• 한국작물학회지
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• 제65권4호
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• pp.314-326
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• 2020

본 연구는 유전자의 확대와 집적을 통해 벼 흰잎마름병균 K3a에 대응하는 저항성 계통을 육성하였고 육성계통에 대한 육종과정, 병 저항성반응을 분석하여 저항성 계통의 기초자료와 재배 효과를 제공하여 우수한 벼 흰잎마름병 저항성 품종 개발에 활용하고자 실험을 수행하였다. 벼 흰잎마름병 저항성 Xa3 유전자를 가지고 있는 중만생 자포니카 품종 황금누리를 반복친으로, Xa21 유전자를 가진 중만생 인디카 근동질유전자계통 IRBB21을 수여친으로 인공교배 후 3번 여교배하여 ABLs21을 얻었다. 생물검정과 분자표지검정을 활용하여 저항성 유전자 Xa3, Xa21이 집적을 확인하였다. ABLs21이 보유한 저항성 유전자는 분자표지 9643.T4 (Xa3), U1/I1 (Xa21)로 PCR 한 결과 모두 증폭되어 저항성 유전자를 가지는 것으로 확인되었다. ABLs21과 모부본의 벼 흰잎마름병 레이스에 대한 저항성 반응은 황금누리, IRBB3가 K1, K2, K3 레이스에 저항성 반응을 보였지만 K3a, K4, K5에는 감수성 반응을 나타냈다. IRBB21은 K1에 감수성 반응이었고 K2~K5에는 저항성 반응이었다. K3a 레이스 균주 접종 시 유묘단계에서 황금누리, IRBB21, ABL21-1, 분얼단계에서 황금누리, IRBB21, 성체단계에서 황금누리가 감수성 반응이었다. ABL21-1은 분얼단계에서 중도저항성을, 성체단계에서 저항성 반응을 나타냈다. K3a 레이스 18개 균주 접종 결과 ABL21-1은 각각의 수여친보다 병반길이와 표준편차가 작아 안정적인 저항성을 보여주었다. 18개 균주 각각의 반복간 병반길이의 유의차는 없어 균주의 병원성은 안정적이었으며 군집분석 결과 HB4032 균주의 병원력이 가장 큰 것으로 나타났다. ABLs21의 분자표지 다형성은 63.2%이며 평균 86.1 cM의 염색체단편이 이입되었다. ABLs21의 Xa21 유전자 부위로 추정되는 곳에 수여친의 염색체단편 이입이 일어났다.

• 원예과학기술지
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• 제29권4호
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• pp.366-373
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• 2011

국내 감자품종들의 품종간 유연관계를 분석하고 품종구분을 위한 DNA 표지인자를 개발하기 위하여 SSR(simple sequence repeats) 분석 및 다중초위성체 마커세트(multiplex-SSR set)를 개발하였다. 기존에 보고된 92개의 SSR 마커를 디자인 하고 이들을 이용하여 국내에서 육성된 24개 감자 품종에 대해 유전적 다양성을 분석하였다. 92개의 SSR 마커 중 PIC(polymorphism information contents) 값이 높은 14개의 SSR 마커를 선발하였고 PIC 값은 SSR 마커별로 0.48에서 0.89로 나타났고, 평균 값은 0.79였다. PSSR-29의 PIC 값은 0.48로 가장 낮은 값을 나타내었으며 PSSR-191에서 0.89로 가장 높은 값을 보였다. 선발된 14개의 SSR 마커를 이용하여 UPGMA 집괴분석 결과 24개의 감자 품종 중 21개의 품종이 2개의 집단으로 구분 할 수 있었으며 I 집단과 II 집단에는 각각 16개, 5개의 품종들이 군집되었으나 3개의 품종은 군집되지 않았다. 선발된 14개의 SSR 마커를 이용한 결과 24개의 품종에서 총 121개의 대립인자가 확인되었으며 각 마커별 대립인자는 3개에서 34개까지 확인되었고 평균 10.8개로 나타났다. 선발된 SSR 마커 중에서 PSSR-17, PSSR-24, PSSR-29 마커를 조합하여 다중초위성체 마커세트(multiplex-SSR set)를 개발하였다. 다중초위성체 마커세트는 한번의 PCR 반응과 PAGE 분석 만으로 본 연구에서 사용된 국내 24개의 감자 품종을 구분할 수 있었며 PIC 값은 0.95로 나타났다.

