• 생명과학회지
• /
• 제24권6호
• /
• pp.618-625
• /
• 2014

쌀가루는 많은 식품 가공에 이용된다. 그러나 밀가루 반죽이 빵과 면을 포함한 많은 식품 가공 제품에 적합한 반면에, 쌀로 만든 반죽은 신장성과 탄력성이 부족하다. 고분자 글루테닌 서브유닛(HMW-GS)은 밀의 가공 적성을 결정하는데 중요한 역할을 한다. 본 연구에서, 우리는 아그로박테리움(Agrobacterium) 동시 형질전환법을 이용하여 한국 밀 품종인 '조경'으로부터 HMW-GS를 암호화하는 밀 Glu-1Dy10 유전자를 발현하는 marker-free 형질전환 벼 식물체를 개발하였다. 오직 Glu-1Dy10 유전자와 HPTII (hygromycin phosphotransferase II) 저항성 유전자만을 포함하는 분리된 DNA 조각들로 구성된 두 가지 발현 카셋트(cassettes)를 독립적으로 아그로박테리움(Agrobacterium) EHA105 에 도입하였다. Glu-1Dy10 또는 HPTII를 함유하는 EHA105 를 각각 3:1 비율로 벼 캘러스에 접종하였다. 290개의 하이그로마이신(hygromycin) 저항성 $T_0$ 식물체 중에서 우리는 벼 게놈에 Glu-1Dy10과 HPTII 유전자가 모두 삽입된 29개의 형질전환 라인을 획득하였다. 우리는 Glu-1Dy10 유전자가 벼 게놈 내로 도입된 것을 Southern blot 분석을 통해 다시 확인하였다. 형질전환 벼 종자에서 Glu-1Dy10의 전사(Transcripts)와 단백질을 semi-quantitative RT-PCR과 Western blot 분석을 통해서 확인하였다. 최종적으로, 오직 Glu-1Dy10 유전자를 갖는 marker-free 식물체를 $T_1$ 세대에서 성공적으로 선발할 수 있었다.

• 한국약용작물학회지
• /
• 제8권4호
• /
• pp.334-341
• /
• 2000

술패랭이에서 식물체의 개발가치를 증대시키기 위하여 화학돌연변이원을 처리하여 변이체를 유기하고 RAPD 분석을 통해 유기된 돌연변이체에 대한 분자유전학적인 변이를 조사한 실험결과는 다음과 같다. 1. 술패랭이의 종자를 이용하여 변이 식물체를 유도하는 방법으로 화학 돌연변이원인 sodium azide를 사용하는 것이 효과적이라는 것을 알 수 있었으며 적정농도는 0.2mM 정도이고 그 이상의 농도에서는 발아하지 않아 술패랭이에서 Sodium azide$(NaN_3)$는 매우 toxic한 돌연변이원으로 추정 할 수 있었다. 2. Sodium azide $(NaN_3)$처리시에는 자엽이 펼쳐지지 않았고 생장에 있어서도 초장과 엽장이 control 식물체보다 짧은 형태를 나타내었다. Sodium azide$(NaN_3)$ 0.1mM 처리한 종자로부터 자란 식물체 중에서 잎이 색깔발현에 있어서 키메라인 식물체가 형성되었다. 3. EMS를 처리한 경우 0.05%에서 급격한 발아저하를 보였으며 발아시 배축이 나선형으로 한번 꼬여서 신장하였고 Colchicine의 경우 모든 농도에서 발아율은 양호하였지만 정상식물체로 자라나지 못했고 뿌리의 말단부가 비후하여 끝 쪽에서부터 갈변하는 것이 관찰되었다. MNU처리 시에는 뿌리가 매우 길게 신장하고 두껍게 나타났으며 MNU의 경우 0.2mM의 처리부터 발아저해를 보여 1mM이상이 되면 발아하지 않았다. 4. Sodium azide처리에 의해 유도된 엽록소결핍 돌연변이에서 잎의 색깔의 차이에 따른 RAPD분석을 수행한 결과 4개의 Primer에서 총 12개의 변이 band가 나타났으며 엽록소 결핍 변이에 관계된 band의 수도는 2개로 나타나 DNA수준에서 변이가 확인 되었다. 5. 변이 band 중 무처리 식물체와 같은 녹색을 나타내는 부분에서는 band가 관찰되는 반면 잎에 횐색 또는 노란색의 줄무되가 있는 부분과 백화된 부분에서는 band가 관찰되지 않거나 이러한 엽록소 변이가 형태적으로 나타나는 부분에서 새롭게 형성되는 band를 확인함으로서 이러한 band가 잎의 녹색발현에 관여하는 유전자 좌라는 것을 알 수 있었다.

