• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2006년도 한국약용작물학회 공동춘계학술발표회
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• pp.348-349
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• 2006

• Plant Breeding and Biotechnology
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• 제6권4호
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• pp.413-425
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• 2018

A previous work developed and identified a new omega-5 gliadin deficient wheat line named O-free by crossing Keumkang and Olgeuru, which is nutritionally quite meaningful in that omega-5 gliadin is one of the known wheat allergens. To verify the characteristics of the O-free, we performed RNA sequencing (RNAseq) analysis of the O-free and the two parent lines (Keumkang and Olgeuru). The results of the similarity analysis with the ESTs for gliadins and glutenins showed that the O-free ESTs had no similarity with the omega-5 gliadin sequences but had similarity to other gliadins and glutenins. Furthermore, mapping results between the raw RNAseq data from the O-free and the omega-5 gliadin sequence showed a clear deletion of the N-terminal sequences which are an important signature of omega-5 gliadin. We also designed specific PCR primers that could identify omega-5 gliadin in the genomic DNA. The results showed that no omega-5 gliadin fragments were detected in the O-free. According to these results, we confirmed that the deficiency of omega-5 gliadin in the O-free is not caused by post-transcriptional or post-translational regulations such as epigenetic phenomena but by a simple deletion in the chromosome. Furthermore, we showed that the low-molecular weight glutenin subunit (LMW-GS) gene in the O-free had a single nucleotide polymorphism (SNP) causing a premature stop codon, resulting in a truncated polypeptide. We expect that the O-free line may serve as an excellent source of wheat that could prevail in the hypo-allergen wheat market, which has recently gained interest world-wide.

• 생명과학회지
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• 제26권10호
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• pp.1121-1129
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• 2016

밀의 고분자 글루테닌 서브유닛[high molecular-weight glutenin subunit (HMW-GS)]은 밀가루의 성질을 결정하는데 가장 중요한 요소이며 가공적성을 나타내는데 중요한 역할을 수행한다. 우리는 Agrobacterium 동시 형질전환법을 이용하여 한국 밀 품종인 ‘조경’으로부터 밀 HMW-GS을 암호화하는 TaGlu-Ax1 유전자를 가지는 marker-free 형질전환 벼를 생산하였다. TaGlu-Ax1 유전자의 종자 특이적 발현을 위하여 밀에서 존재하는 TaGlu-Bx7 유전자의 자체 프로모터를 벡터 내에 삽입하였다. 동시 접종을 위해서 오직 TaGlu-Ax1 유전자와 hygromycin phosphotransferase II (HPTII) 저항성 유전자만으로 구성된 두 종류의 발현 카세트를 독립적으로 Agrobacterium EHA105에 도입하였고, TaGlu-Ax1와 HPTII가 도입된 각각의 EHA105 Agrobacterium을 3:1 비율로 혼합하여 벼 캘러스에 접종하였다. 210개의 HPTII 저항성 형질전환체 중에서 벼 게놈에 TaGlu-Ax1과 HPTII가 모두 삽입된 20개의 형질전환 라인을 획득하였다. TaGlu-Ax1와 HPTII가 벼 게놈에 도입된 것을 Southern blot을 통해서 다시 확인하였다. 형질전환 벼 T₁ 세대의 종자에서 밀 TaGlu-Ax1 유전자가 전사와 번역되어 오직 TaGlu-Ax1만을 가지는 marker-free 식물체를 T₁세대에서 성공적으로 선발할 수 있었다. TaGlu-Ax1 유전자가 발현되는 marker-free 형질전환 식물체는 야생형(wild type)과의 표현형 차이는 없었다. 형질전환 벼의 쌀가루의 제빵적성을 비교하였을 때 TaGlu-Ax1 유전자만이 발현되어서는 제빵적성이 더 나아지지 않았다. 그러므로 더 많은 밀 고분자 및 저분자 글루테닌, 글리아딘의 유전자의 집적과 조합이 쌀가루 가공적성을 증진시키는데 필요하다. 결론적으로 TaGlu-Ax1 marker-free 형질전환 벼는 쌀가루 가공적성을 증진시키는데 좋은 재료로 사용될 것이다.

