• 제목/요약/키워드: Oryza sativa cv. Dongjin

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Agrobacterium tumefaciens를 이용한 벼의 형질전환 효율의 검토 및 내한성 관련 GPAT (glycerol-3-phosphate acyltransferase) 유전자의 형질전환 (Investigation of Transformation Efficiency of Rice Using Agrobacterium tumefaciens and High Transformation of GPAT (glycerol-3-phosphate acyltransferase) Gene Relative to Chilling Tolerance)

  • 서미숙;배창휴;최대옥;임성렬;서석철;송필순;이효연
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제29권2호
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    • pp.85-92
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    • 2002
  • Agrobacterium을 이용한 벼의 효율적인 형질전환을 위하여 몇 가지 형질전환 조건을 조사하였다. 그리고 조사된 최적의 형질전환 방법을 이용하여 내한성에 관련된 GPAT 유전자를 식물에 도입하였다. 형질전환 조건은 GUS 발현을 통하여 조사되었다. 본 실험에서는 벼 (Oryza sativa L. cv. Dongjin)의 성숙 종자 유래 캘러스를 3일간 전배양한 후 Agrobacterium을 접종하였다. 접종이 끝난 캘러스는 50mg/L CaCl$_2$, 30mg/L acetosyringone, 2 mg/L 2,4-D, 120 mg/L betaine이 첨가된 공동배양 배지 위에서 암조건으로 10일간 공동배양하여 높은 GUS 발현을 관찰할 수 있었다. 이와 같은 방법으로 GPAT 유전자를 식물에 도입한 결과 54%의 높은 형질전환율을 나타내었다. 형질전환 식물체를 southern 분석한 결과 wild type 식물체에서는 GPAT 유전자가 검출되지 않았으나, 형질전환 식물체에서는 GPAT 유전자가 검출되었다. 또한 GPAT 유전자로 형질전환된 5 계통의 T1 세대에서 hygromycin에 대한 저항성과 감수성의 유전비율이 3 : 1로 분리되었다. 따라서 본 실험의 결과에서 검토된 고빈도의 형질전환 시스템은 단자엽식물의 형질전환에 있어서 모델계로 이용될 수 있으리라 기대된다.

담배와 벼의 발아와 생장에 대한 Proton 빔조사의 영향 (Effects of Proton Beam Irradiation on Germination and Growth of Tobacco and Rice Plants)

  • 류재일;사란투야 젠다람;채종서;김재홍;양태건;이민용;양덕춘;배창휴
    • 한국자원식물학회지
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    • 제18권3호
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    • pp.462-469
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    • 2005
  • Effects of proton beam irradiation on seed germination and growth pattern of tobacco (Nicotiana tabacum L. cv. BY-4; N. plumbaginifolia) and rice (Oryasativa L.) plants were estimated to develop the efficient conditions of irradiation. Seed germination rate was decreased by increasing the proton beam the current and the beam irradiation time in both tobacco and rice seeds. The beam irradiation conditions showing $50\%$ germination were over 60 sec at 10 nA, approximately 5 sec at 100 nA and at 500 nA beam current in tobacco seeds. And the conditions of $50\%$ germination were 60 sec at 10 nA, and 100 nA and 30 sec at 500nA in rice (cv. Dongjin 1) seeds. The growth of irradiated plants was decreased, but significant difference in morphological changes was not observed by the proton beam treatment. The proton beam is able to use as a mutagen, but some of the factors including beam size and beam detector-system must be established for efficient usage of the beam.

