• 한국육종학회지
• /
• 제43권5호
• /
• pp.479-489
• /
• 2011

Gluten is the main functional component of wheat, and is the main source of the viscoelastic properties in a dough. One of the gluten group is glutenin, which is composed of high molecular weight (HMW) and low molecular weight (LMW) subunits. The HMW glutenin subunits (HMW-GS) have been shown to play a crucial role in determining the processing properties of the grain. They are encoded by the Glu-1 loci located on the long arms of homeologous group one chromosomes, with each locus comprising two genes encoding x- and y-type subunits. The presence of certain HMW subunits is positively correlated with good bread-making quality. The highly conserved N- and C- terminal contaning cystein residues which form interand intra-chain disulphide bonds. This inter chain disulphide bonds stabilize the glutenin polymers. In contrast, the repetitive domains that comprise the central part of the HMW-GS are responsible for the elastic properties due to extensive arrays of interchain hydrogen bonds. In this review, we discuss HMW-GS, HMW-GS structure and gluten elasticity, relationship between HMW-GS and bread wheat quality and genetic engineering of the HMW-GS.

• 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
• /
• 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.

• 한국작물학회:학술대회논문집
• /
• 한국작물학회 2019년도 추계학술대회
• /
• pp.168-168
• /
• 2019

• 한국작물학회:학술대회논문집
• /
• 한국작물학회 2019년도 춘계학술대회
• /
• pp.132-132
• /
• 2019

• 한국작물학회지
• /
• 제67권2호
• /
• pp.111-120
• /
• 2022

국내외 유전자원을 이용하여 HMW-GS 조성과 농업 특성이 밀가루 품질에 미치는 영향을 평가하였다. 1. 국내 자원의 HMW-GS 조성은 Glu-A1c와 Glu-A1b, Glu-B1b, Glu-D1f가 가장 많았고, Glu-B1i 또는 Glu-B1al을 가진 자원은 각 1개로 적었다. 외국 자원은 각 loci 별로 Glu-A1a, Glu-B1c, Glu-D1d가 가장 많았고, Glu-B1에서는 Glu-B1i가 두번째로 많았다. 2. 국내자원은 도입자원에 비해 출수일수가 짧고 성숙일수가 길며, 글루텐 인덱스, 믹소그래프 반죽 강도(MPV 및 MPW)가 높은 반면, Glu-1 점수와 반죽시간, 반죽 안정성(MTxW)이 낮았다. 3. HMW-GS 조성과 품질 특성 간 관계를 분석한 결과 단백질 함량과 글루텐 함량은 Glu-B1i에서 가장 높았다. 글루텐 인덱스, 침전가, 믹소그래프 반죽시간, 반죽 안정성(MTxW)은 모두 공통적으로 Glu-B1의 Glu-B1i와 Glu-B1al에서 높게 나타났다. 반죽시간과 반죽 안정성(MTxW)은 Glu-A1a와 Glu-A1b, Glu-D1d에서도 높았다. 4. 농업 형질과 품질 특성의 상관관계를 분석한 결과 단백질 함량, 글루텐 인덱스, 침전가, 반죽 강도(MPV 및 MPW)는 공통적으로 출수일수와는 부의 상관, 성숙일수와는 정의 상관을 나타내었다. 이를 통해 국내 자원의 빠른 출수기와 충분한 성숙일수를 유지하면서 도입 자원이 가진 Glu-B1i, Glu-B1al, Glu-D1d 등의 유용한 HMW-GS 조성을 도입하면 고품질 밀 품종을 육성하는 데 도움이 될 것으로 생각된다.

• 한국작물학회지
• /
• 제50권5호
• /
• pp.346-355
• /
• 2005

To investigate the application of biochemical markers' and small-sample methods using whole-wheat flours for screening in early generation in Korean wheat breeding system, 74 Korean wheats, including cultivars, local breeding lines and experimental lines, were analyzed. Seed storage protein and amylose contents of grains were evaluated. Biochemical makers, including granule bound starch synthase (GBSS), high molecular weigh glutenin subunits (HMW-GS) and friabilin were also evaluated by using one-dimensional sodium dodecyl sulfate-polyacryla-mide gel electrophoresis with a single kernel. The small­sample methods, including modified SDS-sedimentation test (MST), micro-alkaline water retention capacity (AWRC) and whole-wheat flour swelling volume (WSV) were also tested in this study. Protein content, MST and AWRC was $11.0 - 15.8\%$, 2.7 - 26.2 ml and $71.9 - 109.7\%$, respectively. Apparent and total amylose content and WSV was $20.6 - 25.0\%$, $26.1 - 32.4\%$ and 9.0 - 16.9 ml, respectively. There were highly significant correlations between MST and AWRC (r=0.592, P<0.001), but Korean wheats showed no significant difference in protein content, amylose content and small-sample methods. In the biochemical markers, Korean wheats contained all three GBSS encoded by Wx loci, except for Suwon 252. Korean wheats showed the high frequency ($58.1\%$) of 1Dx2.2 + 1Dy12 subunits of HMW-GS. Friabilin band was present in 46 lines ($62.2\%$) and absent in 28 lines ($37.8\%$). Friabilin-absence lines showed the higher MST (14.9 ml) and AWRC ($92.1\%$) value than friabilin-presence lines (8.5 ml and $82.4\%$, respectively).

• 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.

• Preventive Nutrition and Food Science
• /
• 제11권3호
• /
• pp.243-252
• /
• 2006

White salted noodles and pan bread were prepared from Korean wheats with 1Dx2.2+1Dy12 subunits in high molecular weight glutenin subunits (HMW-GS) to evaluate the suitability for end-use products through the comparison with US wheats with various classes and commercial wheat flours. Korean wheat flours with 1Dx2.2+1Dy12 subunits showed higher SDS sedimentation volume than US wheat flours with similar protein content. Compared to wheat flours with similar protein content and SDS sedimentation volume, water absorption percent of Korean wheat flours using a mixograph was higher than that of US wheat flours, but similar to commercial wheat flours. Mixograph mixing time was similar to hard wheat flours and commercial noodle flours. Optimum water absorption percent of noodle dough from Korean wheat flours was higher than that of US wheat flours. Noodle sheets from Korean wheat flours with 1Dx2.2+ 1Dy12 subunits showed lower L values, higher a values and similar b values compared to commercial noodle flours. Hardness of cooked noodles from Korean wheat flours 1Dx2.2+1Dy12 subunits correlated positively with protein content, NIRS hardness, mixograph water absorption and gluten yield of flours. Korean wheat flours with 1Dx2.2+1Dy12 subunits showed lower loaf volume and harder crumb firmness than hard wheat flours and commercial bread wheat flours in spite of similar protein quantity and quality to hard wheat flours.

• 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.