• 생명과학회지
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• 제24권5호
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• pp.567-572
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• 2014

초롱꽃과에 속하는 도라지는 항염증, 항산화, 항암작용뿐 아니라 간기능 강화에도 작용하여 한방에서 만성염증성 질환의 치료제로 널리 사용되고 있다. 이번 연구에서 마우스 대식세포주인 RAW 246.7 세포와 비장으로부터 분리한 T세포에서 도라지 추출액(CC), 도라지 추출물이 함유된 활맥단 추출액(HWAL, 도라지 82% 함유) 및 맥환추출액(MAEK, 도라지 7% 함유)을 처리하여 대식세포와 T세포의 활성과 관련 있는 유전자의 발현을 통해 면역증진 및 항염증 효과를 real-time RT-PCR 기법을 통해 확인해 보았다. 그 결과, 활성화된 T세포에서 많이 발현되는 c-fos (10배 이상), CD40L 유전자(6배 이상)의 경우, 맥환 추출액 처리군에서 가장 높은 발현이 유도되어 면역활성 효과가 높을 것으로 사료되었다. 도라지 추출액과 활맥단 추출액의 경우도 c-fos 유전자의 발현을 유의적으로 증가시켰지만 미약하였고, CD40L의 경우는 영향을 주지 않았다. 도라지 추출액을 처리한 군에서 면역활성을 유도하는 M1 대식세포에서 많이 발현되는 iNOS 유전자의 발현이 유의하게 증가되었다. 반면에 활맥단 추출액을 처리한 대식세포는 M2 표식인자인 Ym1, arginase1 (ARG1) 유전자의 발현이 유의적으로 상승하였다. 결론적으로 도라지가 다량 포함된 맥환 추출액은 면역활성을 유도하는데 탁월한 효과를 나타내며, 도라지 함유가 적게 포함된 활맥단 추출액은 항염증 작용에 탁월한 효과가 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제39권1호
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• pp.33-48
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• 2012

작물의 구조와 기능을 이해하려는 과학적 탐구심과 이를 작물 육종에 적용하려는 실험적 노력의 일환으로 다양한 작물에서 유전자 지도가 개발되었다. 특히, 배추과 작물의 경우 모델식물인 애기장대의 유전체 정보가 공개된 이후 다양한 정보 (염기서열 정보, 유전자 구조 및 기능정보 등)의 이용이 가능해져 유전자 지도 작성이 가속화 되었으며 이는 최근 $B.$ $rapa$ A genome (배추)유전체 해독이라는 결과를 가져왔다. 배추과 작물의 유전자 지도 작성에 있어서 초기에는 RFLP 마커들이 사용되었으나 이후 분자마커, 즉, RAPD, AFLP, SSR 등과 같이 비교적 사용이 간단하고 시간적 제약이 없는 PCR 마커의 형태로 점차 바뀌었다. 배추과 작물의 경제적, 학문적 가치가 고려되어 $B.$ $rapa$ (배추)를 표준재료로 A genome 유전체 염기서열 해독이라는 목표로 다국적 유전체 프로젝트가 결성되었고 2011년 국내연구진이 주도적으로 참여한 국제 컨소시엄 (BrGSPC, $B.$ $rapa$ Genome Sequencing Project Consortium)에 의해 배추 (10개 염색체)의 유전자 영역(gene space), 약 98% (83.8 Mb)의 염기서열이 해독되어 발표되었다. 유전체 해독 과정에서 축적된 염기서열 정보는 대량의 SSR, SNP, IBP 마커의 개발을 가능하게 하였고 이들 마커는 $B.$ $rapa$ A genome 유전자 지도와 물리 지도 작성에 이용되어 이후 배추과 작물연구 전반에 널리 적용되고 있다. 대량의 분자마커 개발은 유전자 지도 작성을 가속화하여 더욱 정밀한 유전자 지도를 가능하게 하였고 공통의 분자마커 정보는 애기장대와 배추과 작물 간 비교유전체 연구를 통해 농업적 우수 형질의 클로닝, 마커도움선발 (MAS)등의 방법으로 분자육종의 기반을 제공하고 있다. 뿐만 아니라. 최근 등장한 NGS 유전체 해독 기술로 생산된 대량의 정보는 분자육종 실현 가능성을 높여 분자육종 실용화에 박차를 가하는 계기가 되고 있다. 본 논문에서는 $B.$ $rapa$에서 분자마커를 이용한 유전자 지도 개발의 과정과 농업적 유용형질 탐색을 위한 양적 형질 유전자좌 (QTLs)의 연구 현황에 대하여 알아보고 유전체연구에서 유전자 지도의 중요성과 육종에의 응용에 대하여 서술하였다. 또한 다양한 유전체 정보와 오믹스 정보를 국내 배추과 분자육종에 효율적으로 활용하여 분자육종 실용화를 가능하게 하기 위해 사용자가 쉽게 사용할 수 있는 데이터베이스를 구축함으로서 연구자와 육종가 간의 간격을 좁히고 원활한 정보교환의 필요성을 제기하였다.

