• 한국자원식물학회지
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• 제27권4호
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• pp.392-399
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• 2014

본 연구에서는 식물의 노쇠와 관련된 SENESCENCE 1 (SEN1) 유전자를 현사시나무에서 분리하고, 여러 가지 조건에서 발현 특성을 분석하였다. 현사시나무의 SEN1 유전자(PagSEN1)는 243개의 아미노산으로 이루어져 있고, 한 개의 rhodanese domain을 가지고 있다. Southern blot 분석 결과 PagSEN1 유전자는 현사시나무에서 2 copy 정도가 존재하는 것으로 나타났다. 조직 특이적 발현양상을 분석한 결과 PagSEN1 유전자는 성숙잎에서 가장 높게 발현하고, 뿌리에서 가장 낮게 발현하는 것으로 나타났다. 또한 mannitol과 염 스트레스 처리에 의해 300배 이상 발현이 증가한 반면에 저온 스트레스에는 반응하지 않았다. 식물 호르몬 처리에서는 ABA와 JA 처리 10시간 후에 발현이 3.5배와 2.4배 이상 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 PagSEN1 유전자는 건조와 염 스트레스에 반응하며, 식물의 자연적 노쇠과정 뿐 아니라 스트레스와 같은 환경변화에 의해 유발되는 노쇠과정에도 관여하는 것으로 판단된다.

• 생물환경조절학회지
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• 제16권1호
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• pp.54-61
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• 2007

저온에 대한 생육 반응이 다른 호박 두 품종 간 항산화효소의 활성 변화를 분석해 본 결과, 저온에 강한 '흑종'의 잎에는 Rm이 0.20인 Mn-SOD와 와 0.52인 Fe-SOD가 주된 밴드였고, 저온에 약한 '재래 13'호의 잎에는 an이 0.20인 Mn-SOD와 0.58인 Cu/Zn-SOD가 주된 밴드였다. 저온 처리 후 10일째에 '흑종'의 잎에는 Rm이 0.58인 Cu/Zn-SOD밴드가 발현되었고, '재래 13호'의 경우 밴드의 밀도가 증가하는 경향을 보였다. APX 밴드 발현 양상은 두 품종 모두 적온 처리에서는 차이가 없었지만, 저온 처리 후 10일경부터 저온에 강한 '흑종'의 잎에서 새로운 APX밴드가 발현되었다. POB밴드의 발현 양상은 품종간에 뚜렷한 차이가 있었는데, 적온 하에서 '흑종'의 잎에서는 4개의 주된 밴드가, '재래 13호'의 잎에서는 한 개의 주된 밴드가 발현되었다. 그러나 저온 처리시 '흑종'의 잎에서는 Rm이 0.36, 0.40 및 0.54인 밴드의 밀도가 급격하게 증가한 반면 '재래 13호'의 잎에서는 Rm이 0.36과 0.54인 밴드의 밀도가 증가하였다. 저온에 대한 내성과 관계없이 두 품종 모두 저온 처리 후 초기에는 SOD, APX 및 POD의 활성이 급격하게 증가하는 경향을 보였지만, 저온 처리 후 기간이 경과할수록 품종간 차이가 뚜렷하였다. '흑종'의 잎에서는 이러한 활성이 지속적으로 유지되었지만, '재래 13호'의 잎에서는 저온 처리 후 5일경부터 급격하게 감소하여 적온 처리구보다 낮은 활성을 보여 저온에 대한 품종간 내성차이를 잘 반영해 주었다.

• 생명과학회지
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• 제23권4호
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• pp.487-494
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• 2013

