• Journal of Plant Biotechnology
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• 제36권1호
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• pp.23-29
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• 2009

벼의 저온처리 cDNA 은행에서 분리된 CCCH 형태 zinc finger 단백질인 OsZF2의 기능을 분석하기 위하여 벼에서 CaMV 35S 프로모터 조절하에 OsZF2가 발현(35S:OsZF2)되는 형질전환벼 식물체를 개발하였다. 35S:OsZF2 형질전환벼에 대한 하이그로 마이신저항성 검정을 통해 동형접합체 계통을 선발하고 Northern 발현분석에 의해 OsZF2 유전자가 형질전환체에서 과발현되는 것을 확인하였다. 형질전환체와 대조구인 낙동벼를 100 mM NaCl 첨가 MS 배지에서 키운 후 잎과 뿌리의 길이를 측정하여 내염성 검정을 수행한 결과 대조구에 비해 형질전환체 생육이 다소 양호 한 것으로 나타났다. GMO 포장에서 생육상태를 관찰 한 결과 형질전환체는 생육지연으로 인한 왜화 현상을 나타내며 출수기 또한 열흘 정도 지연되나 등숙기에는 대조구와 같은 초장을 보였다. zinc finger 유전자는 식물체의 발달과 분화 단계 및 환경 스트레스 반응 등 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있으므로 유전체발현 분석으로 하위단계에서 조절되는 유전자 발현 양상을 분석하였다. 35S:OsZF2 전환체에서 낙동벼보다 4배 이상 발현이 증가된 유전자 중에서 게놈 주석에 기초한 기능을 유추하면 신호전달과 관련된 protein kinase, DNA 결합단백질과 대사에 관련된 효소 유전자, 스트레스 반응에 관여하는 일부 유전자 및 병 저항성과 관련된 유전자들의 발현이 증가되었다. 따라서 벼에서 분리된 OsZF2 CCCH type zinc finger 유전자는 벼 성장 발달과 스트레스에 반응하는 상위 조절자로서 기능을 할 것으로 추측된다.

• 한국국제농업개발학회지
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• 제23권5호
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• pp.570-577
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• 2011

해충저항성 Bt벼와 낙동벼의 미꾸리(Misgurnus anguillicaudatus)와 잉어(Cyprinus carpio)에 대한 급성독성시험을 실시한 결과 48시간 및 96시간-LC₅₀은 1,000mg/L 이상으로 나타났다. 48시간 및 96시간 무영향농도(NOEC)는 1,000mg/L이었다. 급성독성 시험기간 중 해충저항성 Bt벼와 낙동벼간의 pH, DO, 수온, 체중 및 전장에 대한 유의적인 결과는 나타나지 않았다.

• 생명과학회지
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• 제26권10호
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• pp.1121-1129
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• 2016