무인산 조건에서 OsPTs 유전자 도입 형질전환벼의 인산흡수 반응 (Expression of OsPTs-OX Transgenic Rice in Phosphate-Deficient Condition)

  • 송송이;이기환;박동수;서종호;손범영;김도훈;남민희
    • 한국작물학회지
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    • 제56권3호
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    • pp.264-272
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    • 2011
  • 벼에서 인산흡수 관련 유전자를 이용하여 무기양분이 제한된 토양에서도 작물의 생장을 극대화시키는 무기영양 이용능력이 강화된 차세대 작물을 개발하고자 인산흡수력이 강화된 OsPT(Phosphate transporter)1, 4, 7, 8-OX 계통을 세대진전시켜 T5 세대에서 유전자의 안정적 도입을 확인하였다. 형질전환 계통들의 뿌리발달 상황을 조사해 본 결과, T/R율이 모든 형질전환 계통에서 동진벼보다 높은 경향을 보였다. OsPT1-OX 및 OsPT4-OX 계통은 모본인 동진벼에 비해 전반적으로 초장, 간장 및 수장은 짧았으나 OsPT7-OX 및 OsPT8-OX 계통은 주요 농업적 특성이 비슷하였다. 인산 무시용 시 OsPT1, 7, 8-OX 계통들은 출수기가 1~2일 정도 조숙화되었으나 인산흡수량이 과다하였던 OsPT4-OX계통은 오히려 2일 정도 만숙화되어 출수기 반응이 뚜렷하였다. 인산 무시용시 관행시비 대비 쌀수량 감소율은 동진벼가 18%로 컸으나 OsPT1-OX, 7, 8계통들은 각각 10, 15, 9%에 불과하였다. 인산 무시용시 모본인 동진벼에 비해 OsPT1, 4, 7, 8-OX 계통들은 출수기의 식물체 인산흡수량이 각각 104, 128, 26, 14% 증가하였으나 질소함량은 10, 16, 12, 5% 증가에 그쳤다. 동진벼에 비하여 P/N율이 높고 간장이 짧은 OsPT1-OX과 4-OX 계통은 (2N)P시험구에서 간장이 각각 6, 4 cm 회복되었다. OsPTs-OX의 인산함량(%)을 분석한 결과, OsPT4-OX >1-OX >7-OX >8-OX 순으로 나타난 반면, OsPT1-OX이 인산흡수율이 높으면서도 생육의 변화가 적어 개체당 총 인산흡수량(g/개체)은 OsPT1-OX >4-OX >7-OX >8-OX 순으로 OsPT1-OX이 인산흡수증진 신품종으로 가장 유망하였다. OsPT1-OX계통의 부위별 인산흡수량은 줄기와 잎에서 동진벼의 2.4배, 2.2배였으나 현미와 영에서는 차이가 없었다.

NaCl 스트레스에 따른 벼 유식물의 뿌리 수분흡수와 엽록소형광의 변화 (Changes in Root Water Uptake and Chlorophyll Fluorescence of Rice (Oryza sativa L. cv. Dongjin) Seedling under NaCl Stress)

  • 전현식
    • 생명과학회지
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    • 제18권2호
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    • pp.154-161
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    • 2008
  • 염분에 대한 벼 유식물의 생리학적 광화학적 반응을 잎의 상대수분함량, 엽록소 형광 및 뿌리의 수분흡수를 통하여 연구하였으며, 벼 유식물이 농도가 다른 NaCl에 노출되었을 경우, 500 mM 이상의 농도와 4일, 5일간 스트레스를 준 처리구에서 식물체의 외관상 심각한 장해 징후가 나타났다. 500 mM에서는 5일간, 1,000 mM에서는 4일간 스트레스를 준 처리구와 NaCl를 처리하지 않은 대조구 간의 광합성 Fv/Fm에서 유의성이 있는 차이가 나타났으며, 그러나 뿌리 수분흡수에서는 Fv/Fm에 비해 스트레스 기간이 짧은 2일에서도 수분흡수의 차이가 나타나기 시작했다. NaCl에 노출된 식물에서 잎의 상대수분함량은 외부 염분의 농도가 증가하구 스트레스 기간이 길어짐에 따라 점차 감소하였다. 잎의 상대수분함량 결과에서 1,000 mM 농도로 1일간 처리된 경우(88%)와 비교했어 2일 이상 NaCl를 처리한 경우들(58-67%)에서 보다 낮은 수분함량을 보였다. NaCl 스트레스는 4일과 5일간 처리한 경우 etiolate된 벼 유식물의 광 유도 녹화과정에서 NaCl 농도가 증가함에 따라 직선적으로 심하게 억제하였다(각각의 $R^2$=0.812과 0.918). 염분 스트레스 기간과 NaCl농도가 증가되었을 때, NaCl의 농도가 같음에도 잎의 Fv/Fm보다는 뿌리의 수분흡수가 더 민감하게 반응하는 것으로 보아 잎에서의 장해보다는 뿌리에서의 반응이 먼저 일어나는 것으로 보인다.