T-DNA가 표지된 집단에서 AlaAT 유전자가 깨어진 돌연변이체(alaat)를 분리하고, AlaAt1 특이 프라이머를 이용하여 유전자형을 결정하였다. Alaat의 표현형은 대조구와 비교해서 생장의 감소를 보였고, 종자 역시 작고 생산성의 감소를 보였다. 돌연변이체의 AlaAT 활성은 거의 검출되지 않았다. 고염 스트레스 하에서 alaat의 반응을 엽록소 형광과 항산화 효소들의 활성 및 RT-PCR을 이용하여 대조구와 비교하였다. 고염, 건조 및 저온과 같은 모든 비생물적 스트레스에 대한 Fv/Fm은 대조구와 alaat 둘 다 감소를 보였으며, 비생물적 스트레스에 대한 엽록소 형광은 거의 유사하였다. 항산화 효소인 peroxidase (POX)의 활성은 고염 스트레스에 의해 대조구는 증가하나 alaat에서는 오히려 감소하였다. RT-PCR에 의한 cAPX, POX 및 AlaAT mRNA의 수준을 분석한 결과, 효소 활성과 마찬가지로 AlaAt mRNA는 alaat에서 나타나지 않았고, POX2 mRNA는 대조구는 약간의 증가를 보이나 alaat는 거의 검출할 수 없었다. cAPX mRNA는 대조구와 alaat 모두 고염 스트레스에 의해 크게 증가하였다. 이 같은 결과는 AlaAT 유전자 기능의 상실은 염 스트레스 하에서 벼 식물의 생장에 대해 광합성능 보다는 항산화 효소, 특히 POX 활성 및 합성을 변화시킬 수 있음을 제안한다.

• 한국환경생태학회지
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• 제30권5호
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• pp.810-820
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• 2016

염생식물 퉁퉁마디의 종자 발아에 영향을 미치는 환경 요인을 조사하고 환경 스트레스에 의해 유도되는 2CysPrx 유전자를 클로닝한 후 스트레스 조건에 따른 2CysPrx 유전자의 발현 양상에 대하여 조사하였다. 염생식물에 대한 가장 대표적인 스트레스는 염분 스트레스로서 퉁퉁마디 발아에 중요한 요인으로 작용하고 있다. 퉁퉁마디의 발아에 대한 NaCl의 한계 농도는 7%로 나타났고, 최적의 발아 조건은 NaCl이 없는 상태로 확인되었다. 퉁퉁마디 발아에서 최적 온도는 $20^{\circ}C$로 98%의 발아율을 보였다. 스트레스에 유도되는 유전자 후보군 중 2CysPrx 유전자의 cDNA를 클론하여 분석한 결과 275개의 아미노산으로 이루어져 있고 두 개의 시스테인 잔기를 가지고 있으며 분자량은 30.1kDa으로 나타났다. 2CysPrx 유전자는 서던 블롯에 의해 유전체에 한 카피 존재하는 것으로 나타났고, 6개의 인트론과 7개의 엑손으로 구성되어 있다. qPCR에 의한 2CysPrx 유전자의 전사율을 분석한 결과, 3.5% NaCl과 40mM $H_2O_2$ 처리 조건에서 전사율이 가장 높게 나타났고, 고온($40^{\circ}C$)과 $75{\mu}M$ ABA 처리 조건에서는 처리 후 8시간에 최고의 전사율을 보였으며, 저온($4^{\circ}C$)에서는 유전자 발현이 일어나지 않는 것으로 나타났다. 우리는 여러 환경 스트레스에 의해 유도되는 다른 유전자의 클로닝을 시도하고 있다.

• 생명과학회지
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• 제27권12호
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• pp.1415-1420
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• 2017

고구마 현탁배양세포의 EST library에 높은 빈도로 존재하는 metallothionein (MT) 유전자를 선별하였다(IbMT3). MT 유전자는 세포와 조직의 스트레스 조절과 연관되어 있다고 알려져 있다. 본 연구에서 IbMT3 cDNA의 전장을 확보하여 염기서열 분석을 한 결과, IbMT3 유전자는 구조적으로 유형 3에 속하는 MT 단백질을 암호화하고 있었다. 식물에서 유형 3에 속하는 MT 단백질의 기능은 명확히 알려지지 않다. Northern blot 분석 결과, IbMT3 유전자는 고구마 식물체 잎보다 현탁배양 세포에서 매우 강하게 발현되었다. 일반적으로 세포배양은 세포에 산화 스트레스 상태를 부과하는 것으로 알려져 있다. 이에, 고구마 식물체에 산화 스트레스를 처리하여 IbMT3 유전자의 발현이 어떻게 조절되는지 조사하였다. 제초제인 methyl viologen (MV)을 6, 12, 24시간 동안 처리했을 때, IbMT3 유전자의 발현은 6시간 후에 아주 강하게 유도되었고 그 이후에는 감소함을 알 수 있었다. 저온 스트레스($15^{\circ}C$)를 24, 48시간 동안 처리했을 때, IbMT3 유전자는 처리시간이 경과함에 따라 발현이 더 많이 유도되었다. 이로써, IbMT3 유전자는 환경 및 산화 스트레스에 반응하여 발현이 조절되는 유전자임을 알 수 있었다. IbMT3 isoform은 고구마 식물체 내에서 항산화제로써 작용할 가능성이 있을 뿐 아니라, 스트레스 하에서의 세포 적응 메커니즘에 중요한 기능을 할 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
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• 제21권3호
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• pp.368-374
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• 2011

