 10.0%로 분리하는 형질의 계통비율이 높게 나타났다. 간장, 수장, 출수기에 대한 변이성 정도는 자방배양에서는 약배양과 비슷한 정도의 변이를 보인 반면, 현미배양에서는 크게 나타났으며 간장과 수장의 평균은 모두 모품종인 화영벼에 비하여 줄어들었고 출수기는 다소 지연되는 경향을 보였다.

In spite of potential benefits of anther culture, low productivity of plant regeneration in some genotypes; e.g. tonsil and indica rice, is one of the major obstacles for practical use of anther culture. This study was conducted to improve cold shock method and carbohydrate source for increasing the efficiency of anther culture in rice. The most common carbon source, sucrose was replaced to maltose, which has two molecules of glucose. Maltose increased callus induction 1.4-to 1.8-fold higher in japonica rice, 3.2-to 11.6-fold in tongil types and 2.7-fold in indica rice IR50. Callus induction was increased from 0.2％ to 12.5％ in maltose medium compared to the medium supplemented with sucrose plus glucose in indica rice "Tetep". A simple procedure of vacuum packaging of panicles during cold shock treatment prolonged not only anther viability more than 15 days but also increased callus induction more than 2-fold compared to open-air storage (conventional method). Combining of above two methods, callus induction was increased 28 to 56％ in japonica, 13 to 33％ in tonsil type and 12 to 31％ in indica rice. Plant regeneration was increased 14 to 35％ in japonica, 10 to 20％ in tonsil and 4 to 15％ in indica rice, respectively.

줄기기저부절편조직을 이용한 호접란 조직배양묘 생산 체계를 확립하기 위하여 원괴체 유도와 원괴체 증식의 조건을 구명하고자 하였다. 치상조직별 원괴체 유도 성공률을 비교한 결과 줄기기저부절편조직에서 약 45％의 높은 성공률을 나타내었고 다음은 화경액아 배양으로 약 30％ 정도의 성공률을 나타낸 반면 근단, 화경절간절편, 화경엽, 성숙엽의 경우에는 성공률이 1％ 미만으로 매우 낮았다. 품종별 원괴체의 유도능력에서의 차이를 알아보기 위하여 11개 품종에서 줄기기저부 절편배양을 한 결과 백색계 와 핑크계품종 모두에서 30％이상의 높은 원괴체 성공률을 나타내었다. 줄기기저부배양에서 줄기기저부를 절단하지 않고 천체조직을 치상하였을 경우 거대 원괴체가 유도되었는데 이 거대 원괴체는 진한 녹색으로 보통 원괴체의 3∼5배 정도 이상 큰 것으로 나타났다. 이 거대 원괴체를 증식하기 위해 절단하여 증식배지에 치상하였으나 새로 나온 원괴체는 정상적인 크기의 PLB로 유도되었다. 줄기저부배양에서 얻어낸 원괴체들은 증식과정을 거쳐 정상적인 조직배양묘를 형성하였다 그러므로 이 방법은 호접란 클론묘생산에 쓰일 수 있는 효율적이고 실용적인 방법의 하나라고 판단되었다. 그리고 줄기기저부 절편배양을 이용하여 원괴체를 유도 증식하고 플라스크묘를 만든 뒤 다시 그 묘의 줄기기저부절편을 이용하여 원괴체를 유도 증식하고 플라스크묘를 만들어내는 시스템에 응용함으로써 무한수의 조직배양묘를 연속적으로 생산할 수 있다는 체계가 제시되었다.

