• Applied Biological Chemistry
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• 제39권2호
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• pp.104-111
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• 1996

감자의 genomic DNA library로 부터 분리한 proteinase inhibitor II (pin2) 유전자들의 제한효소 지도를 작성 하였던바 이미 분리된 상처 유발 (wound-inducible)pin2K 유전자의 것과 상이성이 있는 pin2T를 분리하여 염기서열을 결정하였다. 두 유전자의 염기서열은 전체적으로 약 86%의 동일성을 보였으며 특히 promoter 부위의 염기서열은 pin2K 유전자의 전사개시 부위의 상대적인 위치인 -714까지 네부분의 결손(20 내지 60bp)을 제외하던 약 91%수준의동일성을 보였다. 분리한 유전자들의 promoter 부위를 표지 유전자인 CAT와 GUS 유전자에 연결 시킨후 담배에서의 발현을 추적하였던바, pin2K 유전자의 promoter에 의한 표지유전자의 발현은 상처에 의해 발현 되었으나 pin2T 유전자의 promoter에 의한 표지유전자의 발현은 상처 유무와 관계없이 낮은 수준으로 나타났다. 또한 pin2T 유전자의 Promoter 내의 결손은 핵 단백질의 promoter에의 결합에 영향을 주지 않았으며 상처 유발pin2K 유전자의 promoter 염기서열과 비교하였을때 pin2T 유전자의 promoter 부위내에 5'-AGTAAA-3'라는 특별한 염기부위가 자연적으로 제거된것을 알수 있었다. 또한 5'-AGTAAh-3'의 염기부위가 다른 상처 유발 유전자들에서는 흔히 발견되고, 다른 식물 유전자들의 Promoter에서는 쉽게 발견이 되지 않았다. 따라서 상처 유발 pin2K 유전자의 Promoter내에 상처 유발과 관련있는 특별한 염기부위가 자연적으로 결실되어 pin2T 유전자의 발현이 상처 유발성을 잃은것으로 짐작된다.

• 한국산림과학회지
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• 제84권1호
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• pp.77-86
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• 1995

임목을 대상으로 삽입된 외래 유전자의 공간적, 시기별 발현 특성을 이해하기 위한 기초연구로서 온실에서 생육 중인 형질전환된 2년생 잡종 포플러 (Populus alba X P. grandidentata) Hansen 클론을 대상으로 삽입된 외래 유전자의 발현정도를 각 기관별로 조사하였다. Agrobacterium binary vector pRT45, pRT102 및 pRT104에 의해서 형질전환된 3계통의 형질전환체 Tr15, Tr345, Tr665 모두는 선발가능한 표식 유전자로서 nos promoter-NPT II 유전자가 대상 식물체의 genome에 삽입되어 있으며, 그외에, pin2 promoter-CAT 유전자(pRT45), nos promoter-PIN2 유전자(pRT102), Cauliflower Mosaic Virus 35s promoter-PIN2 유전자(pRT104)가 3계통의 형질전환체에 제각각 삽입되어 있는 잡종 포플러이다. 이들 3계통의 형질전환 포플러 식물체의 DNA를 PCR 검정 기법을 이용하여 분석해 본 결과 선발 가능한 표식 유전자인 NPT-II가 삽입되어 있음이 입증되었다 발현 정도를 비교 분석하기 위해서 NPT-ELISA 검정을 실시하였다. 삽입된 NPT II 유전자는 형질전환된 포플러의 잎, 엽병, 형성층 조직, 줄기의 목질부, 뿌리에서 발현되었으며, 발현 정도는 형질전환된 식물체의 계통에 따라서, 그리고 형진전환된 식물체의 부위에 따라서 다양하게 나타났다. pRT45에 의해서 형질전환된 Tr15 형질전환체의 경우, 늙은 잎과 엽병에서 NPT II 유전자가 가장 높은 수준으로 발현되었으며, 어린 잎과 뿌리 조직에서 가장 낮게 발현되었다. 삽입된 외래 유전자가 각 식물체간에, 각 기관에 따라서 각각 상이한 발현 정도를 나타내는 이와 같은 결과는 형질전환된 식물체에 대한 효과적인 선발과정이 요구됨을 의미함은 물론이고, 형질전환 식물체의 발달 과정에 따라서 삽입된 외래 유전자가 공간적, 시기적으로 각각 다르게 발현할 수 있다는 것을 나타낸다.