밀의 고분자 글루테닌 서브유닛[high molecular-weight glutenin subunit (HMW-GS)]은 밀가루의 성질을 결정하는데 가장 중요한 요소이며 가공적성을 나타내는데 중요한 역할을 수행한다. 우리는 Agrobacterium 동시 형질전환법을 이용하여 한국 밀 품종인 ‘조경’으로부터 밀 HMW-GS을 암호화하는 TaGlu-Ax1 유전자를 가지는 marker-free 형질전환 벼를 생산하였다. TaGlu-Ax1 유전자의 종자 특이적 발현을 위하여 밀에서 존재하는 TaGlu-Bx7 유전자의 자체 프로모터를 벡터 내에 삽입하였다. 동시 접종을 위해서 오직 TaGlu-Ax1 유전자와 hygromycin phosphotransferase II (HPTII) 저항성 유전자만으로 구성된 두 종류의 발현 카세트를 독립적으로 Agrobacterium EHA105에 도입하였고, TaGlu-Ax1와 HPTII가 도입된 각각의 EHA105 Agrobacterium을 3:1 비율로 혼합하여 벼 캘러스에 접종하였다. 210개의 HPTII 저항성 형질전환체 중에서 벼 게놈에 TaGlu-Ax1과 HPTII가 모두 삽입된 20개의 형질전환 라인을 획득하였다. TaGlu-Ax1와 HPTII가 벼 게놈에 도입된 것을 Southern blot을 통해서 다시 확인하였다. 형질전환 벼 T₁ 세대의 종자에서 밀 TaGlu-Ax1 유전자가 전사와 번역되어 오직 TaGlu-Ax1만을 가지는 marker-free 식물체를 T₁세대에서 성공적으로 선발할 수 있었다. TaGlu-Ax1 유전자가 발현되는 marker-free 형질전환 식물체는 야생형(wild type)과의 표현형 차이는 없었다. 형질전환 벼의 쌀가루의 제빵적성을 비교하였을 때 TaGlu-Ax1 유전자만이 발현되어서는 제빵적성이 더 나아지지 않았다. 그러므로 더 많은 밀 고분자 및 저분자 글루테닌, 글리아딘의 유전자의 집적과 조합이 쌀가루 가공적성을 증진시키는데 필요하다. 결론적으로 TaGlu-Ax1 marker-free 형질전환 벼는 쌀가루 가공적성을 증진시키는데 좋은 재료로 사용될 것이다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제36권1호
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• pp.87-95
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• 2009

Ferritin 유전자를 벼의 저장기관인 배유에 특이적으로 발현시킬 수 있는 glutelin, gGlobulin 및 zein 프로모터를 활용하여 쌀알에 최대로 발현시켜, 고부가가치를 가진 가공용 벼 품종을 육성하여 천연의 철 성분이 강화된 유아용 이유식 생산에 이용할 수 있으므로 유아들에게 천연의 철분을 안정적으로 공급할 수 있는 형질전환체를 육성하였다. 종자 저장단백질인 glutelin, globulin 및 zein의 프로모터와 ferritin 유전자를 pMJ21 vector에 pGBF, pGTF 및 pZ4F 등의 Ti-plasmid를 Agrobacterium에 도입하여 동안벼와 화신벼에 형질전환 하였다. 동안벼 종자를 사용하였을 때 pGBF 재조합 유전자는 19.2%, pGTF는 15.0%, pZ4F는 18.4%가 재분화되었고, 화신벼 종자를 사용하였을 때에는 pGBF 재조합 유전자는 6.7%, pGTF는 11.7%, pZ4F는 3.4%가 재분화되었다. 형질전환 벼의 ferritin 유전자의 도입여부는 PCR 분석과 Southern 분석으로 확인하였으며 ferritin 유전자의 유전자 발현은 Norihern 및 Western 분석에 의해 확인하였다. Southern blot 분석 결과로부터 각각의 배유특이 프로모터 유래 형질전환체 중에서 single copy로 도입된 개체를 선발 할 수 있었다. 또한 이들 형질전환 계통들에서 도입유전자의 발현량은 wild type 벼에 비하여 매우 높게 나타났다. 또한 철 단백질의 철분 축적 정도를 분석한 결과 Zein 프로모터를 사용한 형질전환 계통 (T1-2)에서 171.4 ppm으로 wild type과 비교하여 6.4 배의 철분함량 증가를 보였다. 그러나 globulin 및 glutelin 프로모터 유래 형질전환체에서는 wild type과 비교하여 $2.1{\sim}3.0$ 배의 철분함량 증가를 보였다. 벼 형질전환체들의 생육상황을 조사한 결과 초장은 변이 폭이 매우 크게 나타났으며, 대조품종과 비교하여 50%정도 감소한 왜성 및 이형 식물체도 출현되었다. 따라서 본 연구에서는 형질전환체 중에서 표현형 적으로 대조품종과 거의 같은 식물체를 선발하여 후대를 육성하였다. 육성한 T1 세대에서 형질전환체의 초장, 간장, 수장, 분얼수 및 등숙률을 조사한 결과 초장, 간장, 수장, 분얼수에 있어서는 대조 품종과 큰 변이를 보이지 않았으나 등숙률에 있어서는 $53.3{\sim}82.2%$의 비교적 큰 변이를 나타내었다.

