• Journal of Plant Biotechnology
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• 제44권1호
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• pp.89-96
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• 2017

CRISPR/Cas9 기술은 생명공학을 활용한 신품종 작물육성에 있어 패러다임 변혁을 가져다 줄 핵심 기반기술이다. 본 연구에서는 CRISPR/Cas9를 이용하여 유전자편집기술을 기존에 알려진 방법보다 쉽고 정확하게 실험 할 수 있도록 sgRNA 디자인, 벡터구축, 형질전환체 육성 및 분석 등을 자세히 기술하였다. sgRNA는 http://www.rgenome.net/ 사이트에서 NGG 영역을 중심으로 하여 target-up: 5'-ggcaGNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN-3'과 target-down: 5'-aaacNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNC-3'의 올리고를 디자인하였다. 식물형질전환용 벡터는 pPZP-Cas9-RGEN을 기본으로 하였으며, sgRNA의 프로모터는 OsU3를 이용하여 pPZP::35S::Cas9::PinII-OsU3::sgRNA::Bar-Gen 순으로 구축하였다. 형질전환체의 육성은 단기형질전환 Agrobacterium 법을 사용하였으며 재분화 식물체를 얻는데48일 정도 소요되었다. 형질전환체 유무는 genomic PCR 분석으로 single copy 선발은 TaqMan PCR로 분석하였다. 정밀유전자편집 식물체는 T1 세대에서 T-DNA 삽입되지 않은 식물체를 Bar-strip에 의해 선발하였다. 선발된 식물체의 sgRNA 영역의 염기배열 조사에 의해 유전자 편집 식물체를 육성하였다. 따라서 본 연구에서 CRISPR/Cas9 system에 의한 정밀유전자편집 기술을 이용하여 보다 빠르고 쉽고 경제적으로 유전자가 편집된 개체를 확보할 수 있었다. 본 실험에서 확립된 system은 상업용 식물 계통육성에 이용 가능하여 육종적 가치가 매우 클 것으로 사료된다.

• 한국버섯학회지
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• 제14권3호
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• pp.81-89
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• 2016

양송이버섯(Agaricus bisporus)은 세계에서 가장 많이 소비되는 버섯이며, 서구화된 식습관의 확대로 인해 국내의 소비량도 최근 증가하고 있는 추세이다. 양송이버섯 품종은 2000년 이전에는 해외품종을 도입하여 사용하였으며, 최근 교잡에 의한 국산 품종의 개발이 시작되었다. 하지만 여전히 다른 버섯품목에 비해 품종의 수가 적은 실정이다. 배양온도별 균사생장속도는 25>20>15>30>$10^{\circ}C$ 순으로 균사생장이 우수한 것으로 확인되었으며, 최근 육성된 국내육성종들은 과거부터 수집된 종에 비해 균사생장이 우수한 그룹에 속하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 ASI1338계통은 균사생장이 우수한 범위가 넓은 계통임을 확인 할 수 있었다. 세균성갈색무늬병 저항성 검증결과 ASI1007, ASI1085, ASI1310, ASI1339 저항성이 강한 계통이었으며, ASI1053, ASI1103, ASI1140, ASI1146, ASI1177, ASI1183, ASI1195, ASI1321, ASI1331, ASI1336 저항성이 상대적으로 약한 계통임을 확인할 수 있었다. 양송이버섯 수집자원의 평균 초발이 일수는 16.5일, 평균수확일수는 5.7일, 평균 수확량은 142.7 g/2 kg bag이었다. 각 특성들의 상관관계를 분석한 결과 균사생장속도는 10, 15, 20, $25^{\circ}C$는 서로 높은 상관성을 보이며 균사가 생장하였으나, $30^{\circ}C$에서는 다른 온도의 생장결과와 상관성이 낮아졌다. 수확량은 초발이일수, 수확일수와 상관관계가 높았다.

• 한국작물학회지
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• 제48권6호
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• pp.419-423
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• 2003

우리나라 자포니카 품종의 흰잎마름병 저항성 유전자와 연관된 마커를 탐색하기 위하여, 밀양121호, 밀양123호 및 HB10624-AC5 등을 교배친으로 한 두 조합의 약배양 계통을 재료로 흰잎마름병 저항성 유전자(Xa-1 and Xa-3)와 DNA 마커간의 연관분석을 통하여 유전자 지도를 작성하고자 수행하였던 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. $\textrm{K}_1$ 균주에 대한 흰잎마름병 저항성 검정결과, 밀양121호/HRl1650-1-4-2에서는 저항성과 감수성이 1:1로 분리하였으며, 밀양123호/HR10624-AC5 조합의 $\textrm{K}_1$ 및 $\textrm{K}_3$ 균주에 대한 검정결과는 각각 3:1과 1:1로 분리하여 이론치에 합당하였다. 2. 교배친에 대하여 DraI. HindIII, EcoRI, EcoRV, PstI등 5가지 제한효소에 대한 다형현상을 검정한 결과, RZ590, RG303, RZ536 등 3개의 마커가 다형현상을 나타내었다. 3. 흰잎마름병 포장저항성 검정결과와 RFLP 마커와의 연관분석 결과 Xa-1 유전자는 RZ590과 4번 염색체 상에서 3.1$\times$1.5 cM으로 연관되어 있었으며, Xa-3 유전자는 Rz536 및 RG303과 11번 염색체 상에서 각각 7.6$\times$2.3 및 16.0$\times$3.2 cM으로 연관되어 있었다. 4. 11번 염색체 상에서 Xa-3와 Rz536 및 RG303은 "Xa-3-RZ536-RG303" 순으로 위치하였다.순으로 위치하였다.

