• 제목/요약/키워드: 5MT-resistant mutant

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벼 5-methyltryptophan 저항성 돌연변이체의 특성 (Characteristics of Rice Mutants Resistant to 5- Methyltryptophan)

  • 이효연;강권규;노일섭;이춘환;권혜경;박현숙
    • 한국작물학회지
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    • 제40권5호
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    • pp.637-643
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    • 1995
  • 5-methyltryptophan (5MT) 저항성 벼 (Oryza sativa L. val. Sasanishiki)로 부터 선발된T-RI의 자식후대개체 중에서 저항성이 우성형질로 분리된 TR75주를 이용하여 그 식물체의 여러 특성을 조사하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. TR75는 종자, 근, 약에 있어서는 25 mg/1의 5MT가 포함된 MS배지에서 callus가 형성되었으나, 야생형의 경우에는 어느 기관에서도 Callus 유도는 일어나지 않았다. 2. 각 기관으로 부터 유도된 TR75의 callus는 50mg/1의 5MT배지에서도 저항성을 보여주었지만 야생형의 callus는 25mg/1의 5MT 배지에서 모두 갈변화 하였다. 3. TR75는 3종류의 아미노산 아날로그(L-azetidine-2-carboxylic acid, S-2-aminoethyl-L-cystene, p-fluoro-DL-phenylalanine)에 대해서는 저항성을 갖고 있지 않다. 4. TR75의 유리아미노산 함량은 야생형 종자에 비해 tryptophan, phenylalanine, aspartic acid가 각각 5.0, 5.3, 2.7 배 증가하였으며, 그 외 다른 종류의 아미노산 함량도 1.5∼2.0배 증가하였다. 전 아미노산 함량도 약 1.5배 가량 증가하였다. 그러나 alanine과 leucine은 약간 감소하였다.

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옥수수 5-methyltryptophan 저항성 돌연변이주(MR1)의 Anthranilate Synthetase 특성 (Characterization of Anthranilate Synthetase from a 5-methyltryptophan Resistant Mutant(MR1) in Maize)

  • 강권규;노일섭;이효연;신동영
    • 한국작물학회지
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    • 제40권1호
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    • pp.52-58
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    • 1995
  • 옥수수의 5-methyltryptophan 저 항성 돌연변이 주(MR1)로부터 anthranilate synthetase(AS)와 tryptophan synthetase(75)의 특성을 분석하였다. 대조구 식물로써 사용한 옥수수 품종 당진의 순계와 저항성주에 있어서 AS와 75의 효소 활성은 5-MT를 포함하지 않은 MS기본배지에서 생장시켰을 때는 차이를 보이지 않았다. 그러나, 25mg/L의 5-MT를 포함한 MS배지에서 생장한 MR1에 있어서 AS의 활성은 대조구보다 2배 높았다. 또한, 4mg/L의 L-tryptophan을 처리 했을때의 AS의 활성은 50% 저해 되었다. MR1의 조추출물로부터 대조구와 동일한 활성저해율을 나타내기 위해서는 약 4배의 아미노산이 필요하였다. MR1의 75활성은 대조 식물보다 4배가 더 높았다. 그리 하여 tryptophan synthetase B subunit (TSB)를 encoding하는 유전자를 cloning하여 염기배열을 결정 하였다. TSB유전자는 상이한 기관으로부터 cloning된 TSB와 높은 상동성을 보였으며, 모든 발육단계에서 발현하였다. 띠orthern hybridization분석에서 MR1의 TSB발현량은 대조식물보다 높게 나타났다

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돌연변이 벼 종자로부터 선발된 5-methyltryptophan 저항성 계통의 특성 (Characterization of the 5-methyltryptophan Resistant Mutant Lines Selected by Mutagenized Seeds in Rice)

