• 제목/요약/키워드: Genome research

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빵과 면의 가공적성 증진을 위한 밀 저장단백질 Glu-1Dy10을 발현하는 마커프리 형질전환 벼 개발 (Development of Marker-free Transgenic Rice Expressing the Wheat Storage Protein, Glu-1Dy10, for Increasing Quality Processing of Bread and Noodles)

  • 박수권;신동진;황운하;허연재;김태헌;오세윤;조준현;한상익;이승식;남민희;박동수
    • 생명과학회지
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    • 제24권6호
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    • pp.618-625
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    • 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.

Gene Tagging System을 이용한 돌연변이 배추의 분석 (Analysis of Mutant Chinese Cabbage Plants Using Gene Tagging System)

  • 유재경;이기호;임기병;황윤정;우은택;김정선;박범석;이윤형;박영두
    • 원예과학기술지
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    • 제28권3호
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    • pp.442-448
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    • 2010
  • 본 연구는 gene tagging system(plasmid rescue와 inverse polymerase chain reaction)을 사용하여 얻은 배추($Brassica$ $rapa$ ssp. $pekinensis$) 형질전환체 계통을 분석하고 이들의 표현형을 관찰하고자 수행되었다. 배추의 기능유전체 연구를 위해 $Agrobacterium$의 전이 DNA(T-DNA)를 사용하여 삽입돌연변이체를 유기하였다. 형질전환체는 '서울' 배추 품종의 pRCV2 vector를 가진 $Agrobacterium$ $tumefaciens$을 접종하여 얻었다. 형질전환 $T_1$ 세대는 비형질전환체와 비교하여, 수술 수의 감소, 크거나 작은 꽃, 직립생장형, 잎에 털이 없는 것, 잎의 황백화 현상, 잎이 좁거나 결각이 깊은 것과 같은 다양한 표현형을 보였다. 형질전환 계통 중에서 발견된 13개의 돌연변이 계통의 표현형 변화는 체세포의 배수성 분석을 통하여 염색체 수의 변화에 기인하지 않은 것을 확인하였다. 배추 genomic DNA에서 T-DNA의 위치 확인을 위해 multiple copy와 single copy 형질전환체에 plasmid rescue와 inverse PCR 방법을 각각 적용하였다. 비형질전환체와 비교하여 뚜렷한 표현형적 차이를 보이고 Southern blot 분석 결과 1 copy의 T-DNA를 가지며 염색체 수가 20(2n)인 돌연변이체를 선발하여, flanking DNA 염기서열을 확인하고 배추 염색체내에서 각각의 유전자좌를 표시하였으며 이들 계통들에 대하여 데이터베이스를 작성 중에 있다.

갯봄맞이(Glaux maritima L.) 실생의 단마디배양을 통한 기내증식 (In vitro Multiplication through Single-Node Culture of Sea-Milkwort (Glaux maritima L.))

  • 배수지;강범창;정미혜;김수종;김창길;한증술
    • 원예과학기술지
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    • 제34권3호
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    • pp.461-471
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    • 2016
  • 본 연구는 원예적 가치가 높은 멸종위기 해안식물인 갯봄맞이(Glaux maritima L.)의 기내번식 체계를 확립하기 위하여 수행되었다. 2009년 개인 원예가로부터 갯봄맞이가 심겨진 화분을 분양 받아 줄기와 꽃의 색을 기준으로 'Red type'(RT)과 'Pistachio type'(PT)으로 구분한 후 본 연구의 식물 재료로 사용하였다. 분양 받은 모식물체는 예전 연구 보고에서와 일치하는 꽃, 삭과 및 종자의 외형을 나타내었다. 기내 파종 후 $4^{\circ}C$의 저온에서 4주 이상 처리하였을 때 종자 발아율이 최대에 달했는데, 이는 종자흡습에 이어서 저온처리가 종자의 발아에 필수적이라는 것을 나타내는 것이다. 기내 실생은 모식물체와 동일하게 'RT'와 'PT' 표현형으로 분리하는 것이 관찰되었다. 새롭게 신장한 액아 유래 신초의 마디 수 합을 기준으로 판단한 증식 효율은 표현형과 배지의 종류에 따라 다소 차이가 있기는 했지만 기내 실생에서 절취한 제4절과 제5절을 배양했을 때 가장 높았다. 더불어, 'RT'와 'PT' 표현형의 마디를 BA $0.5mg{\cdot}L^{-1}$ 단용 배지와 BA $0.5mg{\cdot}L^{-1}$ + IAA $0.5mg{\cdot}L^{-1}$ 혼용 배지에서 각각 배양하는 것이 신초 분화율을 가장 높였다. 마디배양 유래 유식물체는 배양실에서 양호하게 기외 순화되었고, 비록 내륙 환경에서 담수 관수를 하는 재배법을 사용했지만 염습 자생지에서와 동일하게 유사일년생 생활환을 완성하였다. 본 연구는 갯봄맞이의 기내 번식에 관한 한 최초인 것으로 판단되며 본 연구의 결과는 이 희귀 종의 서식지외 보존, 자생지 복원 및 원예용으로의 개발에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

