환경스트레스에 내성을 갖는 버즈풋 트레포일(Lotus corniculatus L.) 형질전환체를 개발하기 위하여, AtNDPK 유전자가 E35S 프로모터에 의해 조절되도록 재조합한 발현벡터 pEN-K를 Agrobacterium 형질전환 방법으로 버즈풋 트레포일에 도입하였다. Agrobacterium과 공동배양한 버즈풋 트레포일 캘러스를 $100{\mu}g/m1$의 kanamycin 및 $500{\mu}g/m1$의 cefotaxim을 첨가한 SH-3-kc 배지에서 배양하며 식물체로 재분화시켰다. 재분화된 버즈풋 트레포일의 genomic DNA를 분리, PCR 및 Southern blot 분석을 실시한 결과, AtNDPK 유전자가 도입된 형질전환체의 경우 agarose gel 전기영동 및 X-ray 필름상에서 DNA band 및 hybridization signal을 확인할 수 있었으나, 형질전환되지 않은 대조구의 버즈풋 트레포일에서는 DNA band 및 hybridization signal이 관찰되지 않았다.
Arabidopsis nucleoside diphosphate kinase 2 (AtNDPK2) is an upstream signaling molecule that has been shown to induce stress tolerance in plants. In this study, the AtNDPK2 gene, under the control of a stress-inducible SWPA2 promoter, was introduced into the genome of tall fescue (Festuca arundinacea Schreb.) plants. The induction of the transgene expression mediated by methyl viologen (MV) and NaCl treatments were confirmed by RT-PCR and northern blot analysis, respectively. Under salt stress treatment, the transgenic tall fescue plants (SN) exhibited lower level of $H_2O_2$ and lipid peroxidation accumulations than the non-transgenic (NT) plants. The transgenic tall fescue plants also showed higher level of NDPK enzyme activity compared to NT plants. The SN plants were survived at 300 mM NaCl treatment, whereas the NT plants were severely affected. These results indicate that stress-inducible overexpression of AtNDPK2 might efficiently confer the salt stress tolerance in tall fescue plants.
고온 내성 오차드그라스를 개발하기 위하여, 재조합 DgP23 유전자에 CaMV 35S 프로모터를 붙여 발현벡터를 제작, Agrobacterium 형질전환 방법으로 오차드그라스 형질전환체를 생산하였다. Genomic DNA를 분리하여 PCR 및 Southern blot 분석을 실시한 결과, PCR 분석에서 DgP23 유전자의 DNA band가 관찰되었고, Southern blot 분석에서도 X-ray film 상에 hybridization signal이 관찰되어, 오차드그라스 genome에 DgP23 유전자의 도입이 확인되었으며, wild type 및 empty vector control에서는 DNA band 및 hybridization signal이 관찰되지 않았다. 또한 RT-PCR 및 이들 산물의 Southern blot 분석 결과, DgP23 유전자의 정상적인 발현이 확인되었다. 형질전환 오차드그라스를 온실 및 포장에서 재배하며 생육특성을 조사한 결과, 비형질전환체와 비교하여 형태적 차이는 나타내지 않았다. 실험실 조건에서 고온내성을 조사한 결과, 고온내성이 확인되지 않았기 때문에 형질전환 종자를 생산하여 포장조건에서 고온내성을 검정할 계획이며, 재배시험에서는 내성이 강한 개체를 선발할 수 있을 것으로 예상된다.
우용유전자 도입을 통한 신품종 톨페스큐를 개발할 목적으로 Agrobacterium을 이용한 효율적인 형질전환 체계를 확립하였다 톨페스큐 성숙종자 유래의 캘러스를 standard binary vector인 pIG121Hm을 가지는 Agrobacterium EHA101을 이용하여 감염시킨 후 공동배양하여 형질전환시켰다. Agrobacterium을 이용한 형질전환에 있어서 중요한 인자로 작용하는 몇 가지 요인에 대한 톨페스큐 캘러스의 형질전환 효율을 GUS 유전자의 발현정도로 조사하였다. Agrobacterium 감염시에 접종배지와 공동배양배지에 $200\mu\textrm{M}$의 acetosyringone(AS)을 첨가해 주었을 때 형질전환 효율이 증가 되었으며, 공동배양기간을 5일까지 증가시켰을 때 형질전환효율이 증가되었다. 또한 Agrobacterium 감염시에 $200\mu\textrm{M}$의 AS와 0.l%의 Tween20을 동시에 첨가해 주었을 때 가장 높은 형질전환 효율을 나타내었다. 50 mg/L.의 hygromycin이 첨가된 선발배지에서 살아남은 캘러스로부터 정상적인 식물체가 재분화 되었으며 이들 형질전환체를 GUS 염색과 Southern blot 분석을 실시하여 본 결과 발현백터의 T-DNA 영역이 형질전환 식물체의 genome에 성공적으로 도입되었음을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 확립된 효율적인 형질전환 시스템은 분자육종을 통한 신품종 톨페스큐의 개발에 유용하게 이용될 수 있을 것이다.
