• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.12-12
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• 2017

Genetic improvement in potato can be carried out through several approaches, as sexual crosses, somatic hybridization, mutation and genetic engineering. Although the approach is different, but the goal is the same, to get a superior cultivar. Mutation and genetic engineering are very interesting methods for genetic improvement of potato plants. Mutation by gamma-ray irradiation have been performed to get some new potato cultivars which are more resistant to disease and have higher productivity. We have carried out a mutation of some potato cultivars and obtained some excellent clones to be potentially released as new superior cultivars. By the mutation method, we have released one potato cultivar for the French fries industry, and we registered one cultivar of potato for chips, and two cultivar for vegetable potatoes. Actually we are doing multi-location trial for three clones to be released as new cultivars. Through genetic engineering, several genes have been introduced into the potato plant, and we obtained several clones of transgenic potato plants. Transgenic potato plants containing FBPase gene encoding for fructose bisphosphatase, have a higher rate of photosynthesis and higher tuber productivity than non-transgenic plants. This result suggests that FBPase plays an important role in increasing the rate of photosynthesis and potato tuber productivity. Some transgenic potatoes containing the Hd3a gene are currently being evaluated for their productivity. Over expression of the Hd3a gene is expected to increase tuber productivity and induce flowering in potatoes. Transgenic potato plants containing MmPMA gene encoding for plasma membrane ATPse are more tolerant to low pH than non-transgenic plants, indicating that plasma membrane ATPase plays an important role in the potato plant tolerance to low pH stress. Transgenic potato plants containing c-lysozyme genes, are highly tolerant of bacterial wilt diseases caused by Ralstonia solanacearum and bacterial soft rot disease caused by Pectobacterium carotovorum. Expression of c-lyzozyme gene plays an important role in increasing the resistance of potato plants to bacterial diseases.

• ALGAE
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• 제17권1호
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• pp.59-68
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• 2002

A phylogenetic affinity between charophytes and embryophytes (land plants) has been explained by a few chloroplast genomic characters including gene and intron (Manhart and Palmer 1990; Baldauf et al. 1990; Lew and Manhart 1993). Here we show that a charophyte, Spirogyra maxima, has the largest operon of angiosperm chloroplast genomes, rpl23 operon (trnⅠ-rpl23-rpl2-rps19-rpl22-rps3-rpl16-rpl14-rps8-infA-rpl36-rps11-rpoA) containing both embryophyte introns, rpl16.i and rpl2.i. The rpl23 gene cluster of Spirogyra contains a distinct eubacterial promoter sequence upstream of rpl23, which is the first gene of the green algal rpl23 gene cluster. This sequence is completely absent in angiosperms but is present in non-flowering plants. The results imply that, in the rpl23 gene cluster, early charophytes had at least two promoters, one upstream of trnⅠ and and another upstream of rpl23, which partially or completely lost its function in land plants. A comparison of gene clusters of prokaryotes, algal chloroplast DNAs and land plant cpDNAs indicated a loss of numerous genes in chlorophyll a+b eukaryotes. A phylogenetic analysis using presence/absence of genes and introns as characters produced trees with a strongly supported clade containing chlorophyll a+b eukaryotes. Spirogyra and embryophytes formed a clade characterized by the loss of rpl5 and rps9 and the gain of trnⅠ (CAU) and introns in rpl2 and rpl16. The analyses support the hypothesis that the rpl23 gene cluster and the rpl2 and rpl16 introns of land plants originated from a common ancestor of Spirogyra and land plants.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제55권4호
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• pp.227-234
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• 2012