지리오가피의 체세포배로부터 식물체재생을 위한 효율적인 방법을 개발하였다. 체세포배의 형태형성에 미치는 식물생장 조절물질의 영향을 조사하고자, 접합자 배 유래의 배발생 세포를 MS배지에 현탁배양하고, 이로부터 얻어진 자엽시기의 배를 배양접시에서 건조처리 (0∼72 h)한 후, NAA, BA, GA$_3$(0∼0.5mg/L)가 첨가된 MS배지에 배양하였다. 그 결과, 체세포배를 72시간 동안 배양접시에서 건조처리 후에 0.5mg/L NAA, 0.5mg/L BA 또는 0.5mg/L NAA, 0.5mg/L BA 0.5mg/L GA$_3$가 첨가된 MS배지에 6주간 배양하였을 때, multiple shoot가 100%로서 가장 높게 유도됨을 관찰 할 수 있었다. 가장 높은 식물체의 재생율 (29.1%)은 체세포배를 72시간 건조처리 후에,0.1mg/L NAA, 0.1mg/L BA그리고 0.1mg/L GA$_3$가 첨가된 MS배지에 6주간 이식한 후, 이를 다시 1.0mg/L GA$_3$가 첨가된 1/3MS배지에 6주간 배양하였을 때 이루어졌다. 유식물체를 vermiculite와 sand가 1:1로 첨가된 plastic pot 이식하였을 때 생존율은 약 70%로서 나타났다 이상의 결과는 지리오가피의 계량생산에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

During the first half of twentieth century, even though the importance of non-calorie essential micronutrients of 13 vitamins and 17 minerals has been known to alleviate nutritional disorder; the primary objective of agriculture and plant breeding programs has been to increase the productivity and seed yields, and macronutrients of proteins, fats, and carbohydrates made up the bulk of foodstuff which were used primarily as an energy source. In the last decade it has been found that non-essential micronutrients encompass a vast group of phytochemicals including antioxidants that are not strictly required in the diet but when present at sufficient levels work as health-promoting chemicals. Nowadays agricultural crops are grown for health rather than for food or fiber, and modifying the nutritional compositions of plant foods has become an urgent health issue. To ensure an adequate intake of essential vitamins and minerals, and to increase the consumption of health-promoting phytochemicals, the researches on plant secondary metabolism have been made. The attempt to improve nutritional quality of crops has been blocked by a lack of basic knowledge of plant metabolism. The advent of genomics era enabled new approaches to make crossing regardless of species, family, or phylum barriers, and the accumulation in our basic knowledge on plant secondary metabolism during the coming decade would be tremendous. As the major staple crops contain insufficient amount of many micronutrients, fortification strategy will be a necessary practice. Elevated intake of specific vitamins, C, E, and $\beta$-carotene, mineral selenium, antioxidants, and phytochemicals significantly reduces the risk of chronic disease such as cancer, cardiovascular disorder, diabetis, and other degenerative disease associated with aging. As the attempt to improve the nutritional quality of crops requires the basic knowledges on plant metabolism, plant biochemistry, human physiology, and food chemistry, strong interdisplinary collaboration among plant biotechnologists, human nutritionists, and food scientists will be needed. Inhibition of cancer, cardiovascular disease, and other degenerative disorder may be the biggest goal facing nutritional plant breeders. But the assumption that simply increasing dietary level of any compound will necessarily improve human health is a dangerous idea because many plant secondary products and dietary contaminants have paradoxical (hermetic) effects. Before biotechnical manipulation is undertaken to elevate or reduce any individual constituent of crops, the contribution of the micronutrient to human health must first be investigated.

환경스트레스에 대한 항산화효소의 보호효과를 이해하고 효과적인 스트레스내성 식물을 개발하기 위하여 CuZnSOD와 APX를 엽록체에 발현시킨 형질전환식물체 (CA식물체)에 강한 빛 (highlight, 1,100$\mu$mol m$^{-2}$ sec$^{-1}$)과 4$^{\circ}C$ chilling을 처리하였다. CA식물체 잎절편에서의 보호효과를 CuZnSOD을 도입한 SOD식물체, APX을 도입된 APX식물체 및 비형질전환식물체 (NT식물체)의 것과 비교하였다. CA식물체의 광계2에서의 광합성 효율 (Fv/Fm)은 highlight와 4$^{\circ}C$ chilling복합처리 1시간째에서 NT식물체에 비해 약 15%의 보호효과를 나타내었고, 광계1에서의 P700 redox state는 처리 후 3시간째에 약 23%의 보호효과를 나타내었다. SOD식물체와 APX식물체의 복합처리에 대한 보호효과는 CA식물체와 NT식물체의 중간 효과를 나타내었다. 이러한 결과는 엽록체에서 CuZnSOD와 APX의 동시발현이 highlight와 chilling에 의한 산화스트레스를 극복하는 데 매우 중요하게 관여함을 직접적으로 제시하는 것이다.

