Soo In LEE;Hyun Jin CHUN;Chae Oh LIM;Jeong Dong BAHK;Moo Je CHO
식물조직배양학회지
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제22권3호
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pp.175-182
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1995
벼는 임성 식물체의 재분화 뿐만 아니라 유전적으로 안정된 형질전환 식물체를 얻을 수 있는 가장 성공적인 단자엽 식물중 하나이다. 그러나 우리나라에서는 아직 유전적으로 안정된 임성 형질전환 벼품종에 대한 보고가 없었다. 본 연구에서 우리나라의 재배종인 낙동벼로부터 임성 형질전환식물체를 얼을 수 있음을 증명하였다. 현탁뱅양세포로부터 분리된 원형질체를 이용하여 PEG로 HPT와 GUS Plasmids늘 함께 형질전환시켰다. 다섯번의 실험을 통하여 hygromycin 저항성 캘러스는 평균 1.73%이였다. 소식물체는 항생제 저항성 캘러스로부터 재분화되었고 식물체 재분화효율은 약 27%이었다. 항생제에 저항성이 있는 캘러스에서 GUS 유전자가 발현되는 캘러스는 평균 35%였다. R0형질전환식물체는 성숙 개화하여 Rl 종자를 생성하였다. Rl 종자와 유모의 해부학적 GUS 활성을 분석하여 CaMV35S 프로모터 의해 GUS 유전자가 적절히 발현되는 것을 확인하였다. 또한 우리는 Rl세대에서 HPT유전자가 멘델 법칙에 따라 유전됨을 확인하였다
Omar Rozita;Abdullah M. A.;Hasan M. A.;Marziah M.;Mazlina M.K.Siti
Biotechnology and Bioprocess Engineering:BBE
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제10권3호
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pp.192-197
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2005
The effects of macronutrients $(NO_3^-,\; NH_4^+\;and\;PO_4^{3-})$ on cell growth and triterpenoids production in Centella asiatica cell suspension cultures were analyzed using the BoxBehnken response surface model experimental design. In screening and optimization experiments, $PO_4^{3-}$ as a single factor significantly influenced cell growth where increasing the phosphate level from 0.1 to 2.4 or 2.6 mM, elevated cell growth from 3.9 to $14\~16g/L$. The optimum values predicted from the response surface model are 5.05mM $NH_4^+$, 15.0mM $NO_3^-$ and 2.6mM $PO_4^{3-}$, yielding 16.0g/L cell dry weight with $99\%$ fitness to the experimental data. While the $NH_4^+-NO_3^-$ interaction influenced cell growth positively in the optimization experiment, $NH_4^+$ and $NO_3^-$ as single factors; and interactions of $NO_3^--PO_4^{3-},\;NH_4^+-PO_4^{3-}$ and $NH_4^+-NO_3^-$ were all negative in the screening experiment. Cell growth and the final pH level were positively affected by $PO_4^{3-}$, but negatively affected by $NH_4^+\;and\;NH_4^+-PO_4^{3-}$ interactions. The different effects of factors and their interactions on cell growth and final pH are influenced by a broad or narrow range of macronutrient concentrations. The productions of triterpenoids however were lower than 4mg/g cell dry weight.
Transgenic rice cells using RAmy3D promoter can provide high productivity, and the production of recombinant protein is induced by sugar starvation. In this system, productivity was reduced during the scale-up processes. To ensure the influences of shear stress and oxygen transfer rate, working volume and mixing performances were investigated under various agitation speeds and working volumes. In addition, inoculation methods including suspended cells and filtered cells were compared. Working volumes and shaking speeds were 300, 450 mL and 80, 120 rpm, respectively. Hydrodynamic environment of each condition was measured numerically like mixing time and $k_La$. Good mixing performance and high shear stress were measured at high agitation speed and low volume. The highest level of hCTLA4Ig was 30.7 mg/L at 120 rpm, 300 mL. When conditioned medium was used for inoculation, increased cell growth was noticed during the day 0~4 and decreased slower than filtered cells. Compared with filtered cells, the maximum hCTLA4Ig level reached 37.8 mg/L at 120 rpm, 300 mL and lower protease activity level was observed. In conclusion mixing performance is critical factor for productivity and conditioned medium can have a positive effect on damaged cells caused by hydrodynamic shear stress.