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

• 생명과학회지
• /
• 제22권9호
• /
• pp.1152-1158
• /
• 2012

작물의 수확량이나 병 저항성을 증가시키는 형질전환 식물체 개발은 세계 식량 부족을 해결하는 좋은 방법이다. 하지만 항생제나 제초제의 사용은 형질전환 작물의 안전에 대해서 일반 사람들의 심각한 우려를 초래한다. 본 연구에서는, 아그로박테리움을 이용한 동시 형질전환 방법을 이용하여 한국의 밀 재배종인 '조경밀'의 유전자인, 고분자 글루테닌 서브유닛[high molecular-weight glutenin subunit (HMW-GS)] $D{\times}5$가 삽입된 마커프리 형질전환벼를 개발하였다. 각각 $D{\times}5$ 유전자와 하이그로마이신(HPTII) 저항성 유전자만으로 구성된 두 종류의 발현 카셋트(Two expression cassettes)를 독립적으로 아그로박테리움 EHA105에 도입하였고, $D{\times}5$와 HPTII가 도입된 각각의 EHA105 아그로박테리움을 3:1 비율로 혼합하여 벼 캘러스에 접종하였다. 66개의 HPTII 저항성 형질전환체 중에서 벼 게놈에 $D{\times}5$와 HPTII가 모두 삽입된 2개의 형질전환 라인을 획득하였다. $D{\times}5$와 HPTII가 벼 게놈에 도입된 것을 Southern blot을 통해서 다시 확인하였다. 또한, semi-quantitative RT-PCR을 통해 형질전환벼 $T_1$ 세대 종자의 밀 $D{\times}5$ 전사여부를 확인하였고 결국, $D{\times}5$ 유전자만을 가지는 마커프리 형질전환벼를 $T_1$ 세대에서 선발할 수 있었다. 본 연구 결과는 두 종류의 발현 카셋트를 사용한 아그로박테리움 동시 접종 시스템이 마커프리 형질전환벼를 생산하기 위한 효과적인 전략이 될 수 있음을 보여준다.

• Journal of Animal Science and Technology
• /
• 제54권4호
• /
• pp.255-265
• /
• 2012

본 연구는 PCR-RFLP 기법으로 칡소의 모색 발현에 관련된 MC1R 유전자형을 분석하고, 칡소 유전자형에 따른 모색 발현 양상을 가계와 교배조합을 통하여 연구함으로써 칡소에서 호반모의 발현 비율을 증가시키는 번식 체계를 확립하고자 수행하였다. 전라북도축산위생연구소에서 사육중인 칡소 중에서 부계 또는 모계를 알고 있는 가계가 형성된 칡소로부터 혈액 또는 정자에서 genomic DNA를 추출한 후 MC1R 유전자를 증폭하였다. 증폭된 PCR product를 Msp I 제한효소로 절단하고 전기영동한 후 칡소 개체별 유전자형을 확인하였고, 이 외에도 칡소의 모색 양상과 비경의 흑색침착 정도에 따른 모색 발현 비율을 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 칡소의 모색 발현 양상은 전신호반모가 61.67%로 가장 높았고 흑모는 5.00%로 가장 낮았으며 황모는 16.67%, 부분(약반신)과 부분(일부) 호반모는 각각 8.33%로 같은 분포 양상을 보였다. 칡소의 비경 침착 양상은 3단계와 4단계가 비슷한 비율로 높았고, 다음이 2단계, 5단계, 1단계의 순이었다. 칡소의 비경에 따른 모색 발현 양상은 비경 침착이 3단계와 4단계인 칡소에서는 전신 호반모의 비율이 다른 모색 보다 높았고, 비경 침착이 1단계인 칡소는 그 중에서 황모가 80.00% (4/5)로 나타났으며, 비경 침착이 5단계인 칡소에서는 다른 단계에서 발현되지 않았던 흑모의 비율이 37.50%를 나타냈다. 칡소에는 $E^+E^+$, $E^+e$, ee 유전자형과 한우에는 ee, $E^+e$ 유전자형이 존재하였다. 칡소 MC1R 유전자형은 $E^+e$이 65.00%로 가장 높았고 $E^+E^+$은 33.33%이었고 ee도 1두로 1.67%이었다. 유전자형에 따른 모색 발현 양상을 보면, $E^+E^+$과 $E^+e$에서는 전신 호반모의 비율이 가장 높게 나타났고 ee는 황모를 나타냈다. 칡소의 가계 분석을 통한 모색 발현 양상을 조사한 결과, 부(Sire)의 유전자형이 $E^+e$ 이고 모(Dam)의 유전자형이 $E^+E^+$ 이면서 부모의 모색이 모두 전신호반모일 경우 자손의 모색은 100.00% 전신호반모였고, 부(Sire)의 유전자형이 $E^+E^+$ 이고 모(Dam)의 유전자형이 $E^+e$이면서 부모의 모색이 모두 전신호반모일 경우도 자손에서 모색의 44.44%가 호반모의 비율을 보여 두 가지의 교배조합의 경우가 자손의 전신호반모 비율을 높이는 최적의 교배 조합으로 보여진다. 이 연구의 결과를 이용하여 칡소로 판정받을 수 있는 가장 중요한 요소인 호반모의 발현비율을 증가시키는 번식 체계를 칡소 사육농가에 제시할 수 있을 것으로 사료된다.