Genotyping-by-sequencing 기법을 이용한 사시나무(Populus davidiana) 유전연관지도 작성 및 양적형질 유전자좌 탐색 (Construction of Genetic Linkage Map and Identification of Quantitative Trait Loci in Populus davidiana using Genotyping-by-sequencing)

  • 김수비;김양길;이다영;이혜진;강규석
    • 한국산림과학회지
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    • 제112권1호
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    • pp.40-56
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    • 2023
  • 사시나무속 수종은 생장이 빠르고 우수한 탄소흡수 능력을 보여주며, 환경정화 효과가 큰 수종으로 이상기후 및 환경오염 문제에 대응하는 기후적응성 품종개발 및 육종집단 조성에 적합하다. 따라서 유전연관지도 작성 및 양적형질 유전자좌 탐색을 통하여 포플러 육종을 신속하게 진행할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 차세대 염기서열 분석기술 방법인 genotyping-by-sequencing 기법을 이용해 인공교배 차대에 대한 고밀도 유전연관 지도를 작성하였다. 또한 사시나무의 수고와 근원경 생장 그리고 해충피해에 대한 회복력 형질을 조사하여 유전연관지도에 위치한 양적형질 유전자좌를 탐색하였다. 서울대학교 학술림에 조성된 사시나무 4년생 육종집단(오대19 × 봉현4 인공교배 차대집단)에서 수고 및 근원경 생장을 조사하였으며, 식엽성 해충인 꼬마버들재주나방 유충의 피해를 받은 후 이에 대해 회복 능력을 조사하였다. 잎 시료의 DNA 추출 후 5개 microsatellite 마커를 이용하여 유전자형을 확인하였으며 친자로 확인된 개체만을 연구재료로 사용하였다. 친자 확인이 완료된 시료의 DNA는 제한효소를 이용해 절단하였으며, 이렇게 얻은 DNA 조각들은 GBS 라이브러리로 제작하여 염기서열을 분석하였다. 분석된 결과는 Populus trichocarpa를 참조유전체로 하여 정렬하였다. 정렬된 SNP 마커는 총 58,040개였으며, 그 가운데 17,755개의 SNP 마커를 유전연관지도 작성에 사용하였다. 유전연관지도는 19개의 연관군으로 나누어졌으며, 전체 길이는 2,129.54 cM으로 나타났다. 조사된 세 가지 형질에 대한 양적형질 유전자좌 분석을 실시한 결과, 수고와 근원경 생장과 연관된 양적형질 유전자좌는 찾을 수 없었으나 전장유전체연관연구(GWAS)를 통하여 4번 연관군(염색체)에 해충피해 회복력과 관련이 있을 것으로 추정되는 유전자를 확인하였다.

돼지 유행성 설사병 바이러스 스파크 단백질 유전자 발현 형질전환 담배 배양세포 (Transgenic tobacco culture cells expressing spike protein gene of porcine epidemic diarrhea virus)

  • 양경실;김현수;권석윤;곽상수;이행순
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제35권1호
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    • pp.87-94
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    • 2008
  • Porcine epidemic diarrhea virus (PEDV)는 돼지의 급성장염을 유발하여 설사 등의 증상을 일으키는 바이러스이다. 본 연구에서는 PEDV 항원단백질을 생산하는 담배 배양세포주를 개발하고자 하였다. PEDV에서 항원성이 알려진 스파크 단백질의 일부분을 암호화하는 유전자를 PCR로 합성하여 4종류의 형질전환 벡터를 제작하였다. 담배 배양세포 BY-2를 재료로 하여 Agrobacterium tumefaciens을 매개로 형질전환하였다. 선발배지 (MS salt, $KH_2PO_4$ 370 mg/L, 2,4-D 0.18 mg/L, Thiamin HCl 1 mg/L, kanamycin 100 mg/L, 침랙무 400 mg/L)에서 캘러스를 3주 간격으로 3개월 동안 계대배양하여 카나마이신 저항성 캘러스를 선발하였다. 선발된 캘러스를 대상으로 PCR 분석한 결과 형질전환 효율은 75% 이상이었으며 벡터당 40 여개 이상의 형질전환 배양세포주를 얻었다. 형질전환 배양세포주를 대상으로 Southern blot 분석하여 PEDV 유전자가 고구마 식물체의 게놈으로 안정적으로 도입되었음을 확인하였다. Northern blot 분석 결과 PEDV 스파크 단백질 유전자가 높은 수준으로 발현함을 확인하였으며 dot blot으로 PEDV 스파크 단백질 고생산 배양세포주를 선발하였다. 형질전환 담배 배양세포로부터 생산된 PEDV 항원단백질을 BALB/c 마우스에 경구투여 하여 면역활성을 조사한 결과 형질전환 세포주인 35S::SP1-M, 35S::SP2-M, 35S::SP4-M 세포주에서 1:10의 희석배수까지 바이러스 억제효과가 관찰되었다. 제작된 형질전환 벡터는 고구마와 같은 경구용 사료작물에 활용할 수 있을 것이다.

