• Journal of Plant Biotechnology
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• 제38권1호
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• pp.77-86
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• 2011

Alcohol dehydrogenase (E.C.1.1.1.1) is an enzyme present in higher plants involved in the anaerobic fermentation pathway that catalyzes the reduction of pyruvate to ethanol, resulting in continuous $NAD^+$ regeneration. It also plays an important role in many plant developments including tolerance to anoxia condition. Here, a cDNA clone encoding alcohol dehydrogenase (ADH) was isolated from Chinese cabbage (Brassica rapa) seedlings. The gene named Bradh1 had a total length of 1,326 bp that contains a single open reading frame of 1,140 bp. The predicted protein consists of 379 amino acid residues with a calculated molecular mass of 41.17 kDa. Expression pattern analysis revealed a tissue-specific expressing gene in different tissues and strongly expressed in the shoot, roots and seeds of Chinese cabbage. Agrobacterium transformation of full-length cDNA Bradh1 into rice Gopumbyeo showed high efficiency. Furthermore, induction of ADH in transgenic rice enhanced tolerance to anaerobiosis stresses and elevated mRNA transcripts. The overexpression of Bradh1 in rice increases germination under anaerobiosis stresses, implying the possibility of developing new varieties suited for direct seeding or flood-prone rice field.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제42권2호
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• pp.88-92
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• 2015

카사바는 열대와 아열대지역 뿌리작물로서 중요한 식량자원일 뿐만 아니라 동물 사료, 전분, 바이오에탄올 등 다양한 산업소재로서 이용이 가능하다. 그러나 카사바의 산업적 중요성에 비해 형질전환기술을 이용한 신품종 개발은 아직까지 제한적이다. 본 연구에서는 인도네시아 IDB사가 개발한 다수확 카사바 품종을 이용하여 영양강화 및 환경스트레스에 저항성을 향상시킨 카사바를 개발하기 위하여 체세포배를 이용한 식물체 재분화시스템을 확립하였다. 카로티노이드 축적에 관련된 IbOr 유전자를 체세포배를 이용한 Agrobacterium 매개방법으로 카사바에 형질전환하였다. gDNA PCR과 RT-PCR을 통해 19개의 형질전환식물체를 성공적으로 확보하였다. 향후 카로티노이드 함량분석, 환경스트레스 내성분석 등을 통하여 IbOr 카사바 식물체의 농업적 유용성을 검정할 예정이다.

• 한국작물학회지
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• 제49권3호
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• pp.237-242
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• 2004

우용유전자 도입을 통한 신품종 톨페스큐를 개발할 목적으로 Agrobacterium을 이용한 효율적인 형질전환 체계를 확립하였다 톨페스큐 성숙종자 유래의 캘러스를 standard binary vector인 pIG121Hm을 가지는 Agrobacterium EHA101을 이용하여 감염시킨 후 공동배양하여 형질전환시켰다. Agrobacterium을 이용한 형질전환에 있어서 중요한 인자로 작용하는 몇 가지 요인에 대한 톨페스큐 캘러스의 형질전환 효율을 GUS 유전자의 발현정도로 조사하였다. Agrobacterium 감염시에 접종배지와 공동배양배지에 $200\mu\textrm{M}$의 acetosyringone(AS)을 첨가해 주었을 때 형질전환 효율이 증가 되었으며, 공동배양기간을 5일까지 증가시켰을 때 형질전환효율이 증가되었다. 또한 Agrobacterium 감염시에 $200\mu\textrm{M}$의 AS와 0.l%의 Tween20을 동시에 첨가해 주었을 때 가장 높은 형질전환 효율을 나타내었다. 50 mg/L.의 hygromycin이 첨가된 선발배지에서 살아남은 캘러스로부터 정상적인 식물체가 재분화 되었으며 이들 형질전환체를 GUS 염색과 Southern blot 분석을 실시하여 본 결과 발현백터의 T-DNA 영역이 형질전환 식물체의 genome에 성공적으로 도입되었음을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 확립된 효율적인 형질전환 시스템은 분자육종을 통한 신품종 톨페스큐의 개발에 유용하게 이용될 수 있을 것이다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제38권4호
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• pp.251-257
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• 2011