• 생명과학회지
• /
• 제23권11호
• /
• pp.1317-1324
• /
• 2013

고분자 글루테닌 서버유닛(high molecular-weight glutenin subunit, HMW-GS)은 밀의 가공적성을 결정하는데 중요한 역할을 수행한다. 우리는 Agrobacterium 동시 형질전환법을 이용하여 한국 밀 품종인 '조경'으로부터 밀 HMW-GS을 암호화하는 Glu-1Bx7 유전자를 가지는 marker-free 형질전환 벼를 생산하였다. Glu-1Bx7 유전자의 종자 특이적 발현을 위하여 밀 Glu-1Bx7 유전자 자체 프로모터를 벡터 내에 삽입하였다. 동시 접종을 위해서 오직 Glu-1Bx7 유전자와 hygromycin phosphotransferase II (HPTII) 저항성 유전자만으로 구성된 두 종류의 발현 카셋트를 독립적으로 Agrobacterium EHA105에 도입하였고, Glu-1Bx7와 HPTII가 도입된 각각의 EHA105 Agrobacterium 을 3:1 비율로 혼합하여 벼 캘러스에 접종하였다. 216개의 HPTII 저항성 형질전환체 중에서 벼 게놈에 Glu-1Bx7과 HPTII가 모두 삽입된 24개의 형질전환 라인을 획득하였다. Glu-1Bx7와 HPTII가 벼 게놈에 도입된 것을 Southern blot을 통해서 다시 확인하였다. 형질전환 벼 $T_1$ 세대의 종자에서 밀 Glu-1Bx7 유전자가 전사와 번역되어 오직 Glu-1Bx7만을 가지는 marker-free 식물체를 $T_1$ 세대에서 성공적으로 선발할 수 있었다.

• 현장농수산연구지
• /
• 제25권4호
• /
• pp.138-147
• /
• 2024

본 연구는 국내 밀 43 품종에 대한 A. tumefaciens 형질 전환 효율을 검정하기 위해 GUS staining 분석을 수행한 것으로서 대부분의 밀 형질전환 연구가 특정 품종에 국한되어 있기 때문에 국내 장려 밀 품종에 대한 형질전환 효율에 영향을 미치는 조건에 대한 검정이 필요하다. 국내 밀 품종 중 32개에서 1개 이상의 조직에 염색된 신호가 관찰되었으며 4개 품종에서는 염색된 신호가 관찰되지 않았고 6개 품종에서 과도한 A. tumefaciens 성장이 관찰되었고, 7개 품종은 미성숙배의 크기 등의 이유로 GUS staining 분석이 불가능하여 추가 분석에서 제외하였다. 국내 밀 품종별 A. tumefaciens 감염 효율 비교 결과, 백립계 8개 품종 및 적립계 28개 품종에서는 평균적으로 유의한 차이가 없었다. 특히 조농밀, 조품밀, 새올밀, 조중밀, 새금강밀 등 적립계 품종에서 90% 이상의 높은 감염 효율이 관찰되었고, 전체 품종 중 22개는 50% 이상의 효율을 나타내었다. 본 연구를 통하여 조농밀 및 새올밀은 미성숙배에서 전체 조직에서 강한 GUS 발현으로 형질전환에 적합한 품종으로 나타났으며 금강 품종은 백립계에서 상대적으로 높은 발현을 보여 A. tumefaciens을 이용한 형질전환에 적합한 것으로 확인되었다. 추가적인 연구를 통해 품종의 조직배양 효율을 검정하고, 안정적인 GUS 발현 효율을 조사하는 것이 필요하며, 이를 통해 밀 형질전환에 이용 가능한 품종을 더욱 정밀하게 선발할 수 있을 것으로 판단된다. 해당 연구 결과는 국내 밀품종의 형질전환 효율을 높이기 위한 기초 자료로 활용 가능할 것이다.