• Plant Biotechnology Reports
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• 제5권3호
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• pp.217-224
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• 2011

Non-heading Chinese cabbage (Brassica rapa L. ssp. chinensis) is a popular vegetable in Asian countries. The diamondback moth (DBM), Plutella xylostella (L.), an insect with worldwide distribution, is a main pest of Brassicaceae crops and causes enormous crop losses. Transfer of the anti-insect gene into the plant genome by transgenic technology and subsequent breeding of insect-resistant varieties will be an effective approach to reducing the damage caused by this pest. We have produced transgenic non-heading Chinese cabbage plants expressing the potato proteinase inhibitor II gene (pinII) and tested the pest resistance of these transgenic plants. Non-heading Chinese cabbages grown for 45 days on which buds had formed were used as experimental materials for Agrobacterium-mediated vacuum infiltration transformation. Forty-one resistant plants were selected from 1166 g of seed harvested from the infiltrated plants based on the resistance of the young seedlings to the herbicide Basta. The transgenic traits were further confirmed by the Chlorophenol red test, PCR, and genomic Southern blotting. The results showed that the bar and pinII genes were co-integrated into the resistant plant genome. A bioassay of insect resistance in the second generation of individual lines of the transgenic plants showed that DBM larvae fed on transgenic leaves were severely stunted and had a higher mortality than those fed on the wild-type leaves.

• 한국산림과학회지
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• 제86권4호
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• pp.407-414
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• 1997

외래 저항성 유전자, Proteinase inhibitor II가 형질전환된 3계통의 벨기에 포플러를 대상으로 딱정벌레에 대한 유전자 발현정도가 기내에서 조사되었다. 포플러 계통은 선발 유전자로서 Nos-promoter와 Neomycin phosphotransferase gene에 의하여 조절되고 곤충에 대한 저항성 유전자로서 CaMV-35S와 Pin2(Proteinase inhibitor II)에 의한 형질전환체이다. 특히, 형질전환된 포플러의 내충성 저항력을 조기검정하기 위하여, 조직배양을 응용한 새로운 방법으로서 곤충의 알을 표면 살균하여 기내의 조직배양묘와 배양하는 동시배양 방법이 이용되었다. 형질전환된 포플러의 저항성은 기내에서 유충에 의해 섭취된 잎면적, 잎 섭취에 의한 유충의 무게 증감, 유충의 성장단계 등에 의하여 조사되었다. 특히, 잎면적은 각각의 LPI(Leaf plastochron index)별로 측정되었고, 잎면적, 유충의 무게, 곤충의 성장 속도는 형질전환체와 비형질전환체 간에 큰 차이를 보였다. 기내에서 무병상태로 배양된 알들이 부화된 후, 유충의 잎 섭취도는 LPI 4와 5사이에서 가장 높았다. 본 실험의 기내 배양법은 외래유전자를 삽입한 이후에 곧바로 발현을 빠른 시간내에 조기검정 할 수 있는 새로운 방법의 개발이라 할 수 있다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제43권1호
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• pp.12-17
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• 2000

To understand the signal transduction pathway that leads to the activation of the wound-inducible proteinase inhibitor II (pin2) promoter. $F_2$ progenies of wound (-) mutant crossed with wild-type Arabidopsis plants were biochemically and genetically characterized. Wound (-) mutant was derived from transgenic Arabidopsis plants containing bacterial cytosine deaminase gene under the control of pin2 promoter. The cytosine deaminase assays indicated that wound (-) mutant is a dominant inhibitor of wound-inducibility as only 3 of the $20F_2$ progenies showed cytosine deaminase (CDase) activity, To construct a structural map of the wound (-) mutant chromosomal regions, cleaved, amplified polymorphic sequences (CAPS) markers that cover all Chromosomes were used. Chromosomal regions covered by three different CAPS markers could be candidates for further fine mapping of the location of the wound (-) mutation. g4026, RGA1 and ASA1 located at 84.9 on recombinant inbred (RI) map of chromosome I, at 1.75 on RI map of chromosome II, and 18.35 on RI map of chromosome V, respectively.