• 생명과학회지
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• 제19권12호
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• pp.1802-1807
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• 2009

Platycodi radix의 주요 성분으로 항염증, 항고지혈 및 항종양 등 다양한 약리적 기능을 가지는 platycodin D는 최근 비만 및 지방세포형성(adipogenesis)을 억제하는 효과를 가진다고 보고되고 있다. 본 연구에서는 adipogenesis의 상위단계에 위치한 다양한 pro-adipogenic regulators와 anti-adipogenic regulators의 발현이 platycodin D에 의해 어떻게 변화되는지 분석하였다. Real-time PCR을 이용한 mRNA 발현의 정량적 분석에서 adipogenesis의 marker라 불리는 ADIPOQ와 GLUT4의 mRNA 발현은 platycodin D의 처리에 의해 유의적으로 감소되었다. 또한 terminal marker의 발현을 조절하는 PPAR$\gamma$와 C/EPB$\alpha$의 mRNA 발현 역시 platycodin D에 의해 유의하게 억제되었다. Platycodin D의 지방세포 억제 효과에 대한 상세한 분자적 메커니즘을 규명하기 위해, PPAR$\gamma$와 C/EPB$\alpha$의 상위 조절자들의 mRNA 발현 변화를 분석하였다. Pro-adipogenic regulators에 대한 platycodin D의 효과를 분석한 결과, C/EBP$\beta$와 C/EPB$\delta$의 mRNA 발현은 platycodin D에 의해 변화가 없었던 반면, KROX20과 KLF15의 mRNA 발현은 각각 초기 분화(2일)와 후기 분화(4일)에서 platycodin D에 의해 유의한 감소를 보였다. 또한, 대표적인 anti-adipogenic regulators인 CHOP의 mRNA 발현은 초기분화에서 platycodin D에 의해 유의하게 증가한 반면, 또 다른 anti-adipogenic regulators인 C/EBP$\gamma$의 mRNA 발현은 platycodin D에 의해 영향을 받지 않았다. 따라서 adipogenesis 과정에서 platycodin D는 pro-adipogenic regulators인 KROX20, KLF15와 anti-adipogenic regulator인 CHOP의 mRNA 발현에 영향을 주어 PPAR$\gamma$와 C/EPB$\alpha$를 조절하는 것으로 보여진다. 결론적으로, platycodin D에 의한 adipogenesis 억제 효과는 KROX20, KLF15 등의pro-adipogenic regulator와 CHOP 등의 anti-adipogenic regulator의 상호작용을 통해 나타나는 결과라 사료된다.

