• Journal of Plant Biotechnology
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• 제4권4호
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• pp.143-150
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• 2002

A strong oxidative stress-inducible peroxidase promoter (referred to as SWPA2 promoter) was cloned from tell cultures of sweetpotato (Ipomoea batatas) and characterized in transgenic tobacco cultured cells in terms of biotechnological applications. Employing a transient expression assay in tobacco protoplasts, with five different 5'-deletion mutants of the SWPA2 promoter fused to the $\beta$-glucuronidase (GUS) reporter gene, the 1314 bp deletion mutant showed approximately 30 times higher GUS expression than the CaMV 35S promoter. The expression of GUS activity in suspension cultures of transgenic cells derived from transgenic tobacco leaves containing the -1314 bp SWPA2 promoter-GUS fusion was strongly expressed following 15 days of subculture compared to other deletion mutants, suggesting that the 1314 bp SWPA2 promoter will be biotechnologically useful for the development of transgenic cell lines engineered to produce key pharmaceutical proteins. In this respect, we developed transgenic cell lines such as tobacco (Nicotiana tabacum L. BY-2), ginseng (Panax ginseng) and Siberian ginseng (Acanthopanax senticosus) using a SWPA2 promoter to produce a human lactoferrin (hLf) and characterized the hLf production in cultured cells. The hLf production monitored by ELISA analysis in transgenic BY-2 cells was directly increased proportional to cell growth and reached a maximal level (up to 4.3% of total soluble protein) at the stationary phase in suspension cultures. The SWPA2 promoter should result in higher productivity and increased applications of plant cultured cells for the production of high-value recombinant proteins.

• 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.

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

Oxidative stress derived from reactive oxygen species (ROS) is one of the major damaging factors in plants exposed to environmental stress. In order to develop the platform technology to solve the global food and environmental problems in the 21s1 century, we focus on the understanding of the antioxidative mechanism in plant cells, the development of oxidative stress-inducible antioxidant genes, and the development of transgenic plants with enhanced tolerance to stress. In this report, we describe our recent results on industrial transgenic plants by the gene manipulation of antioxidant enzymes. Transgenic tobacco plants expressing both superoxide dismutase (SOD) and ascorbate peroxidase (APX) in chloroplasts were developed and were evaluated their protection effects against stresses, suggesting that simultaneous overexpression of both SOD and APX in chloroplasts has synergistic effects to overcome the oxidative stress under unfavorable environments. Transgenic tobacco plants expressing a human dehydroascorbate reductase gene in chloroplasts were showed the protection against the oxidative stress in plants. Transgenic cucumber plants expressing high level of SOD in fruits were successfully generated to use the functional cosmetic purpose as a plant bioreactor. In addition, we developed a strong oxidative stress-inducible peroxidase promoter, SWPA2 from sweetpotato (Ipomoea batatas). We anticipate that SWPA2 promoter will be biotechnologically useful for the development of transgenic plants with enhanced tolerance to environmental stress and particularly transgenic cell lines engineered to produce key pharmaceutical proteins.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제31권2호
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• pp.175-178
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• 2004

Collagen에 의해 유도되는 류마티스 관절염을 저해하는 효과가 있는 인간 histone 단백질 Hl.5 (hHl.5)를 산화스트레스 유도성 SWPA2 프로모터에 연결하여 형질전환 담배(Nicotiana tabacum L. cv Bright Yellow-2) 배양세포주를 개발하였다. hH1.5 유전자는 Agrobacterium 매개 형질전환 방법으로 담배 BY-2 배양세포에 도입되었다. 형질전환 캘러스는 150mg/L kanamycin과 300mg/L claforan이 포함된 변형된 MS 선발배지에서 선발하여, PCR분석으로 hHl.5 유전자의 도입을 확인하였다. 형질전환 현탁배양세포에서 hH1.5 단백질의 발현은 northern 분석과 Western 분석으로 확인하였는데, 담배배양세포에서 재조합hHl.5 단백질 (42 kDa)은 인간의 것 (32 kDa)과는 다른 크기의 단백질이 확인되었다. 금후 재조합 hH1.5 단백질의 자세한 특성규명이 요구된다.

• 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.