문화적 전략을 통한 한국 유전학-유전체학 연구체계의 혁신 모색 (A Pursuit of Innovation in the Korean Genetics-Genomics Research System through a Culturalist Strategy)

  • 이정호
    • 과학기술학연구
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    • 제6권2호
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    • pp.131-183
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    • 2006
  • 한국의 유전학 및 유전체학 연구는 서구로부터의 지식 수용과 후속 세대를 위한 교육의 짧은 역사를 가지면서도 현재 세계적 수준의 창의적인 과학 지식 생산에 참여하고 기여하려는 의지를 가지고 있다. 하지만 한국의 유전학과 유전체학은 파편화되고 편중된 양상으로 발달되어 있다. 최근의 세계적 생명과학의 추세인 유전체학의 첨단 연구를 중심으로 산개 형으로 편성된 한국의 유전체학 연구사업과 그동안 홀대받은 인간유전학, 이론 및 집단유전학과 같은 유전학의 분야들을 생명과학의 국가연구 체계의 하위체계인 유전학-유전체학 연구체계로 개념, 과학지식, 제도의 다층적 시각하에서 통합할 수 있다. 문화적 전략을 통한 연구 체계적 실천으로 혁신을 모색할 수 있다. 이 연구 체계적인 문화적 전략은 1. 기초과학 지향성의 강화, 2. 과학공동체성 증진, 3. 문화적 생물종 연구와 과학문화예술의 창조, 4. 유전학-유전체학의 과학학 지식의 형성과 확산으로 구성된다. 기초과학 지향성의 강화와 과학공동체성 증진은 과학자 사회의 구조적 측면에 변화를 가져오려는 전략 요소들이다. 문화적 생물종 연구와 과학문화예술의 창조는 과학자 사회와 거시 한국 사회의 접면을 확대하고 연결성을 높이려는 전략 요소이고, 유전학-유전체학의 과학학 지식의 형성과 확산은 과학자 사회의 바깥 또는 외부를 겨냥한 전략 요소이다. 이러한 문화적 전략은 한국 유전학-유전체학 연구체계의 문화적 구성성을 높이는 혁신을 지향한다.

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Present status and prospect for development of mushrooms in Korea