• 생명과학회지
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• 제18권7호
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• pp.1019-1022
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• 2008

박과 작물 4종(오이, 수박, 참외, 수세미)에 대한 핵형분석 연구를 수행하였다. 염색체 조성은 모두 이배체로 염색체 수와 형태적 특징에 있어서 종에 따라 차이를 나타냈다. 오이의 핵형은 2n=14=14m, 수박은 2n=22=22m으로 2번 염색체가 부수체를 지니며, 참외는 2n=24=18m+6sm으로 7번 염색체가 부수체를 지니고 있었다. 수세미는 2n=26=26m으로 1번 염색체가 부수체를 지니고 있었다. 핵형분석 결과 종에 따라 특징적인 염색체 수와 조정을 나타내었으며 종간 게놈 구성의 정보에 따른 박과 작물 육종화 작업의 기초 자료를 제공할 수 있으리라 본다.

• 한국작물학회지
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• 제65권4호
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• pp.386-398
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• 2020

밀은 세계 3대 작물 중 하나이고, 전 세계 인구가 소비하는 영양 칼로리의 20%를 담당하는 등 중요한 식량작물이지만 이질 6배체의 복잡한 염색체와 약 16 Gb의 방대한 유전체 크기로 인해 다른 작물들에 비해 분자생물학 및 생명공학연구가 많이 부족한 상황이다. 최근 최신의 차세대염기서열분석법에 의한 밀 유전체 분석이 이루어져 유용한 유전자를 쉽게 얻을 수 있게 되어 여러 방면에서 밀 생명공학연구가 가속화 되고 있다. 본 리뷰에서는 밀의 유전자의 기능을 밝혀 새로운 기능의 생명공학 밀을 육성하는데 필수 불가결한 기술인 밀 형질전환에 대해 상세히 기술하였다. 또한 밀 생명공학기술과 형질전환에 의해 전통육종에 의해 해결하기 어려운 식물병, 비생물학적 스트레스 및 밀 관련 질환을 극복하기 위한 최신의 연구 결과에 대해 서술하였다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제26권1호
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• pp.1-8
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• 2006

조사료로서 소화율을 향상시킨 신품종 형질 전환 오차드그래스를 개발할 목적으로 lignin 합성경로에 있어서 중요한 효소 유전자 중의 하나인 COMT 유전자를 cloning하여 그 특성을 해명하였다. 오차드그래스의 COMT 유전자는 식물체의 전 조직에서 발현되고 있었으며, 특히 줄기와 뿌리조직에서 높은 발현량을 나타냄으로서 목질화에 크게 관여하는 lignin 생합성 유전자일 것으로 판단되었다. Dgcomt 유전자의 발현을 억제시킨 형질전환 오차드그래스를 개발하기 위하여 Dgcomt 유전자를 RNAi 발현벡터에 도입한 후, Agrobacterium 형질전환시스템을 이용하여 오차드그래스에 도입하였다. PCR, Southern 및 Northern 분석 결과 RNAi 발현벡터가 genome에 도입되었으며, Dgcomt 유전자의 발현이 상당한 수준으로 저하되었음을 확인하였다. Dgcomt 유전자의 발현억제는 식물체의 목질화와 더불어 증가되는 lignin의 축적량을 감소시킬 것으로 기대되며 향후 소화율이 증가된 고품질 신품종 목초의 개발에 유용하게 활용될 것으로 판단된다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제28권4호
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• pp.273-280
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• 2008

레드 톱 밴트그래스의 성숙종자로부터 최적조직배양조건을 확립하기 위하여 종자로부터 배발생 캘러스 유도 및 식물체 재분화 체계를 확립하였다. 종자로부터 배발생 캘러스 유도시 첨가되는 auxin으로는 2,4-D가 가장 효율적이었으며, 2 mg/L의 2,4-D가 첨가된 MS 배지에서 가장 높은 빈도로 배발생 캘러스가 유도되었다. 배발생 켈러스로부터 식물체 재분화는 0.5mg/L의 2,4-D와 2 mg/L의 BA가 첨가된 N6 배지에서 배양했을 때 64.4%의 높은 재분화율을 나타내었다. 본 연구를 통하여 확립된 성숙종자로부터의 고효율 재분화 시스템은 유전자 형질전환기술을 이용한 신품종 분자육종기술개발에 유용하게 이용 될 수 있을 것이다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제42권4호
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• pp.290-297
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• 2015