빛과 카드뮴이 벼 catalase 활성과 동위효소 발현에 미치는 영향 (Effect of Light and Cadmium on the Activity and Isozyme Pattern of Catalase from Ric(Oryza sativa L.))

  • 김윤경;이미영
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제49권4호
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    • pp.287-292
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    • 2006
  • 명조건과 암조건에서 카드뮴이 벼 유묘 뿌리와 줄기의 카탈라제 총 활성과 동위효소 발현에 미치는 영향을 조사하였다. 카드뮴을 처리하면 명조건과 암조건의 뿌리와 줄기에서 과산화수소 함량이 현저하게 증가하였다. 뿌리의 카탈라제 동위효소는 잎과는 서로 다른 조직 특이적 발현양상을 보여주었다. 또한 카드뮴을 처리하게 되면 명조건 뿌리는 암조건 뿌리와 카탈라제 동위효소의 발현 패턴에 차이를 보였다. 1 mM 카드뮴 처리에 의하여 명조건 뿌리의 카탈라제 총 활성은 약 16배 증가하였는데 이러한 활성증가는 동위효소 CAT1l과 CAT2의 증가에 의한 것이었다. 반면 암조건 뿌리의 카탈라제는 0.1mM 카드뮴에 의하여 약 3배 증가하였느나, 0.5와 1mM카드뮴에 의하여 오히려 효소활성이 감소하였다. 0.1mM카드뮴에 의한 효소활성 증가는 CAT1, CAT3, CAT4 동위효소의 활성 증가에 기인하였으나 카드뮴 농도를 더 높였을때 CAT2와 CAT4가 감소하였다. 대조군 잎에는 양극 동위효소인 CATc, 중성 동위효소인 CATn와 음극 동위효소인 CAT1가 존재하였다. 잎에서는 명조건과 암조건 모두에서 카드뮴을 처리하여도 카탈라제 활성과 동위효소 발현에 차이가 없었다. 이러한 결과들은 카드뮴에 의한 뿌리 카탈라제 효소의 발현변화는 빛에 의하여 조절되지만 잎 카탈라제의 발현은 빛에 의하여 조절되지 않음을 보여준다.

직파(直播) 벼의 제초제(除草劑) 약해(藥害) 요인(要因)과 회복(回復) 연구(硏究) - 2. 영양(營養) 조건(條件)에 따른 약해(藥害) (Factors and Recovery of Herbicide Phytotoxicity on Direct-seeded Rice - 2. Phytotoxicity of Herbicide with Nutrient Condition)

  • 임일빈;구정건이
    • 한국잡초학회지
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    • 제17권1호
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    • pp.24-30
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    • 1997
  • 담수 직파 벼에서 최근 많이 사용하고 있는 제초제들의 영양(營養) 유무(有無)에 따른 약해 반응을 검토한 결과는 다음과 같다. 1. Bensulfuron-methyl, pyrazosulfuron-ethyl 및 imazosulfuron의 처리는 경엽부(莖葉部)보다 근부(根部)의 생육을 크게 억제시켰으며 영양(營養) 조건 재배에서 무영양(無營養) 조건의 재배에서보다 생육 억제 정도가 컸다. 또한 영양(營養) 재배와 무영양(無營養) 재배에서 벼 생육 억제율(抑制率)의 차이는 pyrazosulfuronethyl의 처리에서 가장 컸다. 2. Dimepiperate의 처리는 경엽부(莖葉部) 근부(根部) 모두 무영양(無營養) 조건에서 생육 저해 정도가 컸으며, 근부(根部)보다 경엽부(莖葉部)의 생육을 크게 억제시켰으며, 특히 초장신장이 크게 억제되었다. 3. Molinate 처리는 경엽부(莖葉部)의 억제율(抑制率)이 근부(根部)보다 컸으며 경엽부(莖葉部)는 영양(營養)조건에서, 근부(根部)는 무영양(無營養) 조건에서 생육 억제율(抑制率)이 큰 경향이었다.