Human cytotoxic T-lymphocyte antigen 4-immunoglobulin (hCTLA4Ig), an immunosuppressive agent, was expressed in transgenic rice cells using RAmy3D promoter and RAmy1A signal peptide for the inducible production and secretion into culture media by sugar depletion. In this study, sodium butyrate was used as a small molecular enhancer (SME) to enhance the production of hCTLA4Ig in transgenic rice cell suspension cultures. When 1 mM sodium butyrate was added in sugar-free media, relative viability was not reduced, while the productivity was improved 1.3-fold. In addition, by supplementing 87 mM sodium pyruvate as an alternative energy source during the production phase, death rate of the cells was decreased. When sodium pyruvate was not added, most cells became dead at day 6. However, by adding sodium pyruvate, 18% of viability can be maintained until day 10 and the production of hCTLA4Ig was enhanced 1.4-fold. When the combination of sodium pyruvate and sodium butyrate at optimum concentrations was added, the highest viability and hCTLA4Ig production could be obtained. The highest level of hCTLA4Ig reached up to 35 mg/L at day 10.
발아된 벼(Oryza sativa L. cv. Nakdong)의 하배 축에서 callus를 유도하고, 현탁배양한 세포에서 원 형질체를 분리하여 MS 배지에서 재분화를 수행하였다. Callus는 하배축으로부터 $2.5mg/{\ell}2$,4-0를 첨가한 LS 배지에서 최고 65%의 치상효율로 유도되었으며, 형태척으로 선별 가능한 embryogenic callus 는 $2mg/{\ell}2$,4-D, O.2mgj P kinetin과 $0.1mg/{\ell} GA_3$ 가 첨가된 AA, 배지에서 현탁배양하였다. 4개월 이상 현탁배양한 세포로부터 분리한 원형질체는 voltage를 400V jern와 Imsec 통안 electroporation했을 때 $2.5mg/{\ell}2$,4-D, $0.1mg/{\ell}$kinetin과 lOmM proline이 첨가된 PCM 배지에서 1.1%의 치 상효율을 보였다. 형성된 microcalli는 LS2.5 배지 에 치상된 feeder cell에 $0.2\mu\textrm{m}$membrane filter를 얹은 위에 옮겨 암소에서 2주 동안 배양한 후, $30{\pm}/3{\mu}E$.m^{-2}S^{-1}의 형광하에서 2주 통안 배양했을 때 2mm 직경의 노란색 callus를 형성하였다. 형성된 callus를 재분화 배지에 치상하였을 때, 녹점 green spot)에서 shoot 형성과정을 거쳐 완전한 식물체로 분화되었으며 재분화율은 1l~33%였다.
식물배양세포를 이용하여 효율적인 제초제 검정시스템을 확립하기 위하여 다른 작용기작을 가진 몇가지 제초제를 사용하여 담배 PM세포에 대한 반응성을 세포생장과 배지의 이온전도도를 측정하여 조사하였다. 담배 PM세포는 0.7 mg/L 2,4-D, 0.3 mg/L kinetin, 30 g/L sucrose를 함유한 MS배지에서 $25^{\circ}C$, 광조건에서 현탁배양 (100rpm)하였다 계대배양시 약제를 처리한 후 12일째의 세포생장과 배지의 이온전도도를 측정한 결과, 이온전도도 측정결과는 세포생장의 것과 높은 상관관계를 나타내었다. 담배 PM세포에 대한 각 화합물의 반응성은 약제의 작용기작을 반영하면서 다양하였다. PET 저해화합물인 atrazine은 담배 PM세포에 가장 강한 활성을 나타내었다 (IC50, 1 $\mu$M). GS 저해제인 glufosinate, 세포분열저해제인 butachlor, carotenoid 생합성저해제인 fluridone은 농도에 비례하여 저해활성을 나타내었다. 그러나 오옥신활성을 지닌다고 알려진 quinclorac은 억제활성을 나타내지 않았다. 따라서 배지의 이온 전도도 측정은 간편하면서 재현성이 좋은 신규 제초제의 탐색방법으로 유용할 것으로 시사된다.
