• 생명과학회지
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• 제26권10호
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• pp.1121-1129
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• 2016

밀의 고분자 글루테닌 서브유닛[high molecular-weight glutenin subunit (HMW-GS)]은 밀가루의 성질을 결정하는데 가장 중요한 요소이며 가공적성을 나타내는데 중요한 역할을 수행한다. 우리는 Agrobacterium 동시 형질전환법을 이용하여 한국 밀 품종인 ‘조경’으로부터 밀 HMW-GS을 암호화하는 TaGlu-Ax1 유전자를 가지는 marker-free 형질전환 벼를 생산하였다. TaGlu-Ax1 유전자의 종자 특이적 발현을 위하여 밀에서 존재하는 TaGlu-Bx7 유전자의 자체 프로모터를 벡터 내에 삽입하였다. 동시 접종을 위해서 오직 TaGlu-Ax1 유전자와 hygromycin phosphotransferase II (HPTII) 저항성 유전자만으로 구성된 두 종류의 발현 카세트를 독립적으로 Agrobacterium EHA105에 도입하였고, TaGlu-Ax1와 HPTII가 도입된 각각의 EHA105 Agrobacterium을 3:1 비율로 혼합하여 벼 캘러스에 접종하였다. 210개의 HPTII 저항성 형질전환체 중에서 벼 게놈에 TaGlu-Ax1과 HPTII가 모두 삽입된 20개의 형질전환 라인을 획득하였다. TaGlu-Ax1와 HPTII가 벼 게놈에 도입된 것을 Southern blot을 통해서 다시 확인하였다. 형질전환 벼 T₁ 세대의 종자에서 밀 TaGlu-Ax1 유전자가 전사와 번역되어 오직 TaGlu-Ax1만을 가지는 marker-free 식물체를 T₁세대에서 성공적으로 선발할 수 있었다. TaGlu-Ax1 유전자가 발현되는 marker-free 형질전환 식물체는 야생형(wild type)과의 표현형 차이는 없었다. 형질전환 벼의 쌀가루의 제빵적성을 비교하였을 때 TaGlu-Ax1 유전자만이 발현되어서는 제빵적성이 더 나아지지 않았다. 그러므로 더 많은 밀 고분자 및 저분자 글루테닌, 글리아딘의 유전자의 집적과 조합이 쌀가루 가공적성을 증진시키는데 필요하다. 결론적으로 TaGlu-Ax1 marker-free 형질전환 벼는 쌀가루 가공적성을 증진시키는데 좋은 재료로 사용될 것이다.

• 한국잡초학회지
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• 제32권1호
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• pp.35-43
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• 2012

본 연구는 Protox 저해형 제초제 저항성인 형질전환벼 라인(MX, PX, AP37)과 비형질전환벼(WT)에서 저온, 고온, NaCl 및 chemical(paraquat) 스트레스에 대한 생리적 반응차이를 파악하기 위해 수행되었다. 형질전환벼와 비형질전환벼는 저온실험의 경우 $5^{\circ}C$에 1일 그리고 회복을 위해 $25^{\circ}C$에 6일 두었고, 고온 실험은 $45^{\circ}C$에 4일 그리고 회복을 위해 $25^{\circ}C$에 8일 두었다. 또한 0.5%와 1% NaCl 처리 후 6일간 그리고 ${0{\sim}300\mu}M$ paraquat 처리 후 5일간 형질전환벼와 비형질전환벼의 잎의 피해율, 지상부 생체중 및 생리적 반응(porphyrin 생합성 중간물질, 엽록소 함량)을 조사하였다. 형질전환벼 라인과 WT간에 잎 피해율 및 생제중은 저온처리와 저온처리 후 회복기간에는 유의적인 차이가 없었다. 한편 고온과 고온처리 후 회복 5일까지는 형질전환 라인과 WT간에 초장과 생체중에서 유의적인 차이가 없었으나 회복 6일째에 MX와 PX는 WT에 비해 초장 및 생체중의 감소가 컸다. NaCl 처리 후 잎의 피해율, 엽록소 함량 및 Mg-Proto IX ME 함량은 형질전환벼와 비형질전환벼간에 유의적인 차이가 없었으나 AP37의 Proto IX 함량과 PX와 AP37의 지상부 생체중은 0.5% NaCl 처리에서 WT에 비해 유의적으로 감소하였다. 그러나 paraquat 처리 후 잎의 피해율과 지상부 생체중의 변화는 형질전환벼와 비형질전환벼간에 유의적인 차이를 보이지 않았다. 비록 일부 환경스트레스의 일부 조사기간에서 형질전환벼와 비형질전환벼간에 다른 반응차이를 보였지만 일반적으로 형질전환벼와 비형질전환벼간에 환경스트레스에 유사한 반응차이를 보였다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제44권3호
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• pp.296-302
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• 2017