• The Plant Pathology Journal
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• 제24권4호
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• pp.375-383
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• 2008

It is well known that NtMEK2, a tobacco MAPK kinase, is the upstream kinase of both salicylic acid-induced protein kinase and wound-induced protein kinase. In addition, expression of $NtMEK2^{DD}$, a constitutively active mutant of NtMEK2, is known to induce multiple defense responses in tobacco. In this study, transgenic rice plants that contained an active or inactive mutant of NtMEK2 under the control of a steroid inducible promoter were generated and used to determine if a similar MAPK cascade is involved in disease resistance in rice. The expression of $NtMEK2^{DD}$ in transgenic rice plants resulted in HR-like cell death. The observed cell death was preceded by the activation of endogenous rice 48-kDa MBP kinase, which is also activated by Xanthomonas oryzae pv. oryzae, the bacterial blight pathogen of rice. In addition, prolonged activation of the MAPK induced the generation of hydrogen peroxide and up-regulated the expression of defense-related genes including the pathogenesis-related genes, peroxidases and glutathione S-transferases. These results demonstrate that NtMEK2 is functionally replaceable with rice MAPK kinase in inducing the activation of the downstream MAPK, which in turn induces multiple defense responses in rice.

• Plant Biotechnology Reports
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• 제4권1호
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• pp.37-48
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• 2010

[ ${\Delta}^1$ ]pyrroline-5-carboxylate synthetase (P5CS) is a proline biosynthetic pathway enzyme and is known for conferring enhanced salt and drought stress in transgenics carrying this gene in a variety of plant species; however, the wild-type P5CS is subjected to feedback control. Therefore, in the present study, we used a mutagenized version of this osmoregulatory gene-P5CSF129A, which is not subjected to feedback control, for producing transgenic indica rice plants of cultivar Karjat-3 via Agrobacterium tumefaciens. We have used two types of explants for this purpose, namely mature embryo-derived callus and shoot apices. Various parameters for transformation were optimized including antibiotic concentration for selection, duration of cocultivation, addition of phenolic compound, and bacterial culture density. The resultant primary transgenic plants showed more enhanced proline accumulation than their non-transformed counterparts. This proline level was particularly enhanced in the transgenic plants of next generation ($T_1$) under 150 mM NaCl stress. The higher proline level shown by transgenic plants was associated with better biomass production and growth performance under salt stress and lower extent of lipid peroxidation, indicating that overproduction of proline may have a role in counteracting the negative effect of salt stress and higher maintenance of cellular integrity and basic physiological processes under stress.

• 한국육종학회지
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• 제42권5호
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• pp.540-546
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• 2010

콩의 PR10 유전자(GmPR10)를 벼에 형질전환하여 GmPR10 전이 유전자의 발현 정도와 내염성 관련 형질의 반응 사이의 인과관계를 조사하여 염 스트레스에 대한 GmPR10 생리적 기능을 분석하고 내염성 유전자원을 개발하였다. 1. 전이 유전자는 형질전환 계통에 따라 게놈 내에 1 ~ 6개의 사본이 도입되었고, 선발된 8개의 형질전환 계통 모두에서 전이 유전자가 발현되었으며, 발현 정도는 계통에 따라 변이를 보였다. 2. $T_1$세대 2계통의 형질전환 식물체와 비 형질전환 식물체에 125mM NaCl을 시간별로 처리한 결과, 전이 유전자 GmPR10의 전사체 검출양은 2계통의 형질전환체에서 모두 염처리 6시간까지 증가하였고, 12시간 이후에는 감소하였다. 3. 세포의 전해질 누출율은 형질전환체가 비 형질전환체에 비해 낮았고, 뿌리가 잎보다 낮았다. 또한, 전이 유전자 전사체의 검출량이 높을수록 전해질 누출율은 낮았다. 4. NaCl 용액에서의 생육 정도는 형질전환체가 비 형질전환체보다 현저히 양호하였으며 GmPR10 전이 유전자의 발현이 높을수록 생육 정도가 더 좋았다. 결론적으로 GmPR10 은 내염성을 증진시키는 기능이 있으며, GmPR10 전이유전자의 발현이 높은 계통은 내염성 벼 육성용 소재로 이용할 수 있을 것으로 평가된다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제34권2호
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• pp.145-152
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• 2007