환경스트레스는 식물의 생산성에 영향을 미치는 주된 제한요인이다. 여러 종류의 환경스트레스에 대해 내성을 지닌 형질전환 감자식물체 개발에 활용하기 위하여 두 품종의 감자(대서, 수미)의 leaf disc를 사용하여 고온을 포함하여 여러 가지 환경 스트레스에 대한 감수성을 조사하였다. 37$^{\circ}C$에서 84시간 고온처리에 대해서는 고온에 감수성 품종인 대서가 수미에 비해 약 20%피해를 더 많이 받아 감수성이 높은 것으로 나타났다. 감자 식물체의 leaf disc는 2$\mu$M methyl viologen(MV)을 처리하였을 때 대서가 수미에 비해 약 38%더 많은 피해를 받았으며 10$\mu$M MV에서는 감수성은 더 높았다. 0.75M NaCl에 대해서는 대서 품종이 수미에 비해 약 45%의 낮은 엽록소 함량을 나타내어 감수성이 높은 것으로 나타났으나, 고농도에서는 큰 차이가 없었다. $H_2O$$_2$에 대한 두 품종의 감수성은 복합적이었으며, 25mM $H_2O$$_2$에서는 수미가 대서에 비해 높은 감수성을 나타내었으나 100mM $H_2O$$_2$에서는 대서가 릎은 감수성을 나타내었다. 본 연구에 사용한 leaf disc는 식물체의 활성을 잘 반영할 뿐 아니라 간편하기 때문에 복합스트레스 내성 형질전환 감자식물체의 선발 및 특성규명에 유용하게 이용될 것으로 기대된다.

GC-MS/SIM를 통하여 옥수수 유식물 신초로부터 해 castasterone (CS)과 6-deoxocastasterone (6-deoxoCS)을 동정하였다. 또한 BRs의 생합성 전구물질인 24$\alpha$-methylcholesterol과 24$\alpha$-methylcholestanol이 동정하였다. 이들 BRs와 생합성 전구물질은 BRs의 생합성과정 중 후기 C6산화과정에 속하는 화합물로서, 옥수수 유식물 줄기에서는 BRs의 생합성 과정으로 후기 C6산화과정이 주된 생합성 과정임을 알 수 있었다. 다음으로 옥수수 유식물 줄기내의 BRs가 발아와 더불어 종자에서부터 이동해 온 것인지, 아니면 줄기 생장 시 줄기 자체가 생합성된 것인지를 조사하기 위하여 몇몇 중요한 후기 C6산화과정의 반응을 촉매하는 효소의 활성이 유식물 줄기에 존재하는지를 조사하였다. 그 결과 후기 C6산화과정에 포함되는 24$\alpha$-methylcholestanol에 서 6-deoxocathasterone (6-deoxoCT), 6-deoxoteasterone (6-deoxoTE) 에서 6-deoxo-3-dehydroteasterone (6-deoxo-3-DHT)을 거쳐 6-deoxotyphasterol (6-deoxoTY),그리고 6-deoxoCS에서 CS로의 과정을 촉매하는 24$\alpha$-methylcholestanol 22(R)-hydroxlyase, 6-deoxoTE dehydrogenase/6-deoxo-3-DHT reductase, 6-deoxoCS oxidase의 활성이 옥수수 유식물 줄기에 존재하고 있음이 확인되었다. 이는 유식물 줄기 생장 시 필요한 BRs가 발아종자로부터 이동되는 것이 아니라, 유식물 줄기 자체에서 생합성 될 가능성이 높음을 나타내는 결과라 할 수 있다. 또한 옥수수 유식물 줄기에서 CS를 brassinolide(BL)로 전환하는 BL synthase의 활성이 검출되지 않아, 옥수수 유식물 줄기에서의 활성형 BR은 BL이 아닌 CS임을 밝혔다.