• The Plant Pathology Journal
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• 제34권5호
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• pp.403-411
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• 2018

This study takes strawberry-fruits as the test material and discusses the effect of Burkholderia contaminans B-1 on preventing postharvest diseases and inducing resistance-related substances in strawberry-fruits. Soaking and wound inoculating is performed to analyze the inhibitory effects of different treatment solutions on the gray mold of postharvest strawberry-fruits. The count of antagonistic bacteria colonies in the wound is found, and the dynamic growth of antagonistic bacteria and the pathogenic fungus is observed by electron microscopy. The results indicated that, either by soaking/wound-inoculating, the fermentation and suspension of antagonistic bacteria significantly reduced the incidence of postharvest diseases of strawberry-fruits. With wound inoculation, the inhibition rate of antagonist fermentation and suspension ($1{\times}10^{10}cfu/ml$) respectively reached 77.4% and 66.7%. It also led to a significant increase in the activity of resistance-related enzymes, i.e., phenylalanine ammonia lyase (PAL), 4-coumarate coenzyme A ligase (4CL), cinnamate-4-hydroxylase (C4H) and chalcone isomerase (CHI). On 1 d and 2 d post-treatment, the activity of 4CL was respectively 3.78 and 6.1 times of the control, and on 5 d, the activity of PAL was increased by 4.47 times the control. The treatment of antagonistic bacteria delayed the peaking of cinnamyl-alcohol dehydrogenase (CAD) activity and promoted the accumulation of lignin and total phenols. The antagonistic bacteria could be well colonized in the wounds. On 4-5 d post-inoculation, the count of colonies was $10^8$ times of that upon inoculation. Electronmicroscopy indicated that the antagonistic bacteria delayed the germination of pathogenic spores in the wounds, and inhibited further elongations of the mycelia.

• 원예과학기술지
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• 제34권5호
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• pp.665-676
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• 2016

본 연구에서는 기후변화로 인한 온도상승에 따른 과실 착색 불량 등의 문제를 해결하는데 필요한 기초자료를 제공하고자 고온에 의해 과피에서 발현되는 유전자들의 발현 양상 특성을 분석하였다. '하례조생'과 '부지화' 감귤 과실을 숙기 별로 수확하여 온도 조건(25, 30, $35^{\circ}C$)을 처리하고 당대사, 과피 착색, 세포벽 연화에 관련된 유전자들의 발현을 확인하였다. 유전자들은 '하례조생'과 '부지화'에서 각각 다른 양상으로 발현하였는데, beta-amylase(BMY), phenylalanine ammonia-lyase(PAL), chalcone synthase(CHS), flavanone 3-hydroxylase(F3H) 등의 유전자 발현은 대체적으로 유도되었고, polygalacturonase(PG) 유전자는 발현이 감소되는 경향이었다. '하례조생'은 과피 착색과 관련된 유전자인 CHS와 F3H는 성숙이 진행된 2-3단계에서 $25^{\circ}C$에 비해 고온에서 유전자 발현이 감소하였으며, PAL과 stilbene synthase(STS) 유전자는 $25^{\circ}C$에 비해 $30-35^{\circ}C$ 처리구에서 유전자 발현이 증가하였다. 2-3단계의 '부지화'에서는 BMY 유전자가 $25^{\circ}C$에 비해 $30-35^{\circ}C$에서 유전자 발현이 증가하였으며, F3H와 STS 유전자의 발현은 과실 성숙단계에서 모두 감소하는 경향이었고 온도의 영향은 크지 않았다. 성숙 1, 2단계에서 유전자의 발현 양상은 두 품종 모두에서 대체로 비슷한 경향이었는데, 3단계에서 '부지화' 과실의 유전자 발현은 '하례조생'과는 다르게 감소하는 경향이었다. 성숙이 진행되는 감귤류인 '하례조생'에서 '부지화'에 비해 7종류의 유전자의 발현이 많았으며, 고온에 따른 반응의 차이도 크게 나타났다. 본 연구에서 도출한 결과를 바탕으로 과실의 전사체를 분석함으로써 고온에 의한 감귤 과실의 성숙불량 문제를 이해하는 주요한 정보를 획득할 수 있을 것이다

• 원예과학기술지
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• 제30권6호
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• pp.664-672
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• 2012