• 생명과학회지
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• 제23권11호
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• pp.1317-1324
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• 2013

고분자 글루테닌 서버유닛(high molecular-weight glutenin subunit, HMW-GS)은 밀의 가공적성을 결정하는데 중요한 역할을 수행한다. 우리는 Agrobacterium 동시 형질전환법을 이용하여 한국 밀 품종인 '조경'으로부터 밀 HMW-GS을 암호화하는 Glu-1Bx7 유전자를 가지는 marker-free 형질전환 벼를 생산하였다. Glu-1Bx7 유전자의 종자 특이적 발현을 위하여 밀 Glu-1Bx7 유전자 자체 프로모터를 벡터 내에 삽입하였다. 동시 접종을 위해서 오직 Glu-1Bx7 유전자와 hygromycin phosphotransferase II (HPTII) 저항성 유전자만으로 구성된 두 종류의 발현 카셋트를 독립적으로 Agrobacterium EHA105에 도입하였고, Glu-1Bx7와 HPTII가 도입된 각각의 EHA105 Agrobacterium 을 3:1 비율로 혼합하여 벼 캘러스에 접종하였다. 216개의 HPTII 저항성 형질전환체 중에서 벼 게놈에 Glu-1Bx7과 HPTII가 모두 삽입된 24개의 형질전환 라인을 획득하였다. Glu-1Bx7와 HPTII가 벼 게놈에 도입된 것을 Southern blot을 통해서 다시 확인하였다. 형질전환 벼 $T_1$ 세대의 종자에서 밀 Glu-1Bx7 유전자가 전사와 번역되어 오직 Glu-1Bx7만을 가지는 marker-free 식물체를 $T_1$ 세대에서 성공적으로 선발할 수 있었다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 추계학술대회
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• pp.249-249
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• 2017

• 생명과학회지
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• 제22권9호
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• pp.1152-1158
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• 2012

작물의 수확량이나 병 저항성을 증가시키는 형질전환 식물체 개발은 세계 식량 부족을 해결하는 좋은 방법이다. 하지만 항생제나 제초제의 사용은 형질전환 작물의 안전에 대해서 일반 사람들의 심각한 우려를 초래한다. 본 연구에서는, 아그로박테리움을 이용한 동시 형질전환 방법을 이용하여 한국의 밀 재배종인 '조경밀'의 유전자인, 고분자 글루테닌 서브유닛[high molecular-weight glutenin subunit (HMW-GS)] $D{\times}5$가 삽입된 마커프리 형질전환벼를 개발하였다. 각각 $D{\times}5$ 유전자와 하이그로마이신(HPTII) 저항성 유전자만으로 구성된 두 종류의 발현 카셋트(Two expression cassettes)를 독립적으로 아그로박테리움 EHA105에 도입하였고, $D{\times}5$와 HPTII가 도입된 각각의 EHA105 아그로박테리움을 3:1 비율로 혼합하여 벼 캘러스에 접종하였다. 66개의 HPTII 저항성 형질전환체 중에서 벼 게놈에 $D{\times}5$와 HPTII가 모두 삽입된 2개의 형질전환 라인을 획득하였다. $D{\times}5$와 HPTII가 벼 게놈에 도입된 것을 Southern blot을 통해서 다시 확인하였다. 또한, semi-quantitative RT-PCR을 통해 형질전환벼 $T_1$ 세대 종자의 밀 $D{\times}5$ 전사여부를 확인하였고 결국, $D{\times}5$ 유전자만을 가지는 마커프리 형질전환벼를 $T_1$ 세대에서 선발할 수 있었다. 본 연구 결과는 두 종류의 발현 카셋트를 사용한 아그로박테리움 동시 접종 시스템이 마커프리 형질전환벼를 생산하기 위한 효과적인 전략이 될 수 있음을 보여준다.