지구온난화로 인해 온도 상승에 따른 고온 스트레스는 전세계 많은 지역에서 농업적으로 문제가 되어 세계 3대 곡물인 벼의 생산에 피해가 크게 나타나고 있다. 식물은 생장하면서 다양한 환경스트레스에 노출되며, 이러한 스트레스는 작물의 생장, 발달, 수확량 등에 영향을 미친다. 본 연구는 벼의 안정적인 생산성을 높이기 위해 벼 유래 OsOPT 유전자를 이용한 형질전환 후대에서 고온 조건하에서도 생육이 가능한 계통을 선발하여 그 특성을 살펴보았다. 먼저, OsOPT10 유전자 도입 형질전환 벼를 이용하여 고온 처리에 따른 저항성 계통을 선발하고, 선발된 계통의 생리적 특성을 분석하였으며, 분자적 특성을 qRT-PCR을 통해 유전자의 발현 양상을 분석하였다. 고온 스트레스에 의한 세포막 피해 정도를 알아보기 위해 전해질 누출(electrolyte leakage), 삼투조절제 역할을 하는 수용성 당 및 proline 함량 분석을 하여 대조구와 비교분석 하였다. 본 실험에서 고온 처리에 의한 가용성 당 함량의 변화는 OsOPT10-16 형질전환 벼를 제외하고 OsOPT10-1와 OsOPT10-7 계통이 WT 보다 당 함량이 높게 나타났다. 모품종 동진에 비해 형질전환 벼 계통의 EL 값이 낮게 나타난 것과 가용성 당 함량이 비슷하거나 높게 나타난 것으로 보아 OsOPT10 형질전환 벼가 고온 스트레스에서 저항성 반응을 나타낸 것으로 판단하였다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제38권4호
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• pp.251-257
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• 2011

벼의 염기서열 분석이 완료됨에 따라 유전자의 세포내 기능을 밝히기 위한 기능유전체 연구가 활발히 진행되고 있다. 이를 위해 효율적으로 아그로박테리움을 이용해 원하는 유전자를 식물체 내로 형질전환을 하기 위한 노력은 지금도 계속 진행되고 있다. 본 실험에서는 캘러스를 유기한 후 아그로박테리움을 이용해 접종하는 기존의 방법과 달리, 성숙 종자를 소독한 후 2,4-D가 포함된 액체배지에 24시간 침종하여 배 부분이 발아하기 시작하는 종자를 이용해 바로 아그로박테리움을 접종하여 체세포변이의 발생을 최소화하고 유전자를 포함하고 있는 아그로박테리움이 식물 조직내로 침투할 수 있는 효율을 증가시키며, 그 후 캘러스를 유기하여 재분화 시킴으로써 형질전환 식물체를 얻는 방법을 새롭게 수립하였다. 배양과정 중 공동배양 배지에 아그로박테리움 성장억제물질인 silver nitrate와 항산화 물질인 DTT를 첨가하여 공동 배양 기간을 7일 이상으로 늘림으로써 벼 형질전환효율을 증가시킬 수 있었고, PCR 분석을 통해 원하는 목표 유전자가 형질전환체에 안정적으로 도입이 되는 것도 확인할 수 있었다. 또한, 이 방법은 형질전환 효율이 낮은 일품벼와 같은 품종에도 적용할 수 있을 것으로 판단된다. 이러한 결과를 종합해 볼 때, 본 실험을 통해 얻어진 새로운 공동배양 방법은 우수한 농업적 형질을 가진 벼 육종 소재 및 품종 개발시 효율적으로 이용할 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국자원식물학회지
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• 제20권5호
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• pp.437-441
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• 2007

Agrobacterium tumefaciens에 의해 일미벼 품종에 도입하여 많은 형질전환벼를 생산했다. 배발생 캘러스는 hygromycin 저항성 선발마커를 포함한 pCAMBIA1300 벡터를 이용하여 Agrobacterium strain AGL1으로 공동배양하였다. 공동배양 후 50mg/L hygromycin에 저항성을 보이는 형질전환체가 선발되었다. $T_0$ 세대 형질전환벼로부터 genomic DNA를 추출하여 PCR과 Southern blot을 통한 외래 유전자의 안정한 삽입을 검정하였다. 형질전환된 벼라인에서 650bp의 HPT 유전자 단편이 나타났다. 그리고 argE의 특이적 priomer를 이용하여 검정한 결과 230bp 단편이 검출되었다. SEM을 이용하여 형태학적 분석을 한 결과 기공 분포와 배열상의 특징에 있어서 형질전환체는 대조구와 비교하여 기공형태가 불규칙적인 차이를 보여 주었다.