인공광원으로써, 단색 파장을 갖고 있는 발광다이오드(light-emitting diode; LED)는 밀폐형 식물생산시스템에서 사용될 수 있다. 가시광선의 다양한 파장범위 사이에서, 각각의 스펙트럼들은 식물의 생육과 발달에 특징적인 영향을 유도한다. 이번 연구는 단색 발광다이오드에 따른 적축면 상추('선망')와 청축면 상추('그랜드래피드 TBR')의 엽형, 생장 및 기능성 물질의 영향을 구명하고자 실시하였다. 정상적인 환경 조건($20^{\circ}C$, 형광등 + 고압나트륨등, $130{\pm}5{\mu}mmol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 광주기 12시간)에서 18일간 자란 상추 묘를 다양한 LED 광원(청색 LED, 456nm; 녹색 LED, 518nm; 적색 LED, 654nm; 백색 LED, 456nm + 558nm)이 설치된 같은 환경 조건($20^{\circ}C$, $130{\pm}7{\mu}mmol{\cdot}m^{-2}{\cdot}s^{-1}$, 광주기 12시간)의 인큐베이터에 정식하였다. 엽장, 엽폭, 엽면적, 지상부 지하부의 생체중 및 건물중, 지상부/지하부 비율, 엽록소 함량, 총 페놀 농도, 항산화도, phenylalanine ammonia-lyase(PAL) 유전자의 발현 정도를 정식 후 9일과 23일째에 측정하였다. 두 상추 품종의 엽형지수는 청색 LED와 백색 LED 처리에서 모든 기간 동안 대조구와 비슷한 결과를 보였다. 그러나 적색 LED와 녹색 LED 처리는 다른 처리보다 엽형을 길게 유도하였다. 녹색 LED 처리는 상추 생육에 부정적인 영향을 보였다. 지상부 지하부의 생체중 및 건물중, 엽면적과 같은 생육 특성의 대부분은 두 축면 상추 모두 적색 LED 처리에서 가장 높았다. 적축면의 경우 정식 후 23일째에 적색 LED 처리의 지상부 생체중은 녹색 LED 처리보다 3.8배 높았다. 반면, 상추의 엽록소, 총 페놀 농도, 항산화도는 생육과 반대의 경향을 보였다. 청색 LED 처리에서 자란 상추의 엽록소 함량, 총 페놀 농도, 항산화도는 다른 LED 처리에 비해 유의적으로 높은 값을 보였으며, PAL 유전자 또한 정식 후 9일째 청색 LED에서 가장 높은 발현 정도를 나타냈다. 따라서 이 실험을 통해서 광질은 상추의 생육, 형태 및 기능성물질의 축적에 중요한 요소로 작용한다는 것을 확인할 수 있었다.

• 원예과학기술지
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• 제31권3호
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• pp.275-281
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• 2013

Low temperature is one of the major environmental factors that affect productivity including reduced growth and budding of vines, and changes of metabolic processes in grape (Vitis spp.). To screen the specific expression of abiotic stress-related genes against cold treatment in 'Kyoho' and 'Campbell Early' grapevines, expression of various defense-related genes was investigated by RT-PCR and real-time PCR. Among the 67 genes analyzed by RT-PCR and real-time PCR, 17 and 16 types of cDNA were up-regulated, while 5 and 6 types were down-regulated in cold-treated 'Kyoho' and 'Campbell Early' grapevines, respectively. Genes encoding carotene (Cart3564 and Cart4472), chalcone isomerase (CHI), cytochrome P450 (CYP), flavonol synthase (FLS), endo-${\beta}$-glucanase precursor (Glu), glutathione peroxidase (GPX), glutathione-S-transferase (GST), leucine-rich repeats (LRR), manganese superoxide dismutase (Mn-SOD), phenylalanine ammonia lyase (PAL), polygalacturonase-inhibiting protein (PGIP), proline rich protein 2 (PRP2), small heat shock protein (sHSP), temperature induced lipocalin (TIL), and thaumatin-like protein (TLP) were up-regulated, while those encoding CBF like transcription factor (CBF1), chitinase-like protein (CLP), cold induced protein (CIP), glycerol-3-phosphate acyltransferase (GPAT), and mitogen-activated protein kinase (MAPK) were down-regulated by low temperature treatment in both in 'Kyoho' and 'Campbell Early'.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제21권4호
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• pp.379-386
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• 2011