  • 이효연;배창휴;임용표;박노동;조백호;이수인;최해춘;김호일
    • 식물조직배양학회지
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    • 제27권6호
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    • pp.453-459
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    • 2000
  • 5-methyltryptophan (5MT) 저항성 벼의 3계통 (DTR1, DTR2, DTR3)을 돌연변이 처리된 M3세대의 종자로부터 선발하였다. Ml세대에서 엽록소 돌연변이의 빈도는 개화 2시간 후의 벼이삭에 EMS (0.2%) 처리된 실험구로부터 가장 많이 관찰되었다. 5MT저항성으로 선발된 3계통은 자식후대에 있어서도 저항성과 감수성의 비율이 3:1을 보여주었다. 또한 M4세대의 저항성 식물 중에서 자식후대의 5MT에 대한 저항성은 homozygote와 heterozygote 형태로 분리된것이 1 : 2의 비율로 관찰되었다. 이러한 저항성 돌연변이 식물은 5MT저항성 형질이 단일 우성 핵 유전자에 의해 지배된다는 것을 보여준 것이다. 또한 5MT저항성 형질은 세포수준에서도 관찰되었다. DTR1, DTR2의 homozygous 종자로부터 추출된 전 유리아미노산 함량은 야생형 식물에 비해 약 1.7배정도 높았으며, 특히 phenylalanine, Lysine의 함량이 각각 6.2, 3.2배로 증가하였다. 그러나 DTR3의 경우 야생형과 비교하여 유리 아미노산 함량의 증가는 보이지 않고 약간 감소하였다. 이러한 결과는 곡류작물의 아미노산 함량을 변화시키는 데 있어서 5MT저항성 식물체의 선발이 매우 효과적인 방법이라는 것을 보여주었다.

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종자내 아미노산 합성 조절 유전자에 관한 연구 (Amino Acid Biosynthesis and Gene Regulation in Seed)

  • 임용표;서미정;조수진;이정희;이효연
    • 한국식물학회:학술대회논문집
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    • 한국식물학회 1996년도 제10회 식물생명공학심포지움 고등식물 발생생물학의 최근 진보
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    • pp.61-74
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    • 1996
  • Human and monogastric animals can not synthesize 10 out of the 20 amino asids and therefor need to obtain these from their diet. The plant seed is a major source of dietary protein. It is particular important in their study to increase nutritional quality of the seed storage proteins. The low contents of lysine, asparagine and threonenein various cereal seeds and of cystein and methionine. In legume seeds is due to the low proportions of these amino acids in the major storage proteins, we have tried to apply the three strategies; (1) mutagenesis and selection of specific amino acid analogue resistance, (2) cloning and expression study of lysine biosynthesis related gene, (3) transfomation of lysine rich soybean glycinin gene. The 5-methyltryptophan (5MT) resistant cell lines, SAR1, SAR2 and SAR3 were selected from anther derived callus of rice (Oryza sativa L. "Sasanishiki"). Among these selected cell lines, two (SAR1 and SAR3) were able to grow stably at 200 mg/L of 5MT. Analysis of the freed amino acids in callus shows that 5MT resistant cells (SAR3) accumulated free tryptophan at least up to 50 times higher than those that of the higher than of SAS. These results indicated that the 5MT resistant cell lines are useful in studies of amino acid biosynthesis. Tr75, a rice (Oryza sativa L., var. Sasanishiki) mutant resistant to 5MT was segregated from the progenies of its initial mutant line, TR1. The 5MT resistant of TR75 was inherited in the M8 generations as a single dominant nuclear gene. The content of free amino acids in the TR75 homozygous seeds increased approximately 1.5 to 2.0 fold compared to wild-type seeds. Especially, the contents of tryptophan, phenylalanine and aspartic acid were 5.0, 5.3 and 2.7 times higher than those of wild-type seeds, respectively. The content of lysine is significantly low in rice. The lysine is synthesized by a complex pathway that is predominantly regulated by feedback inhibition of several enzymes including asparginase, aspatate kinase, dihydrodipicolinat synthase, etc. For understanding the regulation mechanism of lysine synthesis in rice, we try to clone the lysine biosynthetic metabolism related gene, DHPS and asparaginase, from rice. We have isolated a rice DHPS genomic clone which contains an ORF of 1044 nucleotides (347 amino acids, Mr. 38, 381 daltons), an intron of 587 nucleotides and 5'and 3'-flanking regions by screening of rice genomic DNA library. Deduced amino acid sequence of mature peptide domain of GDHPS clone is highly conserved in monocot and dicot plants whereas that of transit peptide domain is extremely different depending on plant specie. Southern blot analysis indicated that GDHPS is located two copy gene in rice genome. The transcripts of a rice GDHPS were expressed in leaves and roots but not detected in callus tissues. The transcription level of GDHPS is much higher in leaves indicating enormous chloroplast development than roots. Genomic DNA clones for asparaginase genes were screened from the rice genomic library by using plaque hybridization technique. Twelve different genomic clones were isolated from first and second screening, and 8 of 12 clones were analyzed by restriction patterns and identified by Southern Blotting, Restriction enzyme digestion patterns and Southern blot analysis of 8 clones show the different pattern for asparaginase gene. Genomic Southern blot analysis from rice were done. It is estimated that rice has at least 2-3 copy of asparaginase gene. One of 8 positive clones was subcloned into the pBluescript SK(+) vector, and was constructed the physical map. For transformation of lysine rich storage protein into tobacco, soybean glycinin genes are transformed into tobacco. To examine whether glycinin could be stably accumulated in endosperm tissue, the glycinin cDNA was transcriptionally fused to an endosperm-specific promotor of the rice storage protein glutelin gene and then introduced into tobacco genomic via Agrobacterium-mediated transformation. Consequently the glycinin gene was expressed in a seed-and developmentally-specific manner in transgenic tobacco seeds. Glycinin were targeted to vacuole-derived protein bodies in the endosperm tissue and highly accumulated in the matrix region of many transgenic plant (1-4% of total seed proteins). Synthesized glycinin was processed into mature form, and assembled into a hexamer in a similar manner as the glycinin in soybean seed. Modified glycinin, in which 4 contiguous methionine residues were inserted at the variable regions corresponding to the C - teminal regions of the acidic and basic polypeptides, were also found to be accumulated similarly as in the normal glycinin. There was no apparent difference in the expression level, processing and targeting to protein bodies, or accumulation level between normal and modified glycinin. glycinin.