Lactoferrin is an 80-kDa iron-binding glycoprotein known to exert many biological activities, such as facilitating iron absorption and having antimicrobial and anti-inflammatory effects. Rice can be a useful target for edible food plants to introduce human lactoferrin, because it has lower allergenicity and is likely to be safer than microorganisms or transgenic animals. A cDNA fragment encoding human lactoferrin (HLF) driven by the maize polyubiquitin promoter, along with herbicide resistance gene (bar) driven by CaMV 35S promoter, was introduced into rice (Oryza sativa L. cv. Dong Jin) using the Agrobacterium -mediated transformation system. Putative transformants were initially selected on the medium containing bialaphos. The stable integration of the bar and HLF genes into transgenic rice plants was further confirmed through polymerase chain reaction (PCR) and Southern blot analyses. The expression of the full length HLF protein from various tissues such as grains and young leaves of transgenic rice was verified by Western blot analysis. Analysis of progeny also demonstrated that introduced genes were stably inherited to the next generation at the Mendelian fashion.

• BMB Reports
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• 제42권8호
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• pp.486-492
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• 2009

OsDREB1D, a special DREB (dehydration responsive element binding protein) homologous gene, whose transcripts cannot be detected in rice (Oryza sativa L), either with or without stress treatments, was amplified from the rice genome DNA. The yeast one-hybrid assay revealed that OsDREB1D was able to form a complex with the dehydration responsive element/C-repeat motif. It can also bind with a sequence of LTRE (low temperature responsive element). To analyze the function of OsDREB1D, the gene was transformed and over-expressed in Arabidopsis thaliana cv. Columbia. Results indicated that the over-expression of OsDREB1D conferred cold and high-salt tolerance in transgenic plants, and that transgenic plants were also insensitive to ABA (abscisic acid). From these data, we deduced that this OsDREB1D gene functions similarly as other DREB transcription factors. The expression of OsDREB1D in rice may be controlled by a special mechanism for the redundancy of function.

• Molecules and Cells
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• 제27권4호
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• pp.449-458
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• 2009

The OsAsr1 cDNA clone was isolated from a cDNA library prepared from developing seed coats of rice (Oryza sativa L.). Low-temperature stress increased mRNA levels of OsAsr1 in both vegetative and reproductive organs. In situ analysis showed that OsAsr1 transcript was preferentially accumulated in the leaf mesophyll tissues and parenchyma cells of the palea and lemma. For transgenic rice plants that over-expressed full-length OsAsr1 cDNA in the sense orientation, the Fv/Fm values for photosynthetic efficiency were about 2-fold higher than those of wild type-segregating plants after a 24-h cold treatment. Seedlings exposed to prolonged low temperatures were more tolerant of cold stress, as demonstrated during wilting and regrowth tests. Interestingly, OsAsr1 was highly expressed in transgenic rice plants expressing the C-repeat/dehyhdration responsive element binding factor 1 (CBF1), suggesting the regulation of OsAsr1 by CBF1. Taken together, we suggest that OsAsr1 gene play an important role during temperature stress, and that this gene can be used for generating plants with enhanced cold tolerance.