  • Jang, Kab-Yeul;Oh, Youn-Lee;Oh, Minji;Im, Ji-Hoon;Lee, Seul-Ki;Kong, Won-Sik
    • 한국균학회소식:학술대회논문집
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    • 한국균학회 2018년도 춘계학술대회 및 임시총회
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    • pp.27-27
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    • 2018
  • The production scale of mushroom cultivation in Korea is approximately 600 billion won, which is 1.6% of the Korean gross agricultural output. Annually, ca. 190,000 tons of mushrooms are harvested in Korea. Although the numbers of mushroom farms and cultivators are constantly decreasing, the total mushroom yields are increasing due to the large-scale cultivation facilities and automation. The recent expansion of the well-being trend causes increase in mushroom consumption in Korea: annual per capita consumption of mushroom was 3.9kg ('13) that is a little higher than European's average. Thus the exports of mushrooms, mainly Flammulina velutipes and Pleurotus ostreatus, have been increased since the middle of 2000s. Recently, however, it is slightly reduced. However, Vietnam, Hong Kong, the United States, the Netherlands and continued to export, and the country has increased recently been exported to Australia, Canada, Southeast Asia and so on. Canned foods of Agaricus bisporus was the first exports of the Korean mushroom industry. This business has reached the peak of the sale in 1977-1978. As Korea initiated trade with China in 1980, the international prices of mushrooms were sharply fall that led to shrink the domestic markets. According to the high demand to develop new items to substitute for A. bisporus, oyster mushroom (Pleurotus ostreatus) was received the attention since it seems to suit the taste of Korean consumers. Although log cultivation technique was developed in the early 1970s for oyster mushroom, this method requires a great deal of labor. Thus we developed shelf cultivation technique which is easier to manage and allows the mass production. In this technique, the growing shelf is manly made from fermented rice straw, that is the unique P. ostreatus medium in the world, was used only in South Korea. After then, the use of cotton wastes as an additional material of medium, the productivity. Currently it is developing a standard cultivation techniques and environmental control system that can stably produce mushrooms throughout the year. The increase of oyster mushroom production may activate the domestic market and contribute to the industrial development. In addition, oyster mushroom production technology has a role in forming the basis of the development of bottle cultivation. Developed mushroom cultivation technology using bottles made possible the mass production. In particular, bottle cultivation method using a liquid spawn can be an opportunity to export the F.velutipes and P.eryngii. In addition, the white varieties of F.velutipes were second developed in the world after Japan. We also developed the new A.bisporus cultivar "Sae-ah" that is easy to grown in Korea. To lead the mushroom industry, we will continue to develop the cultivars with an international competitive power and to improve the cultivation techniques. Mushroom research in Korea nowadays focuses on analysis of mushroom genetics in combination with development of new mushroom varieties, mushroom physiology and cultivation. Further studied are environmental factors for cultivation, disease control, development and utilization of mushroom substrate resources, post-harvest management and improvement of marketable traits. Finally, the RDA manages the collection, classification, identification and preservation of mushroom resources. To keep up with the increasing application of biotechnology in agricultural research the genome project of various mushrooms and the draft of the genetic map has just been completed. A broad range of future studies based on this project is anticipated. The mushroom industry in Korea continually grows and its productivity rapidly increases through the development of new mushrooms cultivars and automated plastic bottle cultivation. Consumption of medicinal mushrooms like Ganoderma lucidum and Phellinus linteus is also increasing strongly. Recently, business of edible and medicinal mushrooms was suffering under over-production and problems in distribution. Fortunately, expansion of the mushroom export helped ease the negative effects for the mushroom industry.

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일본뇌염바이러스의 Mutant M 단백질에 반응하는 다클론항체의 생산: 극성 아미노산 잔기의 바이러스 생산과정에서의 역할 (Production of the Polyclonal Antibody That Recognizes the Mutant M Protein of Japanese Encephalitis Virus: Role of Its Charged Residues in Virus Production)

  • 김정민;윤상임;송병학;김진경;이영민
    • 미생물학회지
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    • 제46권2호
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    • pp.140-147
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    • 2010
  • 일본뇌염바이러스(Japanese encephalitis virus)는 모기 매개성 플라비바이러스에 속하며, 주로 동남아시아 지역에서 유행성 바이러스성 뇌염을 일으킨다. 일본뇌염바이러스는 외피를 가진 작은 바이러스로서, 양성가닥 RNA 게놈을 가지고 있다. 감염성을 띤 바이러스 입자는 capsid (C), membrane (M; prM 전구체로부터 생성), 및 envelope (E)과 같은 3개의 구조단백질로 이루어져 있다. 본 연구에서는 일본뇌염바이러스 생산과 정에 M 단백질의 N-말단부위에 위치한 극성 아미노산 잔기의 역할을 분석하였다. 일본뇌염바이러스의 infectious cDNA를 활용하여, M 단백질의 $E^9$$K^{15}K^{16}E^{17}$ 잔기를 알라닌으로 치환시킨 2개의 mutant cDNA (Mm1과 Mm2)를 각각 제작하였다. 각각의 cDNA로부터 합성된 mutant RNA를 세포에 트랜스펙션시킴으로써, 비록 세포 내에 축적된 3개의 구조단백질양은 변화가 없으나, 이들 세포로부터 생산된 바이러스의 양은 Mm2 RNA의 경우 ~1,000배 감소됨을 관찰하였다. 흥미롭게도, Mm2 RNA로부터 발현된 mutant M 단백질은 wild-type M 단백질을 인지하는 항혈청에는 반응하지 않았으나, mutant M 단백질을 항원으로 제작된 항혈청에는 반응하는 것을 알 수 있었다. 본 실험결과는 일본뇌염바이러스 M 단백질을 구성하는 3개의 극성 아미노산 잔기($K^{15}K^{16}E^{17}$)가 바이러스의 생산과정에 관여한다는 것을 암시한다. 앞으로, wild-type 또는 mutant M 단백질(Mm2)을 인식하는 2개의 항혈청은 이 단백질의 기능연구에 유용한 재료로 사용될 것으로 기대된다.