The objective of this work was to investigate the ability of the plant growth-promoting rhizobacterium Pseudomonas aureofaciens 63-28 to induce plant defense systems, including defense-related enzyme levels and expression of defense-related isoenzymes, and isoflavone production, leading to improved resistance to the phytopathogen Rhizoctonia solani AG-4 in soybean seedlings. Seven-day-old soybean seedlings were inoculated with P. aureofaciens 63-28, R. solani AG-4, or P. aureofaciens 63-28 plus R. solani AG-4 (P+R), or not inoculated (control). After 7 days of incubation, roots treated with R. solani AG-4 had obvious damping-off symptoms, but P+R-treated soybean plants had less disease development, indicating suppression of R. solani AG-4 in soybean seedlings. Superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) activities of R. solani AG-4-treated roots increased by 24.6% and 54.0%, respectively, compared with control roots. Ascorbate peroxidase (APX) and phenylalanine ammonia lyase (PAL) activities of R. solani AG-4-treated roots were increased by 75.1% and 23.6%, respectively. Polyphenol oxidase (PPO) activity in soybean roots challenged with P. aureofaciens 63-28 and P+R increased by 25.0% and 11.6%, respectively. Mn-SOD (S1 band on gel) and Fe-SOD (S2) were strongly induced in P+R-treated roots, whereas one CAT (C1) and one APX (A3) were strongly induced in R. solani AG-4- treated roots. The total isoflavone concentration in P+Rtreated shoots was 27.2% greater than the control treatment. The isoflavone yield of R. solani AG-4-treated shoots was 60.9% less than the control.

• 원예과학기술지
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• 제30권5호
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• pp.509-518
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• 2012

이번 연구는 새싹채소 재배 시 고온의 물을 이용한 열처리가 케일 새싹의 항산화물질과 항암성물질 등과 같은 기능성물질 축적에 영향을 주는지 확인하고자 수행되었다. 실험I 에서는 파종 후 4일째 40, 50, $60^{\circ}C$의 증류수가 담긴 항온조에 각각 10, 30, 60초 동안 침지하여 열처리 하였고, 실험II 에서는 $50^{\circ}C$의 증류수에 각각 10, 20, 30, 45, 60초 침지처리 하였다. 열처리 한 케일 새싹은 다시 정상적인 생육 환경에서 2일 동안 추가적으로 재배되었다. 열처리 전, 후에 생체 중, 건물중, 전해질 유출 정도, 총 페놀 농도, 항산화도, 총 플라보노이드 농도, 페닐알라닌 암모니아-리아제 활성, 글루코시놀레이트 함량을 측정하였다. 실험I의 결과, 열처리 후 2일째 대조구에 비해 모든 처리구의 생체중, 건물중이 감소되었으며, 특히 $60^{\circ}C$ 열처리가 40, $50^{\circ}C$의 열처리보다 그 정도가 심했다. 세포 파괴에 의한 전해질 유출 정도 또한 $60^{\circ}C$에서 가장 높게 나타났다. 총 페놀 농도는 $50^{\circ}C$의 열처리에서 대조구에 비해 유의적으로 증가했으며 항산화도 또한 비슷한 경향을 보였다. 실험 II의 결과 $50^{\circ}C$ 열처리는 실험I의 결과와 같이 생체중의 감소를 보였지만 그 정도는 크지 않았으며 건물중에서는 대조구와 유의적 차이가 없었다. 열처리 후 2일째 모든 처리구는 대조구에 비해 유의적으로 높은 총 페놀 축적을 유도하였다. $50^{\circ}C$에서 20초 이상의 열처리는 대조구에 비해 약 1.5배 이상 총 페놀 농도를 증가시켰으며, 항산화도는 대조구에 비해 약 1.2배 유의적으로 높았고, 총 플라보노이드 농도 또한 대조구에 비해 높은 수준을 나타냈다. 페닐알라닌 암모니아-리아제의 활성은 열처리 24시간째에 대조구보다 모든 처리구에서 높게 나타나, 열처리가 이차대사산물의 생합성을 유도하는 것을 알 수 있었다. 열처리 후 2일째 글루코시놀레이트의 함량은 20초 열처리에서 유의적으로 가장 높은 값을 나타냈다. 따라서, 케일 새싹 재배 시 열처리는 항산화 및 항암물질과 같은 기능성물질의 축적을 유도하여 케일 새싹의 영양학적 품질향상을 도모할 수 있는 잠재적인 수단임을 확인할 수 있었다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제47권2호
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• pp.157-163
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• 2020

