• Applied Biological Chemistry
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• 제42권2호
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• pp.116-122
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• 1999

식물세포의 세포질 $Ca^{2+}$ 이동과 관련된 $Ca^{2+}$ 수송 특성을 조사하기 위하여, 토마토 뿌리조직으로부터 마이크로솜을 분리하고, $^{45}Ca^{2+}$ 흡수 실험을 수행하였다. 반응용액에 P-type ATPase의 선택적 저해제인 1 mM vanadate와 액포막 $H^+-ATPase$의 선택적 저해제인 50 mM $NO_3^-$를 첨가하였을 때, $^{45}Ca^{2+}$ 흡수는 각각 20%와 33%가 저해되었고, 두 가지 저해제를 동시에 첨가하였을 때, 약 47%가 저해되었다. 이러한 저해효과의 특성을 밝히기 위하여 protonophore인 gramicidin을 처리하여 막을 경계로 형성된 $H^{+}$의 농도기울기를 감소시켰을 때, $^{45}Ca^{2+}$ 흡수는 30% 가량 저해되어, 토마토 뿌리조직 마이크로솜에 $Ca^{2+}/H^+$ antiporter가 존재할 가능성을 확인하였다. Gramicidin의 저해효과는 vanadate에 의한 $^{45}Ca^{2+}$ 흡수 저해 이후에도 대조실험과 같은 정도로 얻어져 vanadate의 저해효과와는 무관한 것이 확인되었다. 그러나, $NO_3^-$를 처리하여 $^{45}Ca^{2+}$ 흡수를 저해시킨 후, gramicidin에 의한 추가저해는 거의 관측되지 않았다. 한편, 동물조직 ER/SR-type $Ca^{2+}-ATPase$의 선택적 저해제인 thapsigargin은 마이크로솜 $^{45}Ca^{2+}$ 흡수를 농도 의존적으로 저해하였으며, $10\;{\mu}M$ 농도에서 최대 저해효과를 나타냈다. Thapsigargin에 의한 저해효과는 $NO_3^-$를 사용하여 액포막 $H^{+}-ATPase$ 활성을 저해하였을 때와 gramicidin을 사용하였을 때, 현저하게 감소하였으며 , vanadate의 효과와는 무관하였다. 이러한 결과는 vanadate가 직접적으로 $Ca^{2+}-ATPase$를 저해하며, $NO_3^-$와 thapsigargin은 액포막에 위치한 $H^{+}-ATPase$의 활성을 저해하여 간접적으로 $Ca^{2+}/H^+$ antiporter를 저해함을 의미한다. 결론적으로, 본 연구의 결과는 토마토 뿌리조직에 $Ca^{2+}$ 이동을 유발하는 주요 효소로서 $Ca^{2+}-ATPase$와 액포막 $Ca^{2+}/H^+$ antiporter가 존재함을 보여준다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제3권1호
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• pp.87-93
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• 1999

생쥐 정자의 수정능력획득과 첨체반응에 작용하는 $Na^{+}$/H$^{+}$ antiporter의 역할을 조사하고자 하였다. $Na^{+}$/H$^{+}$ antiporter를 특이적으로 억제하는 dimethyl amiloride는 정자의 자발적인 첨체반응을 농도 의존적으로 억제한 반면 난포액 및 calcium ionophore인 A23l87에 의해 유도된 첨체반응은 억제하지 못하였다. 이러한 결과는 정자내 $Na^{+}$/H$^{+}$ antiporter에 의한 1가이온의 출입과 이에 따른 세포질내 pH 조절이 정자의 수정능력 획득과 자발적인 첨체반응에 조절요인으로 작용함을 암시한다. 수정능력을 획득한 정자에서 난포액 등의 agonist 또는 A23l87에 의해 유도되는 첨체반응은 $Na^{+}$/H$^{+}$ antiporter와는 무관하게 진행되는 것으로 사료된다.

• Plant Biotechnology Reports
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• 제4권1호
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• pp.15-21
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• 2010

The over-expression of Arabidopsis CAX1 and CAX2 causes transgenic tomato plants to reveal severe $Ca^{2+}$ deficiency-like symptoms such as tip-burn and/or blossom end rot, despite there being sufficient $Ca^{2+}$ in each plant part. To correct the symptoms and to moderately enhance the calcium level, a worldwide vegetable tomato was genetically engineered using a modified Arabidopsis cation/$H^+$ antiporter sCAX2A, a mutant form of Arabidopsis CAX2. Compared with the wild-type, the sCAX2A-expressing tomato plants demonstrated elevated $Ca^{2+}$ levels in the fruits with almost no changes in the levels of $Mn^{2+}$, $Cu^{2+}$, and $Fe^{2+}$. Moreover, expression of sCAX2A in tomato plants did not show any significant alterations in their morphological phenotypes. Unlike 35S::sCAX1 construct, sCAX2A antiporter gene driven by 35S promoter can be a valuable tool for enriching $Ca^{2+}$ contents in the tomato fruit without additional accumulation of the undesirable cations.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제43권2호
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• pp.255-260
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• 2016

This research was conducted to improve the cold tolerance of the gerbera cv. Gold Eye by introduction of the Arabidopsis $Ca^{2+}/H^+$ antiporter gene (CAX1) via Agrobacterium-mediated transformation. Prior to genetic transformation, we optimized a combination of plant growth regulators; $1.0mgl^{-1}$ 6-Benzyladenine (BA) and $0.1mgl^{-1}$3-indole-acetic acid (IAA) were found to lead to proper in vitro shoot regeneration from petiole explants. In addition, $50mgl^{-1}$ kanamycin was determined to be the minimal concentration useful for selection of putative transgenic plants. In this study, transgenic gerbera expressing the Arabidopsis $Ca^{2+}/H^+$ antiporter gene (CAX1) were obtained using the optimized concentrations. We expect that introduction of the gene to the cultivar will improve cold tolerance, which will be important in the winter months.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2005년도 국제학술회의
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• pp.202-203
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• 2005

