• Journal of Plant Biotechnology
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• 제35권4호
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• pp.329-335
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• 2008

Tocopherols are essential lipophilic antioxidant in human cells, while little is known about its function in plant tissues. To study the impact of composition and content of tocopherols on stress tolerance, tobacco (Nicotiana tabacum) was transformed with a construct containing a cDNA insert encoding $\gamma$-tocopherol methyltransferase ($\gamma$-TMT/VTE4) from perilla under the control of the cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter. The transgenic tobacco was confirmed by PCR and RT-PCR. The total content and composition of tocopherols in the transgenic lines were similar with wild type controls. However, chlorophyll-a and carotenoid content in the transgenic lines were increased by up to 45% (P<0.01) and 39% (P<0.02), respectively. Also, the over-expression of $\gamma$-TMT increased the salt stress tolerance in tobacco plants. These results demonstrate that over-expression of $\gamma$-TMT gene in tocopherol bio-synthetic pathway can increase salt stress tolerance and contents of chlorophyll-a and carotenoid in transgenic tobacco plants.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제38권1호
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• pp.54-61
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• 2011

에틸렌 생합성 효소인 ACC oxidase 유전자인 CAO cDNA가 antisense 방향으로 도입된 형질전환 담배 식물체는 endogenous한 NtACO의 발현 및 에틸렌 생합성이 모두 억제되었다. 또한 폴리아민 생합성 효소인 SAMDC의 유전자 발현 및 효소 활성이 증가하였고 spermidine 함량이 증가하였다. 이러한 결과는 에틸렌 생합성의 감소로 인하여 세포 내 폴리아민 함량의 변화가 유도되는 경쟁적 관계로 spermidine이 증가하였고 이것은 SAMDC의 발현 및 활성 증가를 유도하였다고 여겨진다. 또한 이들 형질전환 식물체는 담배 역병균에 대한 저항 효과 뿐만 아니라 PR 단백질의 유전자들의 발현양이 증가하였는데 이는 에틸렌 감소에 유도되는 폴리아민 중에서도 spermidine의 증가가 PR 단백질의 유전자들의 발현을 촉진시키고 그 결과 병원균 감염에 대한 저항성을 유도하는 기작이 작동한 것으로 여겨진다. Spermidine을 합성하는데 중요하게 작용하는 SAMDC의 활성을 억제하는 MGBG를 처리한 경우에는 PR1a 발현이 억제된 경우에서 이 기작의 가능성을 확인하였다. 결론적으로 병원균 감염에 대한 과정에서 spermidine의 생합성이 증가하게 되면 PR 단백질 등 스트레스 저항성 관련 단백질들이 유도되어 스트레스 저항성을 높일 수 있을 것으로 사료된다.

• Molecules and Cells
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• 제26권3호
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• pp.258-264
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• 2008

A rice diacylglycerol kinase (DGK) gene, OsBIDK1, which encodes a 499-amino acid protein, was cloned and characterized. OsBIDK1 contains a conserved DGK domain, consisting of a diacylglycerol kinase catalytic subdomain and a diacylglycerol kinase accessory subdomain. Expression of OsBIDK1 in rice seedlings was induced by treatment with benzothiadiazole (BTH), a chemical activator of the plant defense response, and by infection with Magnaporthe grisea, causal agent of blast disease. In BTH-treated rice seedlings, expression of OsBIDK1 was induced earlier and at a higher level than in water-treated control seedlings after inoculation with M. grisea. Transgenic tobacco plants that constitutively express the OsBIDK1 gene were generated and disease resistance assays showed that overexpression of OsBIDK1 in transgenic tobacco plants resulted in enhanced resistance against infection by tobacco mosaic virus and Phytophthora parasitica var. nicotianae. These results suggest that OsBIDK1 may play a role in disease resistance responses.

• Applied Biological Chemistry
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• 제39권5호
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• pp.355-360
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• 1996

시험관내에서 합성한 오이모자이크 바이러스 RNA단편을 성공적으로 절단한 ribozyme (한국농화학회지 37: 56-63(1994))을 담배 식물체에 발현시켜 바이러스 저항성 식물체를 만들려고 하였다. 해당 ribozyme의 염기서열을 함유한 DNA 단편을 꽃양배추 바이러스 35S promoter와 nopaline 합성효소 terminator에 연결시키고 연결 부위 및 ribozyme의 염기서열을 확인하였다. 염기서열을 확인한 합성유전자를 Agrobacterium tumefaciens LBA4404에 합성유전자를 함유한 E. coli HB101을 E. coli HB101(pRK2073)를 helper로 Agrobacterium tumefaciens LBA4404와 함께 배양하는 tri-parental mating system을 이용하여 도입시켰다. Ribozyme 유전자를 함유한 Agrobacterium 세포를 담배잎 조각과 함께 배양한 후 항생제인 kanamycin을 함유한 MS 배지에서 자란 열개의 작은 식물체를 재분화하였다. 형질전환한 식물체내에 ribozyme 유전자가 존재하는지의 여부는 합성효소증폭반응(PCR)을 이용하였던바, 일곱개체가 예상된 570 염기쌍의 DNA 단편을 가지고 있었다. 이들 중 네 개체로부터 RNA을 분리하여 formamide를 함유한 agarose에서 전기영동한 후 35S-ribozyme-nos의 DNA 단편으로 Northern hybridization을 행하였던 바, 식물세포내의 nuclease에 의해 ribozyme RNA가 분해된 듯 감지 할 수 없었다. 따라서 ribozyme을 이용하여 바이러스 저항성 식물체를 얻으려면 nuclease에 의해 분해되지 않는 ribozyme이 필요할 것으로 사료된다.