• 한국육종학회지
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• 제42권5호
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• pp.547-554
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• 2010

미성숙 종자로부터 추출된 전체 RNA를 이용하여 합성한 cDNA와 LMW-GS 특이 프라이머세트를 이용하여 43개의 LMW-GS 유전자를 분리하였다. 각각의 유추 아미노산은 상동성이 높은 20개의 시그널 펩타이드, N-말단 영역, 반복서열영역 그리고 C-말단 영역을 가지며 C-말단 영역에 분자내 혹은 분자간 이황화 결합을 형성하는 전형적인 8개의 시스테인을 가지고 있었다. 이들 시스테인의 위치는 첫번째, 일곱번째를 제외하고는 보존되어 있었다. Ikeda 분류법과 비교할 경우, 이들은 각각 그룹 1, 2, 3 또는 4, 5, 7, 10(이중 그룹 2와 5가 가장 많음) 그리고 11에 속하며 그룹 6, 8, 9 그리고 12에 속한 단백질은 탐지되지 않았다. 이들 43개 LMW-GS 유전자들을 Lasergene Version 7.0을 이용하여 DNA 염기서열 수준에서 계통도를 분석한 결과 Ikeda 그룹의 분류법과 일치하였다. 단백질 수준에서 LMW-GS들을 확인하기 위해 2DE로 이들 단백질을 분리하여 이들의 N-말단 아미노산 서열을 분석하였다. 7개 스팟의 N-말단 아미노산 서열을 확인할 수 있었고 이중 2개는 N-말단 아미노산 서열이 세린으로 시작하는 LMW-s 타입이었고 5개는 N-말단 아미노산 서열이 메티오닌으로 시작하는 LMW-m 타입이었다. 이들 서열은 Ikeda 그룹의 분류법에 따르면 그룹 1, 2, 3, 3/4, 5 그리고 10이었다. 이들 LMW-GS 단백질 중 2개는 Glu-D3 그리고 3개는 Glu-B3에 의해 encoding 되었고 나머지는 확인이 불가능 하였다. 그룹 6, 7, 8, 9, 11, 그리고 12의 스팟은 확인할 수 없었다. N-말단 아미노산 서열들과 클로닝된 LMW-GS 유전자군을 비교해 보면 그룹 1, 2, 3/4, 5 그리고 10이 모두 유전자와 단백질 수준에서 존재하고 있음을 확인하였다. 본 연구는 다양한 LMW-GS 유전자들을 분리, 동정하였고 이들의 해당 단백질을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 밀가루 품질 향상을 위한 육종 프로그램에 도움이 될 것이다.

• 한국작물학회지
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• 제67권2호
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• pp.111-120
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• 2022

국내외 유전자원을 이용하여 HMW-GS 조성과 농업 특성이 밀가루 품질에 미치는 영향을 평가하였다. 1. 국내 자원의 HMW-GS 조성은 Glu-A1c와 Glu-A1b, Glu-B1b, Glu-D1f가 가장 많았고, Glu-B1i 또는 Glu-B1al을 가진 자원은 각 1개로 적었다. 외국 자원은 각 loci 별로 Glu-A1a, Glu-B1c, Glu-D1d가 가장 많았고, Glu-B1에서는 Glu-B1i가 두번째로 많았다. 2. 국내자원은 도입자원에 비해 출수일수가 짧고 성숙일수가 길며, 글루텐 인덱스, 믹소그래프 반죽 강도(MPV 및 MPW)가 높은 반면, Glu-1 점수와 반죽시간, 반죽 안정성(MTxW)이 낮았다. 3. HMW-GS 조성과 품질 특성 간 관계를 분석한 결과 단백질 함량과 글루텐 함량은 Glu-B1i에서 가장 높았다. 글루텐 인덱스, 침전가, 믹소그래프 반죽시간, 반죽 안정성(MTxW)은 모두 공통적으로 Glu-B1의 Glu-B1i와 Glu-B1al에서 높게 나타났다. 반죽시간과 반죽 안정성(MTxW)은 Glu-A1a와 Glu-A1b, Glu-D1d에서도 높았다. 4. 농업 형질과 품질 특성의 상관관계를 분석한 결과 단백질 함량, 글루텐 인덱스, 침전가, 반죽 강도(MPV 및 MPW)는 공통적으로 출수일수와는 부의 상관, 성숙일수와는 정의 상관을 나타내었다. 이를 통해 국내 자원의 빠른 출수기와 충분한 성숙일수를 유지하면서 도입 자원이 가진 Glu-B1i, Glu-B1al, Glu-D1d 등의 유용한 HMW-GS 조성을 도입하면 고품질 밀 품종을 육성하는 데 도움이 될 것으로 생각된다.