환경스트레스에 내성을 갖는 버즈풋 트레포일(Lotus crniculatus L.) 형질전환체를 개발하기 위하여, AtNDPK 유전자가 SWPA2 프로모터에 의해 조절되도록 재조합한 발현벡터 pCAMBIA 2300 /SWPA2::AtNDPK2를 Agrobacterium 형질전환 방법으로 버즈풋 트레포일에 도입하였다. Apgrobacterium과 버즈풋 트레포일 캘러스의 공동배양한 캘러스를 $100{\mu}g/m1$의 kanamycin 및 $500{\mu}g/ml$의 cefotaxim을 첨가한 SH-3-kc 배지에서 배양하며 형질전환된 캘러스를 선발한 다음, BOi2Y 배지에서 2개월 이상 배양하며 식물체로 재분화시켰다. 재분화된 버즈풋 트레포일의 genomic DNA를 분리, PCR 및 Southern blot 분석을 실시한 결과, AtNDPK유전자를 도입한 형질전환체의 경우 agarose gel 전기영동 및 X-ray 필름상에서 DNA band 및 hybridization signal을 확인할 수 있었으나, 형질전환 되지 않은 대조구의 버즈풋 트레포일에서는 DNA band 및 hybridization signal이 관찰되지 않았다.
유용유전자 도입을 통한 신품종 이탈리안 라이그래스를 개발할 목적으로 Agrobacterium을 이용한 효율적인 형질전환 체계를 확립하였다. 이탈리안 라이그래스 성숙종자 유래의 캘러스를 standard binary vector인 pIG121Hm을 가지는 Agrobacterium EHA101을 이용하여 감염시킨 후 공동배양하여 형질전환시켰다. Agrobacterium을 이용한 형질전환에 있어서 중요한 인자로 작용하는 몇 가지 요인에 대한 이탈리안 라이그래스 캘러스의 형질전환 효율을 GUS 유전자의 발현정도로 조사하였다. Agrobacterium 감염시에 접종배지와 공동배양배지에 200${\mu}M$의 acetosyringone(AS)을 첨가해 주었을 때 형질전환 효율이 현저히 증가되었다. 또한 Agrobacterium의 농도를 $OD_{600}$=10. 이상의 높은 농도로 1시간 감염시켜Tdfm 때 형질전환 효율이 증가되었다. 접종배지에 200${\mu}M$의 AS와 0.1%의 Tween20을 첨가해 주었을 때 가장 높은 형질전환 효율을 나타내었다. 50mg/L의 hygromycin이 첨가된 선발배지에서 살아남은 캘러스로부터 정상적인 식물체가 재분화되었으며, 이들 형질전환체의 잎으로부터 GUS 활성 염색과 PCR 분석을 통하여 발현벡터의 T-DNA 영역이 형질전환 식물체의 genome으로 도입되었음을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 확립된 효율적인 형질전환 시스템은 분자육종을 통한 신품종 이탈리안 라이그래스의 개발에 유용하게 이용될 수 있을 것이다.
유용유전자 도입을 통한 신품종 톨 페스큐를 개발할 목적으로 Agrobacterium을 이용한 효율적인 식물체 재분화 및 형질전환에 미치는 몇 가지 요인을 조사하였다. 성숙종자로부터 유도된 캘러스를 형태에 따라 3가지 type으로 분류하였고 type II 캘러스는 유백색으로 녹색을 띠며 조직적으로 치밀한 상태이며 식물체로의 재분화효율이 52.6%로 가장 높게 나타났다. 또한 재분화 배지에 $AgNO_3$와 cysteine을 동시에 첨가해 준 경우 무첨가구에 비해 캘러스 유도율은 6.7%, 식물체 재분화율은 12% 씩 각각 증가하였다. 캘러스 type 별 형질전환 효율을 조사한 결과 type II 캘러스는 58.0%로 가장 높은 형질전환효율을 나타내었다. 형질전환체를 PCR 및 PCR-Southern blot 분석을 실시하여 본 결과 발현벡터의 T-DNA 영역이 형질전환 식물체의 genome에 성공적으로 도입되었음을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 확립된 효율적인 형질전환 시스템은 분자육종을 통한 신품종 톨페스큐의 개발에 유용하게 이용될 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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