• 환경생물
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• 제36권4호
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• pp.488-497
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• 2018

형질전환 벼와 일반 벼의 환경위해성 평가 기초자료를 위해 경상남도 사천시에서 2013~2017년, 경상북도 군위군에서 2015~2016년 7월 말부터 10월 초까지 벼에 발생하는 곤충상을 조사하고 군집특성을 분석하여 비교하였다. 사천시에서 형질전환 벼는 경상대학교 LMO (Living genetically Modified Organism) 격리포장 내에서 재배되었고, 일반 벼는 경상남도 사천시 사천읍 두량리에서 재배되었다. 군위군에서 형질전환 벼는 경북대학교 LMO 격리포장 내에서 재배되었고, 일반 벼는 경상북도 군위군 효령면 화계리에서 재배되었다. 채집방법으로 육안 조사, 포충망 조사, 유아등 트랩, 끈끈이 트랩을 이용하였다. 5년 동안 사천시에서 총 15목 123과 464종 37,941개체가 채집되었고, 2년 동안 군위군에서 총 13목 111과 366종 10,030개체가 채집되었다. 다년간 LMO포장과 일반포장을 비교해본 결과 매년 상위 주요 목은 우점 순서를 제외하면 거의 같은 목이 나타나는 것을 보아 아직까지는 LMO포장과 일반포장의 차이가 뚜렷하게 나타나지 않았다고 사료된다. 그리고 LMO포장과 일반포장 사이의 유사도 지수와 일반포장 사이의 유사도 지수가 차이가 없는 것으로 보아 LMO로 인한 차이가 아닌 환경에 의한 차이로 사료된다.

• 한국환경농학회지
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• 제21권2호
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• pp.156-161
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• 2002

냉해나 한발등의 환경스트레스에 대해 저항성을 유발하는 유전자를 환경스트레스에 강한 잡초성벼로부터 선발하고 이들 유전자를 재배벼에 도입하여 도입유전자 산물의 과량 발현을 통해 냉해나 한발 등에 대한 저항성이 향상된 벼를 선발하고자 하였다. 잡초성벼인 Bhutan 14Ad로부터 냉해 및 한발 저항성 유전자로 알려진 superoxide dismutase (SOD) cDNA를 분리하고자 mRNA를 분리하고 이 분리된 mRNA를 이용해 reverse transcriptase PCR방법으로 SOD cDNA를 cloning 하였다. 그 결과 2종의 SOD cDNA가 cloning되어 SOD-A, SOD-B로 명명하였다. 이들 cDNA의 염기서열을 결정한 결과 이들은 아미노산 서열 상동성이 88.4%를 나타내었으며, SOD-A는 Oryza sativa 계열의 Cu/Zn SOD유전자인 GenBank accession No. L36320와 99.3% 동일하였으며, SOD-B는 accession No. D01000과 100% 동일하였다. 이들 SOD-A와 SOD-B cDNA를 재배벼인 낙동벼에 형질전환하여 형질전환체 벼를 선발하였으며, 이들 형질전환체 벼의 냉해저항성및 한발저항성 검정을 통해 저항성이 향상된 형질전환체 벼를 선발하고 있다.

• 한국작물학회지
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• 제54권4호
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• pp.375-383
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• 2009