Mutational Analysis of an Essential RNA Stem-loop Structure in a Minimal RNA Substrate Specifically Cleaved by Leishmania RNA Virus 1-4 (LRV1-4) Capsid Endoribonuclease

  • Ro, Youngtae;Patterson, Jean L.
    • Journal of Microbiology
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    • 제41권3호
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    • pp.239-247
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    • 2003
  • The LRV1-4 capsid protein possesses an endoribonuclease activity that is responsible for the single site-specific cleavage in the 5' untranslated region (UTR) of its own viral RNA genome and the formation of a conserved stem-loop structure (stem-loop IV) in the UTR is essential for the accurate RNA cleavage by the capsid protein. To delineate the nucleotide sequences, which are essential for the correct formation of the stem-loop structure for the accurate RNA cleavage by the viral capsid protein, a wildtype minimal RNA transcript (RNA 5' 249-342) and several synthetic RNA transcripts encoding point-mutations in the stem-loop region were generated in an in vitro transcription system, and used as substrates for the RNA cleavage assay and RNase mapping studies. When the RNA 5' 249-342 transcript was subjected to RNase T1 and A mapping studies, the results showed that the predicted RNA secondary structure in the stem-loop region using FOLD analysis only existed in the presence of Mg$\^$2+/ ions, suggesting that the metal ion stabilizes the stem-loop structure of the substrate RNA in solution. When point-mutated RNA substrates were used in the RNA cleavage assay and RNase T1 mapping study, the specific nucleotide sequences in the stem-loop region were not required for the accurate RNA cleavage by the viral capsid protein, but the formation of a stem-loop like structure in a region (nucleotides from 267 to 287) stabilized by Mg$\^$2+/ ions was critical for the accurate RNA cleavage. The RNase T1 mapping and EMSA studies revealed that the Ca$\^$2+/ and Mn$\^$2+/ ions, among the reagents tested, could change the mobility of the substrate RNA 5' 249-342 on a gel similarly to that of Mg$\^$2+/ ions, but only Ca$\^$2+/ ions identically showed the stabilizing effect of Mg$\^$2+/ ions on the stem-loop structure, suggesting that binding of the metal ions (Mg$\^$2+/ or Ca$\^$2+/) onto the RNA substrate in solution causes change and stabilization of the RNA stem-loop structure, and only the substrate RNA with a rigid stem-loop structure in the essential region can be accurately cleaved by the LRV1-4 viral capsid protein.

한반도 멧돼지 KIT 유전자의 유전적 변이와 신규 돌연변이 (Novel Mutation and Genetic Variation of the KIT Gene in Korean Wild Boars(Sus scrofa coreanus))

  • 조인철;최유림;고문석;김재환;이정규;전진태;이항;오문유;한상현
    • Journal of Animal Science and Technology
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    • 제48권1호
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    • pp.1-8
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    • 2006
  • 포유동물에서 KIT 유전자는 우성 백색의 모색발현에 관여하는 후보유전자로서 mast/stem cell growth factor receptor를 암호화하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 한반도에서 서식하고 있는 야생멧돼지의 모색발현에 있어서 KIT 유전자의 유전적 변이를 확인하기 위하여 PCR- RFLP와 염기서열 분석을 수행하여 유전적 변이를 관찰하였다. 멧돼지 KIT 유전자의 exon17- intron 17 경계부위에 대한 NlaⅢ-RFLP 결과 splicing mutation이 없고, exon 19 상에서의 SNP C2678T에 대한 AciⅠ-RFLP 결과 역시 백색 품종들의 유전자형과는 다르게 나타났다. 이상의 결과는 멧돼지 집단 내 교잡에 의해 백모색의 자손이 출현하지 않음을 의미한다. 또한 exon 19과 exon 20에서 새로운 SNP들이 확인되었으며 이들 중 exon 20에서의 SNP A2760G는 아미노산의 변화(iso-leucine→valine)를 초래할 수 있으나 모색 발현과의 연관은 확인할 수 없었다. 돼지 KIT 유전자의 exon 19, 20과 intron 19 상에서의 새로 발견된 SNP와 splicing mutation의 존재 여부 등은 품종특이적인 양상으로 확인되었고, 이 같은 결과는 돼지에서 백색 모색 발현을 설명할 수 있는 좋은 자료가 될 것으로 사료된다.