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벼 내도복 뽀얀멥쌀 신품종 '설갱' (A Lodging Tolerant, Opaque Rice Cultivar 'Seolgaeng')

  • 홍하철;문헌팔;최해춘;황홍구;김연규;김홍열;예종두;신영섭;강경호;최용환;조영찬;백만기;양창인;최임수;안상낙;양세준
    • 한국육종학회지
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    • 제43권6호
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    • pp.532-537
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    • 2011
  • '설갱'은 다양한 전분소재를 육성할 목적으로 1991년 하계에 양질다수성 품종인 일품벼에 돌연변이 유도물질(MNU)을 처리하여 $M_1$세대 697개체를 얻었다. 1992년 하계온실에서 $M_2$세대 113개체를 선발하여 1992/'93 동계 온실에서 $M_3$집단을 육성하였다. $M_4$세대부터는 포장에서 계통선발법에 의해 주요 병충해 및 미질검정을 병행하여 다양한 전분 신소재 계통을 선발 고정시켰다. 중만생종이며 전분의 형태가 아밀로스 함량은 일반 메벼와 같고 투명도는 찰벼와 같은 뽀얀메 일품(MNU) 28-3-GH1-2-5-3 계통을 선발하여 '수원 461호'로 계통명을 부여한 후 1999년부터 2001년까지 3년간 지역적응시험 실시 결과 그 우수성이 인정되어 2001년 12월 직무육성 신품종 선정위원회에서 국가목록등재품종으로 선정됨과 동시에 '설갱' 으로 명명하였다. 그 주요 특성을 요약하면 다음과 같다. 1. '설갱'의 출수기는 보통기 보비재배에서 평균 출수기가 8월 21일로 화성벼보다 9일 늦은 중만생이며, 간장은 83 cm로 화성벼보다 6 cm 짧으며 이삭당 벼알수는 화성벼보다 23개 많으나 등숙률은 73.3%로 화성벼보다 14.3% 낮았다. 2. '설갱'은 잎도열병, 흰잎마름병, 바이러스병 및 멸구류에는 약한 반응을 보였다. 3. '설갱'은 내냉성에는 중강 정도의 특성이었으며, 벼 키와 3절 간장이 화성벼보다 짧고 도복지수가 낮아서 도복에 강하다. 4. '설갱' 쌀의 외관은 찹쌀과 같은 뽀얀특성을 지니고 있으나 아밀로스 함량은 19.3%로 일반메벼와 같은 특성을 보였으며, 식미 관능검정에서 밥맛이 화성벼보다 양호하였으나, 도정율은 화성벼보다 떨어졌다. 5. '설갱' 쌀의 발효적성 검정 결과 황국균 발효에서 일품벼보다 균사의 밀도 및 향이 우수하며 홍국균 고체 발효에서도 일품벼보다 색소 및 균사체 상태가 우수하였다. 6. '설갱'의 쌀 수량은 보통기 보비재배에서 평균 5.27 MT/ha으로 대비품종 화성벼 및 동진벼와 비슷하였고, 남부평야지 이모작 재배에서는 5.08 MT/ha로 동진벼보다 3% 감수하였으나, 만식재배에서는 5.75 MT/ha로 동진벼보다 6% 증수하였다. 7. 재배적지는 중부 및 남부 평야지이다.