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Plant Architecture and Flag Leaf Morphology of Rice Crops Exposed to Experimental Warming with Elevated CO2

  • Vu, Thang;Kim, Han-Yong
    • 한국작물학회지
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    • 제56권3호
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    • pp.255-263
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    • 2011
  • Projected increases in atmospheric $CO_2$ concentration ([$CO_2$]) and temperature ($T_a$) have the potential to alter in rice growth and yield. However, little is known about whether $T_a$ warming with elevated [$CO_2$] modify plant architecture. To better understand the vertical profiles of leaf area index (LAI) and the flag leaf morphology of rice grown under elevated $T_a$ and [$CO_2$], we conducted a temperature gradient field chamber (TGC) experiment at Gwangju, Korea. Rice (Oryza sativa L. cv. Dongjin1ho) was grown at two [$CO_2$] [386 (ambient) vs 592 ppmV (elevated)] and three $T_a$ regimes [26.8 ($\approx$ambient), 28.1 and $29.8^{\circ}C$] in six independent field TGCs. While elevated $T_a$ did not alter total LAI, elevated [$CO_2$] tended to reduce (c. 6.6%) the LAI. At a given canopy layer, the LAI was affected neither by elevated [$CO_2$] nor by elevated $T_a$, allocating the largest LAI in the middle part of the canopy. However, the fraction of LAI distributed in a higher and in a lower layer was strongly affected by elevated $T_a$; on average, the LAI distributed in the 75-90 cm (and 45-60 cm) layer of total LAI was 9.4% (and 35.0%), 18.8% (25.9%) and 18.6% (29.2%) in ambient $T_a$, $1.3^{\circ}C$ and $3.0^{\circ}C$ above ambient $T_a$, respectively. Most of the parameters related to flag leaf morphology was negated with elevated [$CO_2$]; there were about 12%, 5%, 7.5%, 15% and 21% decreases in length (L), width (W), L:W ratio, area and mass of the flag leaf, respectively, at elevated [$CO_2$]. However, the negative effect of elevated [$CO_2$] was offset to some extent by $T_a$ warming. All modifications observed were directly or indirectly associated with either stimulated leaf expansion or crop phenology under $T_a$ warming with elevated [$CO_2$]. We conclude that plant architecture and flag leaf morphology of rice can be modified both by $T_a$ warming and elevated [$CO_2$] via altering crop phenology and the extent of leaf expansion.

Effects of Cadmium and Arsenic on Physiological Responses and Copper and Zinc Homeostasis of Rice