• 식물조직배양학회지
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• 제24권5호
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• pp.305-311
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• 1997

Bacillus thuringiensis는 그람 양성 토양 세균으로 포자형성시 결정화된 내포체를 형성하는데, 이 내포체를 구성하는 결정단백질은 각 곤충에 대하여 특이적인 독성을 나타낸다. 살충성 결정단백질 중 Cry II A 결정단백질은 인시류와 쌍시류 곤충에 모두 특이적으로 작용한다. 결정단백질은 살충제로서 불안정하고 포장에서 지속성이 낮은 단점을 가지고 있으므로, 본 연구에서는 Cry II A 결정단백질 유전자가 형질전환된 담배 식물을 제작하고자 하였다. cry IIA 유전자가 삽입된 벡터를 대장균에 형질전환한 후, 알칼리 용액에 대한 용해도의 차이를 이용하여 Cry II A 결정단백질(70 kDa)을 분리하였고, 분리한 Cry II A 결정단백질을 trypsin 처리하여 활성화된 Cry II A (50 kDa)를 확인하였다. 식물 형질전환을 위하여 두 개의 CaMV 35S promoters에 의해 발현이 조절되는 식물 발현 벡터에 cry II A 유전자를 클로닝 하였다. 이 식물 발현 벡터를 Agrobacterium을 이용한 엽편형질 전환을 통해 담배(N. tabacum var. Petit Havana SRI)에 형질전환 시켰으며, 재분화 과정을 거쳐 여섯 개체의 형질전환 식물체를 얻었다. Southern blot을 통하여 분석한 결과 세 개체 내에 cry II A 유전자가 존재하였는데, 한 개체에는 하나의 cry II A 유전자가, 또 한 개체에는 두 개의 cry II A 유전자가, 다른 한 개체에는 잘려진 형태의 cry II A 유전자가 존재함을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 얻어진 cry II A 형질전환 식물체는 살충성 검정 등을 거친 후 내충성 식물 생산 및 후대 유전 양상 분석을 위한 기초 자료로 이용될 수 있을 것이다.

• 식물조직배양학회지
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• 제26권4호
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• pp.265-269
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• 1999

고구마 산성 peroxidase (POD) (swpal) 또는 중성 POD(swpnl)을 도입한 형질전환 담배에 다양한 선량의 감마선을 조사한 후 30일에 항산화효소 활성과 식물생장에 미치는 영향을 조사하였다. 감마선은 조사선량에 비례하여 형질전환 식물체와 정상식물에 관계없이 모든 식물체의 생장을 크게 억제시켰다. 50-70 Gy 처리에서 식물체의 신장이 크게 억제되었고 새로운 잎이 발생되지 못하였다. 10-50 Gy의 조사선량에서는 POD, superoxide dismutase, catalase 활성에 큰 변화를 주지 않았다. 이러한 결과는 고구마 POD는 감마선 조사에 의해 유도되는 산화적인 스트레스에 대한 보호효과에 관여하지 않음이 시사된다.

• 생명과학회지
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• 제20권2호
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• pp.292-297
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• 2010

페놀화합물인 안토시아닌은 과일, 꽃잎 등 식물 조직에서 청 혹은 적색을 나타내는 색소이다. 포도의 경우, 안토시아닌은 적포도 품종의 과피에만 축적되는데, 이것은 안토시아닌 생합성에 관여하는 효소 중에서 UDP-glucose: flavonoid 3-O-glucosyltransferase(UFGT)를 암호화하는 ufgt 유전자에 의해 조절된다고 보고된 바 있다. ufgt 유전자에 의해 안토시아닌의 축적 양상이 변하는지를 검증하기 위해, 포도로부터 ufgt cDNA를 분리한 다음, 각각 sense와 antisense 방향으로 발현하는 벡터를 제작하고, 이를 야생형 담배에 도입하였다. 담배 형질전환체를 선발하여 RT-PCR을 수행한 결과, 포도 ufgt 유전자가 sense 방향으로 들어간 snese 형질전환체에서는 야생형 담배에 비해 ufgt 전사체의 양이 증가하였고, antisense 방향으로 들어간 antisense 형질전환체에서는 전사체의 양이 도리어 감소하였다. 한편, 담배 형질전환체의 꽃을 분석한 결과, sense 형질전환체의 안토시아닌 함량은 야생형 담배에 비해 최고 44% 증가하였고, antisense 형질전환체에서는 최고 88% 감소하였다. 또한 sense 형질전환체의 꽃 색깔은 야생형 담배에 비해 더 진해졌다. 이러한 결과는 외부로부터 도입된 포도 ufgt 유전자의 발현으로 ufgt 전사체의 양이 증가하면 담배 내 안토시아닌의 함량이 높아지고 꽃 색깔이 진해진다는 것을 시사한다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제37권4호
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• pp.248-254
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• 1994