벼의 염기서열 분석이 완료됨에 따라 유전자의 세포내 기능을 밝히기 위한 기능유전체 연구가 활발히 진행되고 있다. 이를 위해 효율적으로 아그로박테리움을 이용해 원하는 유전자를 식물체 내로 형질전환을 하기 위한 노력은 지금도 계속 진행되고 있다. 본 실험에서는 캘러스를 유기한 후 아그로박테리움을 이용해 접종하는 기존의 방법과 달리, 성숙 종자를 소독한 후 2,4-D가 포함된 액체배지에 24시간 침종하여 배 부분이 발아하기 시작하는 종자를 이용해 바로 아그로박테리움을 접종하여 체세포변이의 발생을 최소화하고 유전자를 포함하고 있는 아그로박테리움이 식물 조직내로 침투할 수 있는 효율을 증가시키며, 그 후 캘러스를 유기하여 재분화 시킴으로써 형질전환 식물체를 얻는 방법을 새롭게 수립하였다. 배양과정 중 공동배양 배지에 아그로박테리움 성장억제물질인 silver nitrate와 항산화 물질인 DTT를 첨가하여 공동 배양 기간을 7일 이상으로 늘림으로써 벼 형질전환효율을 증가시킬 수 있었고, PCR 분석을 통해 원하는 목표 유전자가 형질전환체에 안정적으로 도입이 되는 것도 확인할 수 있었다. 또한, 이 방법은 형질전환 효율이 낮은 일품벼와 같은 품종에도 적용할 수 있을 것으로 판단된다. 이러한 결과를 종합해 볼 때, 본 실험을 통해 얻어진 새로운 공동배양 방법은 우수한 농업적 형질을 가진 벼 육종 소재 및 품종 개발시 효율적으로 이용할 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국작물학회지
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• 제54권3호
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• pp.299-306
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• 2009

콩과식물의 뿌리혹 형성을 조절하는 신호물질의 확인을 위해 신팔달콩2호의 줄기 수액 단백질 중에서 B. japonicum USDA110의 접종 후 2.5일(DAI)에 20 kDa의 SKTI 단백질이 증가하였다가 7 DAI에는 감소되면서 6 kDa의 작은 크기의 단백질이 증가되었다. 이러한 단백질의 차등발현은 조사한 3종의 콩에서 모두 유사하게 나타났으며 특히 대원콩에서 가장 두드러졌다. Western 분석으로 7 DAI에서 증가하는 6 kDa 단백질이 SKTI 항체와 특이적 반응을 하는 것으로 확인하여 SKTI가 절단되어 생긴 펩타이드로 추정되었다. 이러한 결과를 통해 20 KDa의 SKTI단백질이 콩의 뿌리혹 착생 초기단계인 2.5 DAI에 영향을 주고, 7 DAI로 진행되면서 6 kDa의 작은 크기의 단백질로 분해되어 그 양이 감소하는 것으로 생각된다. RNAi를 이용하여 유전자 기능이 억제된 형질전환된 모상근의 뿌리혹을 실제 형질전환이 확인된 모상근에 착생된 뿌리혹의 수를 비교한 결과 비재조합 A. rhizogenes을 접종시킨 대조구에 비해 SKTI RNAi 유전자를 형질전환한 모상근에서 모상근 당 착생된 뿌리혹 수가 감소되었다. 실시간 PCR 방법으로 형질전환된 모상근의 SKTI 전사체 수준에서도 상응하는 차이를 확인하였다. 이에 정확한 기작을 알 수 없지만 SKTI유전자가 뿌리혹 형성 초기에 뿌리혹 형성과정에 직간접적으로 관련하고 있음을 확인하였다. Sesbania rostrata의 뿌리혹 발생과정의 Protease 저해제와 같이 뿌리 혹 내의 감염세포 대 비감염세포의 비율을 조절하는 SKTI 발현 억제는 이러한 균형을 교란하여 뿌리혹의 생성을 억제하는 것으로 추정된다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제46권3호
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• pp.205-216
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• 2019

Since the RNA interference (RNAi) had been discovered in many organisms, small non-coding RNA-mediated gene silencing technology, including RNAi have been widely applied to analysis of gene function, as well as crop improvement. Despite the usefulness of RNAi technology, RNAi transgenic crops have various potential environmental risks, including off-target and non-target effects. In this study, we developed methods that can be effectively applied to environmental risk assessment of RNAi transgenic crops and verified these methods in 35S::dsRNAi_eGFP rice transgenic plant we generated. Off-target genes, which can be non-specifically suppressed by the expression of dsRNAi_eGFP, were predicted by using the published web tool, pssRNAit, and verified by comparing their expressions between wild-type (WT) and 35S::dsRNAi_eGFP transgenic rice. Also, we verified the non-target effects of the 35S:: dsRNAi_eGFP plant by evaluating horizontal and vertical transfer of small interfering RNAs (siRNAs) produced in the 35S::dsRNAi_eGFP plant into neighboring WT rice and rhizosphere microorganisms, respectively. Our results suggested that the methods we developed, could be widely applied to various RNAi transgenic crops for their environmental risk assessment.