유채 종자 성숙단계별 변화하는 종자의 특성을 살펴본 결과, 개화 후 25일된 미성숙 종자에서 지방산 생성이 관찰되기 시작하였으며, 개화 후 35일된 미성숙 종자에서 지방산 생성이 거의 최고치에 달하는 것을 관찰하였으며, 이 때 백립중이 406 mg으로 가장 무거웠다. 유채 300k Microarray를 이용하여 유채 종자 성숙단계별 발현되는 유전자의 발현양상을 살펴보았다. 유채 300k Microarray는 NCBI에 등록되어 있는 543,448개의 ESTs와 780개의 cDNA정보를 군집 분석하여 80,696개의 유전자정보를 얻어 제작되었다. 개화 후 10, 25, 그리고 35일된 종자에서 total RNA를 분리하여 유채 300k Microarray 실험을 수행한 결과, 약 7,000개의 유전자에 해당하는 8.5%가 잎에 비해 종자(25DAF)에서 발현 양이 2배 이상 증가됨을 알 수 있었고, 10배 이상 증가하는 유전자 비율도 0.4%에 해당하였다. 종자 특이 발현 유전자의 발현양상을 보면, 초기에는 저장 및 세포분화 관련 유전자들의 발현 양이 높게 나타난 반면, 후기에는 지방산 대사 관련 유전자를 포함한 에너지 축적 관련 유전자들의 발현 양이 높게 나타나는 것을 관찰 할 수 있었으며, reverse transcriptase-polymerase chain reaction을 통해서 이를 확인하였다. 본 실험 결과는 종자 특이 발현 프로모터를 발굴하거나 특정 대사 기작 연구에 관여하는 유전자 발현 양상을 광범위하게 살펴봄으로써 좀 더 심도 있는 연구를 할 수 있는 기초자료를 제공하는데 많은 도움이 될 거라 사료된다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제32권1호
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• pp.64-72
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• 1989

Near full length cDNA clones encoding the rice seed storage protein, prolamine, were isolated and divided into two homology classes based on cross-hybridization and DNA sequencing analysis. These cDNA clones contain a single open reading frame encoding a putative rice prolamine precursor(M.W.=17,200) possessing atypical 14 amino acid signal peptide. Clones of these two homology classes diverge mainly by insertions/deletions of short nucleotide stretches and point mutations. The deduced primary structures of both types of prolamine polypeptides are devoid of any major tandem repetitive sequences, a feature prevalent in other cereal prolamines. No significant homology teas detected between the rice prolamine and other cereal prolamines, indicating that the rice gene evolved from a different ancestor that gave rise to other cereal prolamine genes. Developing wheat and rice endosperms were examined using ultrathin sections prepared from tissues harvested at various days after flowering. By immunocytochemical localization techniques, wheat prolamines are localized within vesicles from Golgi apparatus and in homogeneous regions of protein bodies. The involvement of the goli apparatus in the packaging of wheat prolamines into protein bodies indicates a pathway which differs from the mode of other cereal prolamines and resembles the mechanism employed for the storage of rice glutelin and legume globulins.

• Plant Biotechnology Reports
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• 제3권2호
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• pp.111-126
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• 2009

MicroRNAs (miRNAs) are endogenous, non-coding, small RNA molecules consisting of 21-24 nucleotides (nts) that regulate target genes at the posttranscriptional level in plants and animals. In plants, miRNAs negatively regulate target mRNAs containing a highly complementary sequence by either mRNA cleavage or translational repression. MiRNAs are processed from single-stranded precursors containing stem-loop structures by a Dicer-like enzyme and are loaded into silencing complexes, where they act on target mRNAs. Although plant miRNAs were first reported in Arabidopsis 10 years later than animal miRNAs, numerous miRNAs have since been identified from various land plants ranging from mosses to flowering plants, and their roles in diverse aspects of plant developmental processes have been characterized. Furthermore, most of the annotated plant miRNAs are evolutionarily conserved in various plants. In particular, recent functional studies using Arabidopsis mutants have contributed a great deal of information towards establishing a framework for understanding miRNA biogenesis and functional roles. Extensive appraisal of miRNA-directed regulation during a wide array of plant development and plant responses to environmental conditions has confirmed the versatile roles of miRNAs as a key component of plant molecular biology.

• 한국식물학회:학술대회논문집
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• 한국식물학회 1998년도 The 12th Symposium on Plant Biotechnology Vol.12
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• pp.79-82
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• 1998

White and blue/white varieties of Torenia hybrida cv. Summerwave (SWB) were successfully obtained from the blue variety of by cosuppressing gene expression of two of the enzymes involved in anthocyanin biosynthesis; chalcone synthase (CHS) and dihydroflavonol 4-reductase (DFR). Such molecular brceding is the only precise and efficient way to widen the flower color variation of SWB due to its male and female sterility. Flower color and the degree of suppression varies depending on the transgenic lines. The dorsal and ventral petal lobes and corolla tube consistently lose anthocyanins prior to lateral petal lobes. A pink variety was also obtained by cosuppressing the flavonoid 3`5`-hydroxylase (F3`5`H) gene. Yellow torenia was obtained from T-33, an in-house cultivar that contained both carotenoids and anthocyanins, by blockage of anthocyanin biosynthesis with cosuppressing CHS or DFR genes.