• 한국작물학회지
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• 제50권5호
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• pp.346-355
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• 2005

To investigate the application of biochemical markers' and small-sample methods using whole-wheat flours for screening in early generation in Korean wheat breeding system, 74 Korean wheats, including cultivars, local breeding lines and experimental lines, were analyzed. Seed storage protein and amylose contents of grains were evaluated. Biochemical makers, including granule bound starch synthase (GBSS), high molecular weigh glutenin subunits (HMW-GS) and friabilin were also evaluated by using one-dimensional sodium dodecyl sulfate-polyacryla-mide gel electrophoresis with a single kernel. The small­sample methods, including modified SDS-sedimentation test (MST), micro-alkaline water retention capacity (AWRC) and whole-wheat flour swelling volume (WSV) were also tested in this study. Protein content, MST and AWRC was $11.0 - 15.8\%$, 2.7 - 26.2 ml and $71.9 - 109.7\%$, respectively. Apparent and total amylose content and WSV was $20.6 - 25.0\%$, $26.1 - 32.4\%$ and 9.0 - 16.9 ml, respectively. There were highly significant correlations between MST and AWRC (r=0.592, P<0.001), but Korean wheats showed no significant difference in protein content, amylose content and small-sample methods. In the biochemical markers, Korean wheats contained all three GBSS encoded by Wx loci, except for Suwon 252. Korean wheats showed the high frequency ($58.1\%$) of 1Dx2.2 + 1Dy12 subunits of HMW-GS. Friabilin band was present in 46 lines ($62.2\%$) and absent in 28 lines ($37.8\%$). Friabilin-absence lines showed the higher MST (14.9 ml) and AWRC ($92.1\%$) value than friabilin-presence lines (8.5 ml and $82.4\%$, respectively).

• 한국작물학회지
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• 제47권1호
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• pp.1-12
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• 2002

Flour characteristics of Korean winter wheat grown in Suwon in 1997 and 1998, and in Suwon and Deokso in 1998 were evaluated. Korean winter wheat cultivars were significantly influenced by years and locations in flour properties such as ash content, protein content, damaged starch content, starch swelling volume and power. Protein content was highly correlated with starch damage and alkaline water retention capacity. There were highly significant correlations between mixing time of mixograph and SDS sedimentation volume. Swelling properties of flour and starch were highly correlated with pasting properties of flour and starch, respectively. Compared to commercial flours for baking, Alchanmil, Gobunmil, Keumkangmil and Tapdongmil showed similar protein content, SOS sedimentation volume and mixograph mixing time. Eunpamil, Geurumil, Olgeurumil, Suwon 258, Suwon 261, Suwon 265, Suwon 275, Suwon 276, Suwon 277, Suwon 278 and Urimil had similar values to commercial noodle flours in SDS sedimentation volume. Alchanmil, Olgeurumil, Suwon 274, Suwon 275, Suwon 276 and Urimil showed higher swelling and pasting properties than the others. Chokwang, Olgeurumil, Suwon 277 and Urimil were similar to commercial cookie flours. Friabilin-absence lines showed higher protein content and starch damage than those of friabilin-presence lines. Absence lines of 1D$\times$2.2 + 1Dy12 subunit in high molecular weight glutenin subunits showed higher SDS sedimentation volume and mixing time of mixograph than those of presence lines.