급속한 산업화와 인구증가에 따른 심각한 환경과 식량문제는 인류의 생존을 위협하는 가장 중요한 현안문제로 대두되고 있다. 또한, 인구 증가에 따른 식량부족을 해결하기 위하여 농약과 화학비료의 무분별한 사용으로 인하여 농토는 산성화되어 황폐화가 되고 있고 먹이사슬 및 자연생태계의 파괴는 더 많은 농약의 사용을 필요하고 있다. 과다한 농약 사용으로 경제적인 부담의 가중과 잔류 농약으로 인한 소비자의 건강을 위협하고 있다. 또한, 증가된 화석연료의 사용은 공기중의 이산화탄소를 증가시켜 지구 온도의 상승을 초래하고 있으며, 결과적으로 기상이변, 지구온난화 및 사막화 등의 심각한 환경문제를 초래했다. 특히, 서늘한 기온에서 잘 자라는 배추, 무우, 감자 등의 고령지 농작물의 질적인 저하를 초래하여 피해가 증가하고 있지만, 최근들어 감자와 같은 알카리성 건강식품의 붐으로 수요가 증가되고 있다. 본 연구에서 환경스트레스에 관여하는 대두의 특이적인 칼모듈린, GmCaM-4 유전자를 감자에 과발현 시켜서 PR 유전자들의 발현이 지속적으로 유지되어 식물방어 기작이 활성화 되었음을 확인하였다. 또한, 그 형질전환 식물체는 초민감성 세포사멸 현상을 보였고, 무름병을 일으키는 병원균인 Erwinia carotovora subsp. Carotovora (Ecc)를 이용하여 GmCaM-4가 과발현된 감자에서 병 저항성이 증가하는 것을 확인 하였다. 최종적으로 지금까지 많이 연구되고 보고된 유전자원인 대두의 GmCaM-4 유전자를 활용하여 주요 식량자원인 감자에서 과발현 형질전환 식물체를 확보하여 다양한 병 저항성 증가를 통한 작물 생산성 향상에 매우 우수한 기술로 기대되는 바이다.

• 생명과학회지
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• 제20권9호
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• pp.1415-1419
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• 2010

최근 웰빙 열풍으로 나날이 녹차에 대한 관심과 소비가 증가하고, 생산 재배되고 있는 산지에 대한 브랜드화가 진행되고 있다. 하지만 지역에서 재배되고 있는 녹차품종의 구별 및 차이에 대해서는 아직 많은 연구가 되어 있지 않고 있다. 이 연구에서 국내 대표 녹차산지인 하동지역과 보성지역에서 채집한 녹차와 중국과 일본의 대표적 녹차품종을 가지고 STS-RFLP분석을 수행하였다. 페닐프로파노이드 생합성 경로에 관여하는 페닐알라닌 암모니아 리아제와 찰콘 합성효소 그리고 디하이드로플라보놀 4-리덕타아제 유전자의 암호영역과 비암호영역을 사용하여 이들 품종들을 구별할 수 있는 연구에 성공하였다. 이 논문에서는 녹차품종 구별에 사용 가능한 STS-RFLP법과 프라이머를 나타내었고, 하동지역과 보성지역의 녹차품종을 CHS 유전자의 CAPS 마커만으로 구별할 수 있는 방법을 찾아내어, 국내 지역간 품종의 구분 및 검증에 사용할 수 있다는 사실을 제시하였다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.167-167
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• 2017