CAX1 유전자가 도입된 형질전환 벼는 T3 세대까지 34계통을 모식물인 일품벼와 공시하였고, 그 외 종자 내 칼슘함량 조사를 비롯한 5가지 실험에서 이전에 실시한 Southern 분석 결과 CAX1 prove의 band 양상이 뚜렷이 나타난 7계 통(T-14, T-15, T-17, T-18, T-19, T-20, T-24)을 $T_4{\sim}T_6$ 계통에서 공시하였다. 앞으로 $T_7$ 세대에 대한 특성조사를 거쳐 $Ca^{2+}$함량이 안정적으로 높게 유지되는 계통을 선발하여 세대육성하면 칼슘과 관련된 유전자의 내재해성 작물의 기초자료 이용뿐만 아니라 농산물의 품질 고급화 및 안정성 향상 그리고 병충해에 의한 농작물 피해를 줄일 수 있는 효과를 가져 오고자 수행한 결과는 다음과 같다. $T_4$ 세대에서 형질이 안정적으로 발현되면서 모품종과 유사하고 농업적 형질이 우수한 5 계통을 선발하여 $T_6$세대까지 농업적인 생육 안정성(수장, 수수, 간장)은 15, 17, 18, 24 계통들은 출수기가 모품종인 일품벼와 비슷한 경향이었고 14, 19, 20계통들은 일품벼보다 6~11일까지 늦어지는 경향이었다. 형질전환체 7 계통의 간장을 조사한 결과 14 계통을 제외하고는 대부분 모품종인 일품벼와 유사하게 나타났다. CAX1 형질전환체인 $T_5{\sim}T_6$세대에서 병저항성은 일품 모품종보다 벼도열병(blast)과 벼잎집무늬마름병(sheath blight)의 방제가가 낮게 나왔으며, 벼도열병은 2 년간 모두 모품종에 대비해 T-14, 17, 18, 19, 20은 방제가가 높게 나타나 병저항성이 있는 것으로 나타났다. 그러나 벼잎집무늬마름병은 T-14, 19, 20, 24 계통이 방제가가 높게 나타났으며, 벼도열병과 벼잎집무늬마름병 모두 방제가가 높은 계통은 T-14, 19, 20 으로 조사되었다. 저온처리 된 벼의 초장 조사에서 각각 온실과 $17^{\circ}C$의 두 조건에 있어서 온실에서의 초장 조사와 생존 개체수를 대비해 볼 때 일품벼와 형질전환체 모두 정상적인 발육상태를 보였으나, 저온조건에서 초장 조사는 일품벼에 비해 $T_6$-19을 제외한 형질전환 계통들이 양호하였으며 $T_6$-18, 24 계통은 내한성 품종인 상주벼와 유사하거나 조금 차이가 났다. 종자내의 캄슘함량을 분석하기 위하여 $T_3{\sim}T_7$ 종자를 이용하여 얻어진 결과는 $T_3$ 종자에서 452.2~1,376.2%로 칼슘함량이 증가되었고 분자 marker에 의해 선발하여 된 T7종자까지 분석한바 13.4~68.0%로 나타남을 확인할 수 있었다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제36권1호
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• pp.23-29
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• 2009

벼의 저온처리 cDNA 은행에서 분리된 CCCH 형태 zinc finger 단백질인 OsZF2의 기능을 분석하기 위하여 벼에서 CaMV 35S 프로모터 조절하에 OsZF2가 발현(35S:OsZF2)되는 형질전환벼 식물체를 개발하였다. 35S:OsZF2 형질전환벼에 대한 하이그로 마이신저항성 검정을 통해 동형접합체 계통을 선발하고 Northern 발현분석에 의해 OsZF2 유전자가 형질전환체에서 과발현되는 것을 확인하였다. 형질전환체와 대조구인 낙동벼를 100 mM NaCl 첨가 MS 배지에서 키운 후 잎과 뿌리의 길이를 측정하여 내염성 검정을 수행한 결과 대조구에 비해 형질전환체 생육이 다소 양호 한 것으로 나타났다. GMO 포장에서 생육상태를 관찰 한 결과 형질전환체는 생육지연으로 인한 왜화 현상을 나타내며 출수기 또한 열흘 정도 지연되나 등숙기에는 대조구와 같은 초장을 보였다. zinc finger 유전자는 식물체의 발달과 분화 단계 및 환경 스트레스 반응 등 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있으므로 유전체발현 분석으로 하위단계에서 조절되는 유전자 발현 양상을 분석하였다. 35S:OsZF2 전환체에서 낙동벼보다 4배 이상 발현이 증가된 유전자 중에서 게놈 주석에 기초한 기능을 유추하면 신호전달과 관련된 protein kinase, DNA 결합단백질과 대사에 관련된 효소 유전자, 스트레스 반응에 관여하는 일부 유전자 및 병 저항성과 관련된 유전자들의 발현이 증가되었다. 따라서 벼에서 분리된 OsZF2 CCCH type zinc finger 유전자는 벼 성장 발달과 스트레스에 반응하는 상위 조절자로서 기능을 할 것으로 추측된다.

• 한국동물학회:학술대회논문집
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• 한국동물학회 1994년도 한국생물과학협회 학술발표대회
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• pp.237.1-237
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• 1994