Bromoxynil은 쌍떡잎 특이적 제초제로써 폭 넓게 이용되고 있으며 반감기가 매우 짧다. Bromoxynil을 3,5-dibromo-4-hydroxybenzoic acid로 분해하는 nitrilase를 암호화한 bxn 유전자를 식물 벡터인 pGA482에 도입하고 Agrobacterium과의 동시배양을 통해 담배와 상추에 형질전환하였다. Kanamycin을 이용해 형질전환 식물체를 선별하고 완전한 식물체로 분화시켰다. Northern hybridization을 통해 bxn 유전자의 발현정도를 검정하고 liaf-disc와 pot assay를 통해 형질전환 식물체가 고농도의 bromoxynil에 저항성을 보임을 확인하였다.

• 한국식물생명공학회:학술대회논문집
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• 한국식물생명공학회 2002년도 춘계학술대회
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• pp.49-58
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• 2002

각종 환경스트레스에 의해 생체 내에서 과량으로 생성되는 독성의 활성산소종 (ROS)은 산화스트레스를 유발시켜 식물의 질병, 노화 및 세포사멸을 촉진시킨다. 연구팀은 21세기 당면한 지구규모의 환경, 식량 및 보건문제 해결에 기여할 수 있는 기발기술 (plateform technology)를 개발하기 위하여 식물 세포의 항산화기구 규명, 산화스트레스 유도성 항산화효소 유전자 개발, 스트레스 내성식물 개발에 관한 연구를 수행하고 있다. 여기에서는 항산화효소 유전자를 이용한 산업용식물체 개발에 관한 연구팀의 최근 연구결과를 중심으로 소개하였다. SOD와 APX 유전자를 엽록체에 동시에 발현시킨 담배식물체는 MV, 건조 등 여러 스트레스에 대한 내성을 나타내어, 복합 스트레스내성 농작물개발에 활용이 기대된다. 인체 DHAR 유전자를 엽록체에 도입시킨 담배식물체는 정상적으로 DHAR 유전자를 발현시켰으며, MV 등 여러 스트레스에 대한 내성을 나타내었다. 피부 노화방지 등에 관여하여 ROS를 제거하는 SOD를 과실에 과발현시킨 형질전환오이를 성공적으로 개발하여, SOD 오이는 기능성화장품의 용도로 제품개발이 기대된다. 또한 고구마에서 산화스트레스에 특이적으로 발현하는 POD (SWA2) promoter를 개발하였다. SWPAS2 Pormoter는 스트레스내성 및 의료용 단밸질 등 고부가가치 생리활성물질을 생산할 수 있는 산업용 형질전환 식물체 및 배양세포주 개발에 이용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제29권2호
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• pp.69-77
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• 2002

각종 환경스트레스에 의해 생체 내에서 과량으로 생성되는 독성의 활성산소종 (ROS)은 산화스트레스를 유발시켜 식물의 질병, 노화 및 세포사멸을 촉진시킨다. 연구팀은 21세기 당면한 지구규모의 환경, 식량 및 보건문제 해결에 기여할 수 있는 기반기술 (plateform technology)를 개발하기 위하여 식물세포의 항산화기구 규명. 산화스트레스 유도성 항산화효소 유전자 개발. 스트레스 내성식물 개발에 관한 연구를 수행하고 있다. 여기에서는 항산화효소 유전자를 이용한 산업용식물체 개발에 관한 연구팀의 최근 연구결과를 중심으로 소개하였다. SOD와 APX 유전자를 엽록체에 동시에 발현시킨 담배 식물체는 MV, 건조 등 여러 스트레스에 대한 내성을 나타내어, 복합 스트레스내성 농작물개발에 활용이 기대된다 인체 DHAR 유전자를 엽록체에 도입시킨 담배식물체는 정상적으로 DHAR 유전자를 발현시켰으며, MV 등 여러 스트레스에 대한 내성을 나타내었다. 피부 노화방지 등에 관여하여 ROS를 제거하는 SOD를 과실에 과발현시킨 형질전환오이를 성공적으로 개발하여. SOD 오이는 기능성화장품의 용도로 제품개발이 기대된다. 또한 고구마에서 산화스트레스에 특이적으로 발현하는 POD (SWPA2.) promoter를 개발하였다. SWPA2 promoter는 스트레스내성 및 의료용 단백질 등 고부가가치 생리활성물질을 생산할 수 있는 산업용 형질전환 식물체 및 배양세포주 개발에 이용될 수 있을 것으로 기대된다.