• 한국식물생명공학회:학술대회논문집
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• 한국식물생명공학회 2003년도 추계학술대회 발표논문 초록집
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• pp.69-69
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• 2003

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제31권3호
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• pp.191-195
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• 2004

복합스트레스 내성 유전자 NDP kinase 2 유전자를 도입시킨 형질전환 감자를 개발하기 위하여 이 유전자를 산화스트레스에 의해 발현이 강하게 유도되는 SWPA2 프로모터 또는 enhanced CaMV 35S 프로모터에 연결한 벡터를 제작한 후 각각 Agrobacterium 매개로 형질전환 하였다. 기관발생 경로에 의해 kanamycin 저항성 식물체를 재분화 시킨 후 Southern 분석으로 외래 유전자가 안정적으로 감자 게놈내로 삽입되었음을 확인하였다. 형질전환 감자 식물체의 잎 조직을 대상으로 10 $\mu$M methyl viologen에 대한 내성 검정을 조사하여 산화스트레스 내성 형질전환 감자 식물체를 2 개체씩 선발하였다. 선발된 식물체는 건조, 고온 등의 여러 가지 환경스트레스 내성 분석을 실시할 예정이며 이로부터 복합재해에 내성을 지닌 감자 품종을 개발할 수 있을 것으로 기대한다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제45권4호
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• pp.364-368
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• 2018

R2R3 유형의 단백질인 IbMYB1 전사인자는 고구마의 뿌리에서 안토시아닌 생합성 과정을 조절하는 중요한 단백질이다. 선행연구에서 IbMYB1 유전자의 발현 증가를 통한 안토시아닌의 합성 증가가 담배, 애기장대 및 고구마의 저장뿌리에서 증명된 바 있다. 본 연구에서는 괴경(저장줄기) 특이적 PATATIN 프로모터와 산화스트레스 유도성 SWPA2 프로모터의 조절하에서 안토시아닌을 고함유하는 IbMYB1 유전자 과발현 형질전환 감자를 개발하여 그 특성을 분석하였다. PAT-IbMYB1 형질전환 식물체들은 대조구 식물체 및 SWPA2-IbMYB1 식물체 보다 높은 안토시아닌 함량을 괴경에서 나타내었다. 본 연구의 결과로서, IbMYB1의 과발현은 형질전환 기술을 이용한 특정 조직 특이적 안토시아닌 생산에 매우 좋은 개발 기술이 될 것으로 생각되는 바이다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제32권3호
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• pp.151-159
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• 2005

Injury caused by reactive oxygen species (ROS), known as oxidative stress, is one of the major damaging factors in plants exposed to environmental stress. Chloroplasts are specially sensitive to damage by ROS because electrons that escape from the photosynthetic electron transfer system are able to react with relatively high concentration of $O_2$ in chloroplasts. To cope with oxidative stress, plants have evolved an efficient ROS-scavenging enzymes such as superoxide dismutase (SOD) and ascorbate peroxidase (APX), and low molecular weight antioxidants including ascorbate, glutathione and phenolic compounds. To maintain the productivity of plants under the stress condition, it is possible to fortify the antioxidative mechanisms in the chloroplasts by manipulating the antioxidation genes. A powerful gene expression system with an appropriate promoter is key requisite for excellent stress-tolerant plants. We developed a strong oxidative stress-inducible peroxidase (SWPA2) promoter from cultured cells of sweetpotato (Ipomoea batatas) as an industrial platform technology to develop transgenic plants with enhanced tolerance to environmental stress. Recently, in order to develop transgenic sweetpotato (tv. Yulmi) and potato (Solanum tuberosum L. cv. Atlantic and Superior) plants with enhanced tolerance to multiple stress, the genes of both CuZnSOD and APX were expressed in chloroplasts under the control of an SWPA2 promoter (referred to SSA plants). As expected, SSA sweetpotato and potato plants showed enhanced tolerance to methyl viologen-mediated oxidative stress. In addition, SSA plants showed enhanced tolerance to multiple stresses such as temperature stress, drought and sulphur dioxide. Our results strongly suggested that the rational manipulation of antioxidative mechanism in chloroplasts will be applicable to the development of all plant species with enhanced tolerance to multiple environmental stresses to contribute in solving the global food and environmental problems in the 21st century.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제31권2호
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• pp.109-113
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• 2004

산화스트레스에 내성을 지닌 형질전환 감자 식물체를 개발하기 위하여 산화스트레스에 의해 발현이 강하게 유도되는 SWPA2 프로모터에 CuZnSOD와 APX 유전자가 엽록체에서 동시에 발현되도록 연결한 형질전환 벡터 (pSSA-K)를 제작한 후 Agrobacterium 매개로 형질전환 하였다. 기관 발생 경로에 의해 kanamycin 저항성 식물체를 재분화 시킨후 Southern 분석으로 외래 유전자가 안정적으로 감자 게놈내로 삽입되었음을 확인하였다. 형질전환 감자 식물체의 잎 조직에 10$\mu$M methyl viologen을 처리하여 산화스트레스 내성 검정을 조사한 결과 형질전환체는 MV에 대해 강한 내성을 지님을 확인하였다. 내성을 보인 개체 중에서 환경스트레스에 대한 내성 조사를 위하여 품종별로 2 개체씩 선발하였다. 선발된 식물체는 건조, 고온 등의 여러 가지 환경스트레스 내성검정에 이용될 것이며 향후 복합재해 내성 감자 품종이 개발될 수 있을 것으로 기대한다.