• 한국작물학회지
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• 제56권3호
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• pp.264-272
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• 2011

벼에서 인산흡수 관련 유전자를 이용하여 무기양분이 제한된 토양에서도 작물의 생장을 극대화시키는 무기영양 이용능력이 강화된 차세대 작물을 개발하고자 인산흡수력이 강화된 OsPT(Phosphate transporter)1, 4, 7, 8-OX 계통을 세대진전시켜 T5 세대에서 유전자의 안정적 도입을 확인하였다. 형질전환 계통들의 뿌리발달 상황을 조사해 본 결과, T/R율이 모든 형질전환 계통에서 동진벼보다 높은 경향을 보였다. OsPT1-OX 및 OsPT4-OX 계통은 모본인 동진벼에 비해 전반적으로 초장, 간장 및 수장은 짧았으나 OsPT7-OX 및 OsPT8-OX 계통은 주요 농업적 특성이 비슷하였다. 인산 무시용 시 OsPT1, 7, 8-OX 계통들은 출수기가 1~2일 정도 조숙화되었으나 인산흡수량이 과다하였던 OsPT4-OX계통은 오히려 2일 정도 만숙화되어 출수기 반응이 뚜렷하였다. 인산 무시용시 관행시비 대비 쌀수량 감소율은 동진벼가 18%로 컸으나 OsPT1-OX, 7, 8계통들은 각각 10, 15, 9%에 불과하였다. 인산 무시용시 모본인 동진벼에 비해 OsPT1, 4, 7, 8-OX 계통들은 출수기의 식물체 인산흡수량이 각각 104, 128, 26, 14% 증가하였으나 질소함량은 10, 16, 12, 5% 증가에 그쳤다. 동진벼에 비하여 P/N율이 높고 간장이 짧은 OsPT1-OX과 4-OX 계통은 (2N)P시험구에서 간장이 각각 6, 4 cm 회복되었다. OsPTs-OX의 인산함량(%)을 분석한 결과, OsPT4-OX >1-OX >7-OX >8-OX 순으로 나타난 반면, OsPT1-OX이 인산흡수율이 높으면서도 생육의 변화가 적어 개체당 총 인산흡수량(g/개체)은 OsPT1-OX >4-OX >7-OX >8-OX 순으로 OsPT1-OX이 인산흡수증진 신품종으로 가장 유망하였다. OsPT1-OX계통의 부위별 인산흡수량은 줄기와 잎에서 동진벼의 2.4배, 2.2배였으나 현미와 영에서는 차이가 없었다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제5권4호
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• pp.193-195
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• 2003

A major goal of agricultural biotechnology is the discovery of genes or genetic loci which are associated with characteristics beneficial to crop production. This knowledge of genetic loci may then be applied to improve crop breeding. Agriculturally important genes may also benefit crop production through transgenic technologies. Recent years have seen an application of high throughput technologies to agricultural biotechnology leading to the production of large amounts of genomic data. The challenge today is the effective structuring of this data to permit researchers to search, filter and importantly, make robust associations within a wide variety of datasets. At the Plant Biotechnology Centre, Primary Industries Research Victoria in Melbourne, Australia, we have developed a series of tools and computational pipelines to assist in the processing and structuring of genomic data to aid its application to agricultural biotechnology resear-ch. These tools include a sequence database, ASTRA, for the processing and annotation of expressed sequence tag data. Tools have also been developed for the discovery of simple sequence repeat (SSR) and single nucleotide polymorphism (SNP) molecular markers from large sequence datasets. Application of these tools to Brassica research has assisted in the production of genetic and comparative physical maps as well as candidate gene discovery for a range of agronomically important traits.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.115-115
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• 2017

Zinc finger proteins constitute a large family which has been studied to have various functions in different organisms. Tandem CCCH zinc finger proteins (TZFs), members of the zinc finger protein family, are known to participate as post-transcriptional regulators of gene expression in eukaryotes. Here, we showed that the OsZn15, a gene for tandem CCCH zinc finger protein, is induced by abiotic stress and its overexpression in transgenic rice plants (PGD1:OsZn15) gains higher drought tolerance. Gene expression analysis of promoter:GFP plants revealed that OsZn15 is specifically expressed in anther and embryo, but not in vegetative organs. In-field evaluation, grain yield was higher in the PGD1:OsZn15 than nontransgenic plants under drought conditions. Interestingly, OsZn15 is shown to not only localize at nucleus but also co-localize with both processing bodies (PB) and stress granules (SG), two messenger ribo-nucleoprotein complexes which are known to activate by forming cytoplasmic foci under stress conditions. In sum, these results suggest that OsZn15 increases drought stress tolerance of rice probably by participating in RNA turnover in PB and SG.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제2권1호
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• pp.13-19
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• 2000

Carbohydrates serve three different principal functions in the metabolism of plants. They are the primary products of energy fixation, they are important transport metabolites, and they are deposited as structural or storage compounds. Modification of carbohydrate metabolism therefore covers approaches to modify yield, to change sink/source relationships and thereby alter the ratio of harvestable material, and to improve the quality of crop plants. The scope of this article is to summarize research done at the Max-Planck-Institute related to the first two fields and to present in some detail what we learned, when we established a new carbohydrate storage form in potato.