배나무는 원산지와 분화방향에 따라 유럽, 미국, 호주 등에서 주로 재배되는 서양배와 중국, 일본, 한국 등 동남 아시아 지역을 중심으로 분포 및 재배되고 있는 동양배로 구분된다. 17개의 기본염색체를 가진 배나무는 대부분 이배성(2n=2x=34)이며, 단일 S 유전자좌에 의해 조절되는 자가불화합성과 과수 작물의 주요 특징인 유년성으로 인해 유전 연구 및 정밀한 품종 육성에 큰 제한을 받고 있다. 배나무속 식물의 유전연구는 분자생물학 관련 기술의 발달로 다양한 형태의 분자 표지의 개발이 이루어짐과 동시에 유연관계분석, 유전자지도작성, QTL 분석과 같은 다양한 유전연구에 활발히 이용되었다. 또한 배나무의 유전자지도는 병 저항성이나 다양한 유용형질과 연관된 QTL 확인을 위한 연구로 이어지고 있다. 대량 병렬 반응 및 다중처리를 토대로 획기적인 염기서열 분석 비용의 감소를 이뤄낸 NGS 기술은 대용량, 고효율, 저비용으로 식물 유전체 해독을 가능하게 하여, 중국배 'Danshansuli'와 유럽배 'Bartlett'에서 유전체 분석이 완료되었다. 최근 국내에서는 황금배, 청실리 및 미니배의 resequencing 및 GBS를 통한 SNP 탐색 등의 연구를 통해 화기, 숙기 당도 등 농업적으로 유용형질에 대한 게놈전체 연관분석을 수행하고 있다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제42권4호
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• pp.284-289
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• 2015

Powdery mildew (Podosphaera xanthii) commonly occurs in cultivated fields of melon (Cucumis melo L.). It inflicts a lot of damages. Therefore, breeding resistant lines is essential. Development of a resistant line by integrating resistance gene takes a long time. In addition, break down of developed resistance by generating new virulent fungus strains increases disease susceptibility. This phenomenon was related to races of powdery mildew. Therefore, it is important to develop a DNA marker to genetically analyze race-specific resistance genes of melon powdery mildew to breed resistant lines. To date, a total of 28 races of Podosphaera xanthii have been reported in the literature. In Japan, 10 races have been reported in the Ibaraki region. We developed a system to characterize the races of Podosphaera xanthii and confirmed eight out of those 10 races in the Ibaraki region. In Korea, only one race has been characterized to date. However, some different races were detected. Through genetic analysis of resistant lines and susceptible lines of powdery mildew, resistance genes of race1 (Pm-X, PXB, and Pm-R 1), race N1 (PXA), race 2 (Pm-w and Pm-R 2), race 3 (Pm-X3), and race 5 (Pm-X5 and Pm-R5) were identified in melon. These related genes of race 1, 3, N1, 5, and race 1, 2, 5 were located at linkage group II and V, respectively. In race 1, resistance gene was located in the linkage group XII. In addition, each race-specific marker related to specific resistance gene was developed. Using race information and race selection system obtained in this study, resistant line can be bred to develop resistant cultivar for several areas. Furthermore, this will make it more easily and economically to breed resistant lines by using selected markers.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제34권3호
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• pp.223-227
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• 2007

제주상사화의 잎 및 뿌리 조직으로부터 형성된 캘러스 및 구형 소자구로부터 효율적인 기내 식물체 재생체계를 확립하였다. 2,4-D가 첨가된 B5 배양배지에서 12주 배양 후 제주상사화의 잎 조직으로부터 백색의 구형 세포괴 및 캘러스가 동시에 발달하였으며 그 빈도는 32.1%이었다. 그러나 3 mg/L 이상의 고농도 2,4-D 처리구에서는 캘러스 형성빈도가 14%로 크게 감소하였으며 10 mg/L 2,4-D 처리구에서는 캘러스 형성이 전혀 이루어지지 않았다. 잎 조직과 달리 뿌리 절편의 경우 3 mg/L 2,4-D 처리구에서 캘러스 형성빈도가 36.1%로 가장 높았으며 BA 단독처리구나 2,4-D와 BA의 혼용처리구에서는 그 빈도가 감소하였다. 형성된 백색의 구형세포괴는 생장조절제가 첨가되지 않은 B5배지에 배양하면 소자구 발달 경로를 거쳐 소식물체로 발달이 이루어졌다. 소식물체는 생장조절제가 첨가되지 않은 1/2MS 기본배지로 옮겨 명배양한 결과, 약 배양 2주후부터 녹색의 잎이 신장되는 것을 관찰 하였으며 4주 후 뿌리 발달이 이루어지면서 정상적인 식물체로 발달하였다. 재생된 소식물체는 배양기내에서 순화과정을 통해 토양이식이 가능하였다. 본 연구에서 확립된 제주상사화의 식물체 재생체계는 제주상사화의 대량증식 수단은 물론, 유용 형질 도입을 통한 분자육종의 수단 및 유용 유전자원의 장기보전을 위한 초저온 보존 연구의 직접적인 연구소재로 활용이 가능할 것으로 예상된다.