• 농업생명과학연구
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• 제44권6호
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• pp.91-99
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• 2010

한우 이력추적제에 적용되는 11개의 MS marker (TGLA227, BM2113, TGLA53, ETH10, SPS115, TGLA126, TGLA122, ETH3, ETH225, BM1824 and INRA23)와 성감별을 위한 2개의 sexing primer로 조합된 하나의 Multiplex PCR set를 이용하여 모근에서 추출한 genomic DNA를 이용해 3510두의 대량 시료를 분석한 결과 3.93%의 genotyping 실패율로 성공적인 분석결과를 얻었다. 무작위교배집단으로 가정 시 동일개체출현확률 (PI)은 $1.31{\times}10^{-23}$, 반형매교배집단으로 가정 시 동일개체출현확률 ($PI_{half-sibs}$)은 $2.52{\times}10^{-16}$ 그리고 전형매교배집단으로 가정 시 동일개체출현확률 ($PI_{sibs}$)은 $1.09{\times}10^{-6}$으로 나타나 현재 사용 중인 11종의 MS marker는 범용적으로 사용하여도 무방할 것으로 재확인 되었다. 또한 생산 및 사육단계의 생우의 경우 모근을 이용하여 DNA를 추출하는 것은 시료 채취 시 소에게 주어지는 스트레스를 최소화 시킬 수 있을 뿐만 아니라 대립유전자형 분석에 있어서 시간적, 경제적인 효율성을 높일 수 있었다. 또한 모근 채취 부위 중 등, 배, 꼬리상부와 꼬리하부를 이용하여 검정한 결과 꼬리하부의 모근을 이용하여 5~13가닥을 사용했을 때 최적의 분석결과를 보였다. 최종적으로 한우의 사육단계 대량 유전자형 분석에 적용 가능한 96 well 단위를 기본으로 하는 모근 DNA분리 체계를 확립하였다.

• Journal of Animal Science and Technology
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• 제54권1호
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• pp.1-8
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• 2012

본 연구는 한국재래돼지의 MC4R 유전자 내의 단일염기변이들을 규명하고 그 유전자형 효과가 유전자표지인자를 이용한 선발(Marker assisted selection, MAS)에 활용 가능한지를 검증하기 위해서 수행되었다. 한국재래돼지의 MC4R 유전자 총 염기서열을 분석하기 위해 6개의 Primer들을 이용하여 증폭산물을 생성하였으며, 염기서열분석을 통해 총 6개(c.-780C>G, c-135C>T, c.175C>T-Leu59Leu, c.707A>G-Arg236His, c.892A>G-Asp298Asn, c.*430A>T)의 단일염기변이를 발견하였다. 한국재래돼지 MC4R 유전자내의 총 6개의 단일염기변이들간의 연관불균형과 반수체 분석을 통해 단일염기변이들간의 연관성을 분석하였으며, c.-780C>G, c-135C>T, c.175C>T-Leu59Leu, c.707A>G-Arg236His와 c.*430A>T는 완전한 연관불균형을 이루고 있었고, c.892A>G(Asp298Asn) 단일염기변이만 $r^2$-value가 0.028, D'-value가 0.348로 연관불균형 정도가 매우 낮았다. c.707A>G (Arg236His)와 c.892A>G (Asp298Asn) 단일염기변이들을 선발하여 PCR-RFLP 유전자형 분석방법을 이용해 돼지 5품종간의 유전자형 빈도를 추정한 결과, c.707A>G (Arg236His) 단일염기변이는 요크셔 품종 집단에서 오직 A (His) 대립유전자를 관찰할 수 있었으며, 나머지 한국재래돼지, 랜드레이스, 버크셔와 듀록 품종에서는 G 대립유전자의 고정으로 나타났다. c.707A>G 단일염기변이와 육질형질을 484두에서 연관성 분석을 실시한 결과, 조지방, 등심 내의 수분, 육색, 적색도 그리고 황색도 등에서 유의적인 연관성을 관찰할 수 있었다. c.892A>G (Asp298Asn) 단일염기변이의 유전자형 빈도는 품종별로 차이가 났으며, A (Asn) 대립유전자의 빈도가 가장 높은 품종은 듀록으로 나타났고, G (Asp) 대립유전자의 빈도가 가장 높은 품종은 한국재래돼지로 조사되었다. c.892A>G (Asp 298Asn) 단일염기변이와 돼지 4 집단의 육질형질을 1,126두에서 분석한 결과, 등지방두께에 고도의 유의적인 효과를 관찰할 수 있었다(P<0.002). AA 유전자형을 가진 개체가 AG나 GG 유전자형을 가진 개체보다 등지방두께가 두꺼운 것을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과를 통해 MC4R 유전자 내의 c.892A>G (Asp298Asn) 단일염기변이는 돼지의 선발개량에 유전자표지인자로서 충분한 효과가 있음을 검증하였다.