담배 (Nicotiana tabacum cv. BY4)의 약을 Nakata배지에 치상하여 반수체식물을 유도하였고, 반수체와 이배체 식물의 잎절편으로부터 0.5 mg/L 2,4-D가 첨가된 MS배지에서 캘러 스를 유도하였다. 이배체와 반수체의 캘러스를 배양 4주 후 2.0 mg/L 2,4-D와 0.1 mg/L BAP, 2.0 mg/L Kinetin이 조합 처리된 MS기본배지에서 계대배양 및 현탁배양을 실시하였 다. 현탁배양된 세포들을 100$\mu\textrm{m}$와 65$\mu\textrm{m}$의 나일론 망으로 걸러서 0.8% low melting agarose를 사용하여 카드뮴과 PFP 가 조합된 선발배지에 도말하였다. 도말 배양 30일 후 형성된 저항성 세포주를 선발하여 경화시키기 위해 카드뮴을 500 $\mu$M과 1,000 $\mu$M 을 처리한 다음 500 $\mu$M에서 세포주를 선발하였다. 선발된 세포주를 0.5, 1.5, 2.0 mg/L BAP 단독 및 500$\mu$M과 1,000$\mu$M의 카드뮴이 첨가된 BAP와 auxin의 조합처리구에서 식물체 재생을 유도하였다. 이때 식물체 재생은 카드뮴이 첨가되지 않은 처리구에서 일어났으며, 이배체인 경 우에는 카드뮴 단독처리시 선발된 세포주에서, 반수체인 경우에는 카드뮴과 PFP 조합처리시 선발된 세포주에서 식물체 재생이 일어났다. 세포의 생장이 왕성한 카드뮴 500$\mu$M의 것을 선발하여 식물체를 재생시켰고, 재생된 시물체의 잎, 줄기 및 뿌리의 단백질 유형을 분석하였다. 대조구로서는 스트레스를 받지 아니한 식물체를 사용하였다. Bradford방법으로 정량하였고, 그 함량은 재생된 식물체의 잎에서 6.5188 $\mu\textrm{g}$/mg.fr.wt., 줄기에서 5.3611 $\mu\textrm{g}$/mg.fr.wt. 뿌리에서 3.0213 $\mu\textrm{g}$/mg.fr.wt.이었다. 반면에 대조구의 잎에서는 5.9652 $\mu\textrm{g}$/mg.fr.wt., 줄기에서 3.5974 $\mu\textrm{g}$/mg.fr.wt. 뿌리에서 4.3766 $\mu\textrm{g}$/mg.fr.wt.이었다. 일차원 SDS-PAGE를 Laemmli 방법으로 수행한 경우 잎은 카드뮴 스트레스에 대하여 내성이 있는 것은 198.7 KD등 49개가 나타났다. 스트레스로 인하여 사라진 밴드는 160.5 KD등 4개, 합성된 단백질 밴드는 83.4 KD 등 3개이었다. 줄기에서는 카드뮴 스트레스 내성의 단백질 밴드는 43 KD등 41개가 나타났고, 사라진 밴드는 114.8 KD등 5개이었다. 또한 합성되어진 단백질 밴드는 128.7 KD 등 6개가 나타났다. 뿌리에서는 내성 단백질 밴드는 166.9 KD 등 27개, 사라진 밴드는 198.7 KD 이었고, 83.4 KD 등 5개의 단백질 밴드가 나타났다.
담배 (Va 115) 細胞의 液 培養에서 담배細胞의 多量生産을 할 수 있는 Tank 培養에 關한 基礎調査로 培地造成의 果를 調査하였으며 細胞增殖率에 큰 影響을 미쳤던 2,4-D와 無機燐酸의 果에 關하여 調査하였다. 1. 培地造成에서 細胞增殖率에 많은 影響을 미쳤던 要素는 무糖, 無機燐酸의 濃度,窒素源의 形態 및 植物홀몬,特히 2, 4-D의 有無였다. 2. 무糖의 最適濃度는 3%였으며 3%以上의 濃度에서는 多少 細胞增殖率이 좋은 듯 하였으나 그 差異는 크지 않아 3% 程度로 足하였다. 無機燐酸濃度는 LS 培地內의 無機燐酸의 約 2.5 培인 0.30mg/ml 일 때 細胞增殖率이 가장 좋았다. 3. 液 培地의 窒素源은 암모니아態窒素와 硝酸態窒素가 1 : 2 일 때가 가장 좋았고 窒素源이 암모니아태 만으로 使用하였을 때 細胞增殖率이 가장 낮았으며 硝酸態만 使用되었을 때는 암모니아태만 쓰였을 때 보다는 좋았으나 암모니아태와 硝酸態의 比가 1 : 2 일 때 보다는 떨어졌다. 4. 液 培地에 2,4-D 添加와 無機燐酸濃度를 높이면 細胞增殖率이 增加되는 機作을 調査하기 爲하여 呼吸率과 14C - glucose 吸收利用을 調査하였다. 細胞의 吸收率은 2, 4-D를 添加하면 增加되며 14C-glucose의 吸收는 培地內에 2, 4-D가 包含되거나 (0.2 ppm) 燐酸濃度가 높아지면(對照의 2.5培) 더욱 많았고, 吸收된 14C-glucose는 糖 상태보다 다른 形態,特히 amino 酸이나 有機酸으로 많이 变하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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