Our previous study for developing seeds of Iksan 526 (I.526), an inbred line of resveratrol-producing transgenic rice line, showed that, in 20 days after heading (DAH) seeds, resveratrol was almost saturated and accumulation of piceid was highest though the expression of Arachis hypogaea resveratrol synthase 3 (AhRS3, GenBank DQ124938) was highest in 31 DAH seeds. In this study, it was investigated how the overexpression of AhRS3 affects phenylpropanoid pathway genes. p-Coumaroyl-CoA is derived from phenylpropanoid pathway and used as a substrate of AhRS3 reaction for resveratrol production. In 6, 13, 20, 31 and 41 (45 for Dongjin) DAH seeds of I526 and Dongjin, a wild type of I.526, respectively, the expression pattern of phenylpropanoid pathway genes, including phenylalanine ammonia-lyase (PAL: LOC_Os02g41630.2, LOC_Os04g43760.1), cinnamate 4-hydroxylase (C4H: LOC_Os05g25640.1), 4-coumarate-CoA ligase (4CL: LOC_Os02g08100.1), cinnamoyl-CoA reductase (CCR: LOC_ Os09g25150.1, LOC_Os08g34280.1), hydroxycinnamoyl-CoA shikimate/quinate hydroxycinnamoyl transferase (HCT: LOC_Os04g42250.2, LOC_Os02g39850.1) and cinnamyl alcohol dehydrogenase (CAD: LOC_Os02g09490.1), was examined using real time (RT)-PCR. Compared to developing seeds of Dongjin, RT-PCR results showed that the expression pattern of phenylpropanoid pathway genes was modified in developing seeds of I.526. In most genes, except for CAD, of I.526 developing seeds, the gene expression was highest in 20 DAH corresponding to biosynthesis of resveratrol and piceid, i.e. the expression of phenylpropanoid pathway genes was gradually increased by 20 DAH and decreased as seeds develop. Especially, in Dongjin, the highest expression of PALs and 4CL was in 6 DAH and their expression was gradually decreased as seeds develop. These genes expression data also exhibited that, in developing seeds of I.526, phenylpropanoid pathway genes were slightly or significantly (in some genes) upregulated compared to Dongjin. Therefore, the overexpression of AhRS3 changed the expression pattern of phenylpropanoid pathway genes in I.526 developing seeds and this modification for gene expression is closely related to biosynthesis of resveratrol and piceid.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.105-105
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• 2017

Our previous study for developing seeds of Iksan 526 (I.526), an inbred line of resveratrol-producing transgenic rice line, showed that, in 20 days after heading (DAH) seeds, resveratrol was almost saturated and accumulation of piceid was highest though the expression of Arachis hypogaea resveratrol synthase 3 (AhRS3, GenBank DQ124938) was highest in 31 DAH seeds. In this study, it was investigated how the overexpression of AhRS3 affects phenylpropanoid pathway genes. p-Coumaroyl-CoA is derived from phenylpropanoid pathway and used as a substrate of AhRS3 reaction for resveratrol production. In 6, 13, 20, 31 and 41 (45 for Dongjin) DAH seeds of I526 and Dongjin, a wild type of I.526, respectively, the expression pattern of phenylpropanoid pathway genes, including phenylalanine ammonia-lyase (PAL: LOC_Os02g41630.2, LOC_Os04g43760.1), cinnamate 4-hydroxylase (C4H: LOC_Os05g25640.1), 4-coumarate-CoA ligase (4CL: LOC_Os02g08100.1), cinnamoyl-CoA reductase (CCR: LOC_Os09g25150.1, LOC_Os08g34280.1), hydroxycinnamoyl-CoA shikimate/quinate hydroxycinnamoyl transferase (HCT: LOC_Os04g42250.2, LOC_Os02g39850.1) and cinnamyl alcohol dehydrogenase (CAD: LOC_Os02g09490.1), was examined using real time (RT)-PCR. Compared to developing seeds of Dongjin, RT-PCR results showed that the expression pattern of phenylpropanoid pathway genes was modified in developing seeds of I.526. In most genes, except for CAD, of I.526 developing seeds, the gene expression was highest in 20 DAH corresponding to biosynthesis of resveratrol and piceid, i.e. the expression of phenylpropanoid pathway genes was gradually increased by 20 DAH and decreased as seeds develop. Especially, in Dongjin, the highest expression of PALs and 4CL was in 6 DAH and their expression was gradually decreased as seeds develop. These genes expression data also exhibited that, in developing seeds of I.526, phenylpropanoid pathway genes were slightly or significantly (in some genes) upregulated compared to Dongjin. Therefore, the overexpression of AhRS3 changed the expression pattern of phenylpropanoid pathway genes in I.526 developing seeds and this modification for gene expression is closely related to biosynthesis of resveratrol and piceid.