• 생명과학회지
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• 제18권8호
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• pp.1023-1030
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• 2008

SIPK와 WIPK의 상위 단계 인산화 효소로 알려진 NtMEK2가 DEX 유도성 시스템에 의해 밝혀졌다. 이 NtMEK2 유전자가 지속적으로 활성화된 돌연변이체인 $NtMEK2^{DD}$의 발현은 SIPK와 WIPK를 활성화 시켜 주므로 과민감 반응과 같은 세포 괴사를 야기하는 것으로 나타나 NtMEK2-SIPK/WIPK 체계가 담배에서 방어 반응을 조절하고 있음을 알 수 있었다. 그러나 NtMEK2-SIPK/WIPK 체계에 의해서 조절 되는 하위 기질이나 방어관련 유전자들에 대한 연구는 아직 미비한 상태이다. 그래서 본 연구는 NtMEK2-SIPK/WIPK 체계에 매개되는 하위 유전자들을 분리하기 위하여 $NtMEK2^{DD}$ 형질전환 식물체를 이용해 ACP에 기초한 DDRT-PCR을 수행하였다. 그 결과 본 연구를 통해 처음으로 pI2-4, MTS2, SINA, CDM1, HRGP 및 DEG45를 포함해 여섯 개의 DEG들을 선발하였다. 이 유전자들의 발현은 $NtMEK2^{DD}$ 형질전환에서 다시 확인하였으며 특히 pI2-4, CDM1, HRGP의 유전자 발현은 다른 유전자들과 비교해 볼 때 살리실산과 담배모자이크바이러스에 강하게 반응하여 증폭됨을 알 수 있었다. 이러한 결과를 볼 때 NtMEK2-SIPK/WIPK 체계에 의해 조절되는 세 개의 유전자는 병저항성에 관여하고 있음을 제시한다 하겠다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제10권1호
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• pp.19-32
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• 2006