• 한국생명과학회:학술대회논문집
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• 한국생명과학회 2006년도 제47회 학술심포지움 및 추계국제학술대회
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• pp.42.2-42.2
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• 2006

• 한국식물생명공학회:학술대회논문집
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• 한국식물생명공학회 2003년도 추계학술대회 발표논문 초록집
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• pp.63-63
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• 2003

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제37권4호
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• pp.549-555
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• 2010

본 연구는 칼슘 수송체의 하나인 sCAX1과 칼슘결합단백질의 하나인 CRT가 토마토에서 발현했을 때 tip-burn과 배꼽썩음병 (BER)이 토마토의 전 생육기간에 걸쳐 어떠한 양상으로 나타나는지를 관찰하는 것에 초점을 맞추어 수행하였고, 최종 연구 결과는 CRT 공동발현이 sCAX1 발현에 의해 야기된 병징을 억제시킬 수 있음을 확인시켰다. 양분공급이 불량한 환경하에 놓인 sCAX1 단독 발현 토마토 식물체는 그 근단 조직, 정단 조직 및 과실의 암술부착부위 조직에 토마토 재배 농가포장에서 빈번하게 관찰되는 칼슘결핍 증상과 일치하는 괴사현상을 나타내었다. sCAX1 형질전환체와 비형질전화체를 각각 대목과 접수로 달리 사용한 교호접목 실험을 통해 sCAX1 발현에 따른 tip-burn 병징이 토양으로부터의 칼슘이온 흡수에 장애를 받아 생긴 결과가 아님을 확인하였다. 형질전환을 통해 CRT 발현 토마토를 획득한 후 CRT가 sCAX1에 의한 불량한 특성 발현을 제어할 수 있는지 확인하기 위하여 양자간 교배조합을 작성하였다. sCAX1과 CRT를 토마토에서 공동발현 시켰을 때 완벽하지는 않지만 양극 조직의 괴사와 BER이 뚜렷하게 감소되었다. 본 연구의 결과를 바탕으로 sCAX1 발현에 의해 방해 받은 세포 내 칼슘 이온 관련 어떤 기구는 CRT 공동발현을 통해 복구될 수 있다는 하나의 모델을 제시할 수 있을 것이다.

• 생명과학회지
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• 제18권10호
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• pp.1390-1394
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• 2008

선행연구에서 Arabidopsis thaliana $Ca^{2+}/H^+$ 역수송체 유전자인 CAX 1 ($\underline{ca}tion$ $e{\underline{x}}changer$ 1)이 도입된 벼 형질전환체의 $T_3$ 종자는 대조구에 비해 $2.7{\sim}7.5$배 정도 높은 칼슘을 함유하고 있음을 확인한 바 있다. 이 $T_3$ 종자 유래 현미의 생리학적 안전성을 조사하기 위해, 일품현미를 대조구로 하여 생쥐 식이 실험을 수행하고 체중 및 말초 백혈구 수의 변화를 조사하였다. 일 개월 동안의 식이의 결과, $T_3$ 현미의 경우는 체중의 변화량 혹은 말초 백혈구의 수에 있어서 대조구인 일품현미의 경우와 거의 차이가 없었다. 체액성 면역능의 지표인 플라크-형성능, 복강 대식세포의 수, 그리고 NK 세포의 활성도 등을 비롯한 면역기능에 대한 영향에 있어서도 대조구와 유사하였다. 아울러 혈액의 생화학적 분석조사에서도 두 실험군 사이에 별다른 차이가 나타나지 않았다. 이상의 연구결과는 GMO 벼 유래의 $T_3$ 현미가 생리학적으로 안전하며 또한 칼슘함량이 강화된 동물사료 혹은 식품으로 적용될 수 있는 잠재능이 있음을 시사한다. 한편 장기적 안전성에 대한 평가를 위해서는 좀 더 연구가 진행되어야 할 것으로 사료된다.

• 한국자원식물학회지
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• 제21권5호
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• pp.388-394
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• 2008

Arabidopsis thaliana $Ca^{2+}/H^+$ 수송체 유전자인 CAX 1(cation exchanger 1)이 도입된 벼 형질전환체에 대한 연구결과를 요약하면 다음과 같다. Agrobacterium 이용 형질전환 CAX 1 벼 $T_5$ 세대를 대상으로 CAX 1밴드가 도입되었음을 확인하였다. 농업적인 특징인 수장, 수수 및 간장은 모품종(일품)과 유사하였으며, 종자의 칼슘 함량도 높았다. 미립의 크기와 천립중은 모품종보다 약간 크나 거의 일치하고, 저온저항성과 도열병에 대한 내병성이 나타났다. $T_5$ 세대에서 형질이 안정적으로 발현되면서 모품종과 유사하고 농업적 형질이 우수한 3 계통을 선발하였다. 앞으로 $T_6$ 세대에 대한 특성조사를 거쳐 $Ca^{2+}$ 함량이 안정적으로 높게 유지되는 계통을 선발하여 세대육성하면 칼슘과 관련된 유전자의 내재해성 작물의 기초자료 이용되어 질 수 있을 것으로 사료된다.