식물의 저온 적응 메카니즘에서 아스코브산과 관련된 효소 중 MDHA 환원효소의 활성도와 과산화수소, 아스코브산의 함량, mRNA의 발현수준과의 연관성을 연구한 결과는 다음과 같다. MDHA 환원효소의 활성도 변화는 저온에 노출되는 시간이 길어질수록 증가하였으며 6시간 이후에 엽록체분획과 세포질분획에서 급격하게 증가하는 경향을 보였으나 실온으로 회복시켰을 때 효소의 활성도가 상대적으로 감소하는 경향을 보였다. 저온에 노출된 동안 아스코브산의 함량은 비교적 일정한 경향을 보이다가 실온으로 회복시키면 그 이후에는 급격하게 증가하는 경향을 보였다. 반면 저온에 노출되는 동안 급격히 dehydroascorbate 함량이 감소하였다가 실온으로 회복되면 약간 증가하는 경향을 보였다. 아스코브산의 함량과 엽록체분획과 세포질분획의 MDHA 환원효소의 활성도와의 상관관계는 각각 정의 상관($R^2$=0.9240, 0.9108)을 나타내었으나 디하이드로아스코브산의 함량과 MDHA 환원효소의 활성도 사이에는 각각 부의 상관($R^2$=0.8638, 0.8980)을 나타내었다. MDHA 환원효소 활성도와 과산화수소의 함량과의 상관관계를 과산화수소의 생성량이 증가하면 MDHA 환원효소의 활성도가 증가하는 정의 상관($R^2$=0.9443, 0.9647)을 나타내었다. 저온스트레스 처리 시간이 증가할수록 MDHA 환원효소의 mRNA의 발현 수준과 총 MDHA 환원효소의 활성도가 증가하는 경향을 나타내었다.

• 한국농림기상학회지
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• 제17권1호
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• pp.75-84
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• 2015

본 연구는 국내 주요 조림수종인 백합나무 유묘의 온도 증가와 건조 스트레스에 따른 생장 및 생리 반응변화를 알아보고자 실시하였다. 온도 제어는 국립산림과학원 산림유전자원부(경기도 수원시 권선구 온정로 39)의 환경제어실 인공 광 챔버를 이용하였다. 처리 온도는 Fig. 1과 같이 최근 30년 동안(1981-2010) 우리나라 전국 월 평균을 기준으로 $-3^{\circ}C$, $0^{\circ}C$, $+3^{\circ}C$, $+6^{\circ}C$로 설정하였다. 건조 처리는 6월부터 대조구와 건조 처리구로 구분하여 대조구는 충분히 관수하여 최저 -0.1 MPa 이상의 토양 수분 포텐셜을 유지시켰고, 건조처리구는 유묘의 잎에 초기위조 현상이 나타날 때까지 관수를 하지 않았다. 온도 증가 및 건조 스트레스에 따른 백합나무 유묘의 근원경과 수고의 상대생장율은 대조구와 건조 처리구 모두 온도가 증가할수록 높은 상대 생장율을 나타냈으며, 대조구와 건조 처리간에는 차이가 없었다. 또한 백합나무 유묘의 엽면적과 총 건중량을 측정한 결과, 근원경 및 수고 생장과 같은 경향으로 온도가 증가할수록 엽면적과 총 건중량이 증가하였다. 근원경, 수고, 엽면적 및 총 건중량 모두 건조 처리구 내 $-3^{\circ}C$ 처리구에서 가장 낮은 값을 나타내 백합나무 유묘는 온도 증가보다 저온에 의해서 피해를 입는 것으로 생각된다. 광합성 속도, 암호흡 속도, 기공전도도 및 증산속도도 대조구와 건조 처리구 모두 온도가 증가할수록 증가하였고, 저온 처리구인 $-3^{\circ}C$ 처리구에서 가장 낮은 값을 보였다. 그러나 수분 이용효율은 온도가 증가할수록 감소하는 경향을 보였다. 총 엽록소 및 카로테노이드 함량도 대조구와 건조 처리구 모두 온도가 증가할수록 함량이 증가하였다. 결론적으로, 온도 증가는 백합나무 유묘의 생리적 반응에 긍정적인 영향과 함께 생장을 촉진시키는 것으로 판단된다. 그러나 온도 감소는 백합나무 유묘의 생장 및 생리적 반응에 부정적인 영향을 미쳐, 생장이 저하되는 것을 알 수 있었다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제46권3호
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• pp.180-188
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• 2019