참게(Eriocheir sinensis)와 꽃게(Portunus trituberculatus)의 2종으로부터 genomic DNA를 분리 추출하였다. 선택된 7개의 OPA-05, OPA-13, OPA-16, OPB-06, OPB-15, OPB-17 and OPD-10의 RAPD primer를 이용하여 identical, polymorphic 그리고 specific fragment를 얻어냈다. 본 연구에서 부안산 참게 집단에서는 505개의 fragment가 나타났고, 꽃게 집단에서는 513개의 fragment가 확인되었다. 참게 집단에서는 165개의 identical fragment가 나타났으며, 이는 primer당 평균적으로 23.6개의 fragment로 확인되었다. 또한 꽃게 집단에서는 66개로서 평균해서 primer당 9.4개의 identical fragment가 나타났다. 참게 집단과 꽃게 집단의 polymorphic fragment는 각각 50개와 14개로 나타났고, 참게 집단과 꽃게 집단의 경우 OPB-17에서 identical fragment가 300 bp의 크기에서 확인되었다. 각각을 비교해 보았을 때 유전적 차이는 참게 집단에서보다 꽃게 집단에서 더 높은 수치를 나타내었고, 2종 사이에서 $0.726{\pm}0.004$의 수치를 나타내었다. 7개의 primer를 사용하여 얻어진 dendrogram은 cluster 1(FRESHWATER 01), cluster 2(FRESHWATER 02, 03, 04, 05 및 06), cluster 3(FRESHWATER 07, 08, 09, 10 및 11) 및 cluster 4(SWIMMING 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 and 22)와 같이 4개의 유전적 클러스터로 나뉘어졌다. 꽃게 집단에서 18번째 개체(SWIMMING no. 18)와 17번째 개체 (SWIMMING no. 17) 사이가 가장 가까운 유전적 관계(genetic distance 0.096)를 나타내었다. 궁극적으로 볼 때 참게 집단의 2번째(FRESHWATER no. 02)와 참게 집단의 3번째(FRESHWATER no. 03) 개체 사이가 가장 먼 유전적 거리 (genetic distance=0.770)를 나타내었다. 위에서 언급했던 것처럼 RAPD-PCR 방법은 참게 및 꽃게 2종의 종 판별을 하기 위한 진단적 표지 (diagnostic marker)로 이용할 수 있는 잠재력을 가지고 있는 것으로 확인되었다.

• 한국발생생물학회지:발생과생식
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• 제15권4호
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• pp.373-383
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• 2011

성 호르몬과 유사한 기능을 하는 것으로 알려진 내분비교란물질은 흰쥐 흉선세포에 세포자연사를 일으켜 흉선의 기능을 감소시키는 것으로 보고되고 있으나, 그 작용 기전에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 내분비 교란물질 중 하나인 Tributyltin(TBT)를 흰쥐에 투여한 후 흉선의 상피세포가 지방세포로 분화되는지를 조사하고, 이로 인한 T 세포의 세포자연사와 연관성을 조사함으로써 TBT가 흉선기능에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 3주령 된 암컷 흰쥐에 각각 TBT 1, 10, 25 mg/kg/day를 1주일 동안 경구 투여한 후, 흉선을 획득하여 무게와 세포 수를 측정하였고, 파라핀 절편으로 H&E 염색, TUNEL 분석을 수행하였다. 또한 real-time PCR 방법으로 상피세포 표지 유전자들, 지방세포유도 유전자들과 세포자연사 관련 유전자들을 비교 분석하였으며, 유세포 분석기를 통해 세포자연사 정도를 조사하였다. 흉선의 무게와 세포 수는 대조군과 비교하여 TBT의 농도가 높을수록 유의하게 감소하였다. H&E 염색 결과, TBT의 농도가 증가할수록 흉선의 크기가 감소하고 피질과 수질의 경계가 흐려짐을 관찰하였다. TUNEL 염색 결과에서는 대조군에 비해 TBT를 투여한 군에서 세포자연사가 증가하였으며, 유세포 분석결과에서도 TBT 농도 의존적으로 세포자연사가 증가하였다. Real-time PCR 결과, 상피세포 표지 유전자인 EVA, IL-7, AIRE, KGF는 TBT의 농도가 증가할수록 발현양이 유의하게 감소한 반면, 지방세포 유도와 관련된 유전자인 $PPAR{\gamma}$, aP2, PEPCK, CD36은 TBT의 농도가 증가할수록 발현양이 유의하게 증가하였다. 세포자연사와 관련된 유전자인 $TNF{\alpha}$, TNFR1도 TBT의 농도가 증가할수록 발현양이 유의하게 증가하였다. 위의 결과를 종합하여 볼 때, 내분비교란물질인 TBT는 흉선 상피세포에 직접적으로 작용하여 지방세포로 분화 유도시킴으로써 흉선의 기능을 상실케 만들면서 T 세포의 발달에 영향을 미치는 것으로 보인다. 이러한 결과는 지속적으로 노출되는 TBT가 흉선의 기능을 떨어뜨림으로써 면역력 저하를 유발시킬 수 있음을 제시하고 있다.