• 한국자원식물학회지
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• 제36권4호
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• pp.369-380
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• 2023

두류는 식량으로서 중요한 자원 중의 하나로 유용한 형질을 이용하여 장기적인 먹거리의 소재로 개발 및 활용하고 있다. 그런데 형질은 작물의 다양성과 관련하여 유전적 혹은 환경적 요인에 따라 형질 변이가 발생하기 때문에 유용한 형질의 장기적인 활용을 위해서는 유전적으로 장기적인 유지가 가능한 유전력이 높은 형질을 선발하는 것이 중요하다. 그러나 유전력의 추정은 복잡한 세대증식의 설계와 재배시간, 농업노동력 공급 등에 필요한 많은 시간과 비용이 소요되기 때문에 이를 해결할 수 있는 대안이 요구된다. 본 연구에서는 두류 6종에 대한 형태적 형질과 엽록체의 총455개 유전자의 계통 분류학적 차이를 통계적으로 상호 비교하여 형질에 대한 유전력을 추정하였다. 그 결과로 개화일수, 협당 립수, 조지방이 유의수준 0.05 이하(P-value≤0.05)에서 상관관계가 있는 유전자가 각각 62.86%, 69.45%, 57.14%로 높은 상관성을 보였고, 생육일수는 유의수준 0.1 이하에서 62.42%로 상관성을 보임으로써 환경적 영향보다 유전적 영향에 의한 변이가 더 크게 작용할 것으로 예상된다. 반면 성숙일수, 100립중, 조단백질, 조섬유, 식이섬유 함량에 대한 변이는 유의수준 0.05이하에서 상관성이 있는 유전자가 평균 11.82%로 환경적 변화영향이 더 클 것으로 추정되었다. 이 가운데 성숙일수와 100립중은 기존의 연구와는 다른 결과를 보였는데 이는 재배환경, 인간활동(농약, 비료 사용 등)과 같은 환경적 영향 뿐만아니라 유전력과 유전적 진전과의 관계에 따른 상위적, 상가적 유전자의 복잡한 영향으로 인하여 다른 연구결과가 나타났을 것으로 판단된다. 비록 엽록체 유전자 정보를 이용한 유전력 추정이 다소 미흡하지만 향 후에 단일염기다형성의 활용, 낮은 계통발생 신호의 보완을 위한 미토콘드리아 유전체 정보, 핵DNA 유전자 정보 등을 활용하고, 실제 조사결과와의 비교검정을 통한 보완이 이루어진다면 유전력 추정을 통한 신품종 개발 및 우수자원 선발과 육종기술 등과 같이 농업유전자원의 보존, 관리, 재배, 증식 등 광범위한 농업분야의 발전에 크게 기여할 수 있을 것이다.

• 한국작물학회지
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• 제66권1호
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• pp.37-71
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• 2021