• Applied Biological Chemistry
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• 제40권4호
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• pp.271-276
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• 1997

박테리오파아지 T7 RNA polymerase 유전자를 식물체내에서 이용할 수 있을지 알아보기 위하여 상처유발인 감자 단백질 분해효소 억제제 유전자의 프로모터에 박테리오파지 T7 RNA polymerase 유전자를 연결시킨 후 담배에 도입시켰다. 형질전환 식물체의 DNA에 대한 Southern hybridization에 의하면 T7 RNA polymerase 유전자가 식물체내에 1-2 copy가 존재하며, Northern hybridization에 의하면 T7 RNA polymerase의 RNA가 상처에 따라 생성되는 것을 확인하였다. 또한 Western hybridization에 의하면 식물체내 T7 RNA polymerase 단백질이 생성되는데 그 크기는 대장균에서 생성되는 단백질 크기와 유사한 80 kDa 이었으며 시험관내에서 전사체에 뉴클레오타이드를 결합시키는 능력이 있음도 확인하였다. 따라서 T7 RNA polymerase 유전자를 이용하여 식물체내에서 원하는 유전자의 발현을 증대시킬 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제33권1호
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• pp.19-25
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• 2006

저온저항성 BN115 gene과 표지유전자로서 kanamycin에 저항성 있는 nptII gene을 가지고 있는 식물발현용 binary vector pBin19/BNl15가 도입된 A. tumefacience MP90을 국화잎과 공동배양 하였다. 또한 particle bombardment를 이용하여 목적으로 하는 유전자가 식물체에 안정적으로 도입되어 발현됨을 PCR 및 Real-Time PCR 검정으로 확인하였다. 국화잎과 공동배양에 사용된 Agrobacterium은 $5.0{\times}1.0{\mu}m$로 non-sporing, motile, rod 형이며, Callus는 pin이나 cork-borer에 의해 상처 난 잎 가장자리로부터 형성되어 식물체가 재분화 되었다. 유전자 도입조건은 Agrobacterium을$O.D._{600}{\approx}0.5$에서 20분간 공동배양 할 때, Particle bombardment는 helium 압력을 1,100 psi, target 거리를 9 cm로 유지했을 때, 가장 효율이 높았다. 5mg/L kanamycin이 들어 있는 배지에서 선발된 형질전환체는 PCR 분석으로 형질전환여부를 판별할 수 있었으며, 선발 10개체 중 9개체에서 purified pBN115와 같은 크기의 밴드가 형성되었다. Taq-Man probe를 이용한 Real-Time PCR 결과 $45{\sim}0.00045ng/{\mu}{\ell}$ 범위에서 pBN115 gene을 10배씩 serial dilution한 amplification plot는 일정한 간격으로 standard curve를 보였으며, slope는 -3.313975, R2는 0.998319이었다. Amplification plots의 형질전환체 $C_T$값은 $20.75{\sim}33.81$범위였으며, 유전자 copy수는 정량분석을 기초로 산출하였다. pBN115의 plasmid DNA를 serial dilution했을 때, standard는 $5.6{\times}10^{10}/45ng{\sim} 5.6{\times}10^5/0.00045ng\;copies/{\mu}{\ell}$이 었으며, 형질전환체는 $3.86{\times}10^8{\sim}12565.71 copies/{\mu}{\ell}$이었다. 따라서 PCR, Real-Time PCR 분석 결과 저온저항성 유전자가 국화의 genome에 안정적으로 도입되었음이 확인되었다.

• 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.

• 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.