옥신은 식물의 생장과 발달 과정에서 중요한 조절자로서 기능한다. 옥신 신호전달 과정은 3개의 주요 옥신 반응 전사인자인 Auxin/indole-3-acetic acid (Aux/IAA), Gretchen Hagen 3 (GH3), 그리고 small auxin up RNA (SAUR) 유전자에 의해 조절된다. 특히, Aux/IAA는 옥신 신호에 반응하여 빠르게 축적되는 수명이 짧은 핵 단백질이다. 이 실험에서 우리는 현사시 나무(Populus alba ${\times}$ P. glandulosa)로 부터 PagAux/IAA1 유전자를 분리하고 발현 특성을 분석하였다. PagAux/IAA1 cDNA는 4개의 보존된 도메인과 2개의 nuclear localization sequence (NLS)을 포함한 200개의 아미노산을 암호화하고 있다. Southern blot 분석으로 현사시나무 genome에 PagAux/IAA1 유전자가 single copy로 존재하는 것을 확인하였다. PagAux/IAA1 유전자는 잎과 꽃에서 특이적으로 발현되었다. 그리고 PagAux/IAA1 유전자는 현탁배양세포의 생장 과정에서 초기 지수생장기에 발현되었다. PagAux/IAA1 유전자의 발현을 분석한 결과, 건조와 염 스트레스 및 식물호르몬인 ABA 처리에 의해 발현이 감소된 반면 저온 스트레스, 형성층의 세포 분열 과정 그리고 식물호르몬인 GA와 JA 처리에서 발현이 증가하였다. 따라서 PagAux/IAA1 유전자가 현사시나무에서 저온 스트레스 반응뿐 아니라 생장 과정에 관여할 것으로 판단된다.

• 생명과학회지
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• 제19권10호
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• pp.1456-1462
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• 2009

myo-Inositol의 이성질체인 D-chiro-inositol은 제 2형 당뇨병에 탁월한 효과를 나타내고 있다. D-chiro-inositol의 methylated 형태인 D-pinotol과 D-chiro-inositol은 식물체가 가뭄, 염, 저온과 같은 비 생물학적 스트레스에 노출되게 되면 삼투보호물질로써 합성되어 축적되어 진다. 대두에서는 myo-inositol O-methyltrasnferase에 의하여 ononitol이 합성되고 ononitol epimerase에 의하여 D-pinitol이 합성되고 최종적으로 demethylase에 의하여 D-chiro-inositol이 합성되어 진다. 그러나 쓴메밀에서는 myo-inositol이 직접적으로 D-chiro-inositol로 합성되어 진다는 보고가 있다. 본 실험에서는 쓴메밀에 비 생물학적 스트레스를 처리한 후 cyclitols의 변화를 측정하였다. 그 결과 쓴메밀에서는 myo-inositol epimerase에 의하여 myo-inositol이 D-chiro-inositol로 직접 전환된다는 사실을 확인하였다.

• KSBB Journal
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• 제18권4호
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• pp.294-300
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• 2003

본 연구에서는 L. fermentum KLB12을 열 전처리 함으로서 제제화 과정 동안 거치게 되는 열 스트레스에 대한 내성이 증진됨을 확인하고, 최적의 열 전처리 조건을 수행하였다. 또한 열 전처리 뿐만 아니라, 저온과 열 전처리 조건에도 열 스트레스에 대한 간섭 효과를 확인하였다. 그리고 내성 증진에 신규 단백질 합성이 필요함을 확인하였으며 나아가, 2-D electrophoresis를 통하여 7개의 신규 단백질을 확인하였다. 따라서 이 균주를 제제화하기 위한 방법으로 열 전처리를 이용할 경우 생균력 유지에 큰 효과를 얻을 수 있다고 사료된다.