본 연구에서는 유채 두 계통에 0℃ 이하의 저온 스트레스를 처리하고 이에 따른 proline 함량 및 생존율 변화를 확인하고 이에 따른 저온에서의 유전자 발현 변화를 비교 분석하기 위해 수행되었으며, 결과는 다음과 같다. 1. 0℃ 이하의 저온 스트레스 처리 전 저온 순화 후 유채 'J8634-B-30' 계통에서 proline 함량이 2.02 mM/g FW로 증가하여 처리 전보다 8.7배 증가하였으며, 'EMS26' 계통에서는 0℃ 이하의 저온 스트레스 처리로 인한 proline 함량 변화를 보이지 않았다. 2. 저온 순화 전후 유채 두 계통의 전사체를 분석한 결과, 'J8634-B-30' 계통의 DEG는 발현이 유도된 DEG가 2,784개로, 발현이 억제된 DEG 2,299개보다 많았으며, 'EMS 26' 계통에서는 발현이 유도된 DEG가 2,199개로 발현이 억제된 DEG 3,632개로 적었다. 3. 저온 스트레스 처리에 의한 유채 두 계통의 상위 100개 DEG를 분석한 결과, 'J8634-B-30' 계통에서는 flowering-promoting factor (BnaA10g21640D) 유전자가 강하게 발현되었으며, 특히 proline 생합성 관련 유전자의 발현이 강하게 유도되었다. 'EMS26' 계통의 DEG에서는 식물체 생장과 관련된 유전자가 발현이 억제되었다. 4. 'J8634-B-30' 계통에서는 proline 생합성 관련 P5CSA(BnaA04g22810D, BnaC04g46630D) 유전자의 발현이 유도되었으며, proline 이화작용 관련 PDH (BnaAnng 37880D, BnaC04g31100D) 유전자 발현이 억제되어, 저온 처리에 의한 proline 함량 이 증가한 것으로 판단된다. 5. 저온 반응 관련 생리반응 경로 유전자 중 ABA 호르몬 수용체 PYL5 (BnaAnng40650D), PYL9 (BnaA07g38130D, BnaC06g17940D)는 'J8634-B-30' 계통에서만 발현이 유도되었다. 또한, ICE-CBF-COR 신호 회로 중 원형질막 안정화에 관여하는 COR413 유전자(BnaA08g15470D, BnaC03g61740D)에서도 'J8634-B-30' 계통에서만 발현이 유도되었다. 6. 이러한 저온 스트레스 반응과 관련된 유전자 발현 차이는 초기 저온 처리 후 두 유채 계통의 스트레스 반응에 관여했을 것으로 판단되며, 특이적인 발현 양상을 보인 유전자에 대해 향후 추가적인 기능을 분석하여 내동성 유채 품종 개발에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국작물학회지
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• 제54권2호
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• pp.210-217
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• 2009

본 연구에서 실행한 LM 벼의 화분비산 연구는 non-LM벼와 잡초성 벼의 의도치 않은 교잡은 경작지의 생태계에 문제를 야기할 기능성이 커지고 있다. 본 연구는 이를 예방하기 위한 벼의 이격거리 설정을 위하여 수행하였다. 1. 벼의 개화기간의 개화시간$(10:00{\sim}14:00)$의 주풍은 남풍이었으며, 시간대별 풍속은 $0.94{\sim}1.77$ m/s이었다. 2. 개화기는 LM벼와 Wild벼가 일치하는 기간은 8일이였으며, LM벼와 Wild벼의 최성기는 4일의 차이가 있다. 3. LM벼의 화분이 non-LM벼보다 유의하게 작게 조사되었다. 4. 화분채집량은 위가 노출된 슬라이드 글라스가 위가 덮인 슬라이드 글래스 보다 많았으며 LM벼가 Wild벼보다 비산량이 많았다. 5. 벼 화분의 비산은 오전 10시부터 오후 2시까지 대부분 이루어졌다. 6. 거리에 따른 화분비산량은 1 m까지는 급격히 감소하였으며 2 m이상에서는 서서히 감소하는 전형적인 지수함수를 나타냈으며, 3 m이상에서는 거의 발견되지 않았다.

• 한국작물학회지
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• 제65권4호
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• pp.365-376
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• 2020

미성숙배를 이용한 조직배양은 높은 재분화율로 인하여 밀 형질전환에 적용하기 위한 가장 좋은 방법이지만 매우 한정적인 수집시기와 생육조건으로 인해 이용하기 위한 시간의 제한과 많은 노동력이 집약되어있다. 따라서 안정적이고 지속적인 미성숙배 수집을 위해 스피드 브리딩 조건을 이용하여 출수가 촉진된 밀 이삭을 이용한 미성숙배 조직배양의 효율을 검정하였고, 연구결과는 다음과 같다. 1. 스피드 브리딩 조건의 출수기는 정상조건과 비교하여 36일에서 54일까지 단축되었으며, 개화 후 11일 된 영과에서 수집된 미성숙배 조직배양의 재분화율과 소식물체 출현 비율은 정상조건과 비교하여 유의한 차이가 없다는 것을 확인하였다. 2. 두 배양 조건에서 항산화 효소 활성 분석 결과 차이가 나타나지 않았으며, 연관 표지 유전자 발현 검정을 통하여 일장과 세포분열과의 관계를 검정하여 스피드 브리딩 조건에서 수집된 이삭의 안정성을 검정하였다. 3. 본 연구 결과는 스피드 브리딩 조건을 활용한 미성숙배 조직배양에 활용될 것이며 관련 유전자 발현 및 항산화 활성 검정 결과를 통해 검증된 안정적 미성숙배는 밀 형질전환 기술 개발에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.