  • Jung, Ha-il;Chae, Mi-Jin;Kim, Sun-Joong;Kong, Myung-Suk;Kang, Seong-Soo;Lee, Deog-Bae;Ju, Ho-Jong;Kim, Yoo-Hak
    • 한국토양비료학회지
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    • 제48권5호
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    • pp.397-403
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    • 2015
  • Heavy metals reduce the photosynthetic efficiency and disrupt metabolic reactions in a concentration-dependent manner. Moreover, by replacing the metal ions in metalloproteins that use essential metal ions, such as Cu, Zn, Mn, and Fe, as co-factors, heavy metals ultimately lead to the formation of reactive oxygen species (ROS). These, in turn, cause destruction of the cell membrane through lipid peroxidation, and eventually cause the plant to necrosis. Given the aforementioned factors, this study was aimed to understand the physiological responses of rice to cadmium (Cd) and arsenic (As) toxicity and the effect of essential metal ions on homeostasis. In order to confirm the level of physiological inhibition caused by heavy metal toxicity, hydroponically grown rice (Oryza sativa L. cv. Dongjin) plants were exposed with $0-50{\mu}M$ cadmium (Cd, $CdCl_2$) and arsenic (As, $NaAsO_2$) at 3-leaf stage, and then investigated malondialdehyde (MDA) contents after 7 days of the treatment. With increasing concentrations of Cd and As, the MDA content in leaf blade and root increased with a consistent trend. At 14 days after treatment with $30{\mu}M$ Cd and As, plant height showed no significant difference between Cd and As, with an identical reduction. However, As caused a greater decline than Cd for shoot fresh weight, dry weight, and water content. The largest amounts of Cd and As were found in the roots and also observed a large amount of transport to the leaf sheath. Interestingly, in terms of Cd transfer to the shoot parts of the plant, it was only transported to upper leaf blades, and we did not detect any Cd in lower leaf blades. However, As was transferred to a greater level in lower leaf blades than in upper leaf blades. In the roots, Cd inhibited Zn absorption, while As inhibited Cu uptake. Furthermore, in the leaf sheath, while Cd and As treatments caused no change in Cu homeostasis, they had an antagonist effect on the absorption of Zn. Finally, in both upper and lower leaf blades, Cd and As toxicity was found to inhibit absorption of both Cu and Zn. Based on these results, it would be considered that heavy metal toxicity causes an increase in lipid peroxidation. This, in turn, leads to damage to the conductive tissue connecting the roots, leaf sheath, and leaf blades, which results in a reduction in water content and causes several physiological alterations. Furthermore, by disrupting homeostasis of the essential metal ions, Cu and Zn, this causes complete heavy metal toxicity.

비생물학적 스트레스 관련 벼 Ac/Ds 삽입 변이체의 선발 및 유전자 발현 분석 (Selection of (Ac/Ds) insertion mutant lines by abiotic stress and analysis of gene expression pattern of rice (Oryza sativar L.))

  • 정유진;박슬아;안병옥;윤도원;지현소;이강섭;박용환;서석철;백형진;이명철
    • Journal of Plant Biotechnology
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    • 제35권4호
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    • pp.307-316
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    • 2008
  • 식물에서 전이인자를 이용한 삽입 변이체의 유전자 기능분석 연구가 최근 가장 활발하게 이루어지고 있다. 본 연구에서는 동진벼의 Ac/Ds 삽입 변이체인 F2 세대 30,000 계통을 이용하여 고염과 저온에 민감한 계통과 내성이 있는 계통을 대량 스크리닝을 통해 선발하였다. 첫 번째 스크리닝에서 선발한 212 계통을 Southern blot 분석을 통해 Ds의 삽입여부 및 copy 수를 꽉인하고 표현형과 비교하여 고염과 저온에서 총 19 계통을 선발하였고, 이 중 copy 수가 하나인 계통은 13 계통이었다. 선발한 계통을 FSTs 분석을 통해 Ds의 삽입위치 및 knock-out유전자를 확인하고 염기서열 정보를 이용하여 벼 전체 염기서열 정보와 상동성 비교분석 결과 세포의 신호전달 과정과 조절 관여하는 유전자 그룹인 transpoter, protease family protein and apical meristem family protein, 삼투압조절에 관여하는 유전자 그룹인 heat shock potein, O-methyltransferase, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase and drought stress Induce protein 그리고 식물의 소포유통(vesicle trafficking)에 관여하는 유전자 SYP 5 family protein로 구분할 수 있었다. 선발된 19개 유전자의 발현 분석을 위해 9종류 비생물학적 스트레스 하에서 RT-PCR을 수행한 결과 이들 knock-out 유전자는 비생물학적 스트레스에 각각 다른 발현 패턴을 보였다. 이 연구의 결과는 삽입 변이체를 통한 유전자의 기능분석에 있어서 비생물학적인 스트레스의 응답 반응계에 관여하는 유전자를 연구하는데 유용할 것이라고 생각된다.