국내 대학과 국립식량과학원 간의 협력 연구를 통해 확보된 32개 벼 형질전환 계통들에 대하여 주요 작물학적 특성 및 수량성을 평가하였다. 이들 계통들은 수량성, 내병성, 스트레스저항성, 미질변이 등에 관여하는 17종의 유전자가 니폰바레, 낙동벼, 동진벼 등에 형질전환 되어 육성된 계통들이다. 주요 결과는 아래와 같다. 1. 형질전환 계통들은 출수기, 간장, 수장, 수수 등의 주요 작물학적 특성뿐만 아니라 수량성에서도 모품종과 상당한 차이를 보였다. 2. 조사된 벼 형질 전환계통들에서 조사된 농업형질에 대한 다변량분석 결과, 모품종에 비해 각 형질전환 계통군 내에서 관찰된 작물학적 상이성은 일정한 방향성이 없는 무작위적이었으며, 그 변화폭도 3개의 모품종들의 작물학적 차이보다 훨씬 크게 관찰되었다. 3. 따라서 우량 벼 형질전환 계통 육성의 효율성을 제고하기 위해서는 모품종에 형질전환 되어 발현될 유전자의 우수성뿐만 아니라, 계통육성과정에서 다양한 유전학적 요인에 의해 야기되는 '표현형 왜곡현상'을 적절히 제어할 수 있는 육종전략도 함께 고려되어야 할 것으로 사료되었다.
벼 흰잎마름병은 세계적으로 벼 재배치에서 가장 문제시되는 병해충의 하나이다. 우리나라의 경우 상습발생지를 중심으로 Xa1과 Xa3 이 저항성 유전자로 활용되었으나, 소수의 저항원이 집중적으로 활용됨으로 인해 최근 이병화가 급속히 진행되고 있다. 특히 최근 Xa1과 Xa3 모두를 침해하는 새로운 균계 K3a가 확인됨에 따라 새로운 저항성 유전자의 동정 및 활용의 중요성이 높아가고 있다. 국내육성 자포니카품종 화성벼와 야생벼 O. minuta 간의 종간교잡을 통해 확립된 수원506호의 흰잎마름병에 대한 유전분석을 실시하였다. 수원506호와 통일계 품종인 밀양23호간의 교잡을 통해 확보한 F2 개체들을 활용하여 흰잎마름균주 HB3011 의 접종에 따른 병반장의 변이와 유전자지도 작성에 사용된 SSR 마커의 유전자형간의 연관성분석을 수행하였다. 수원506호의 흰잎마름병 저항성을 지배하며 우성유전자로 작용하는 주동유전인자가 염색체 4변 하단에서 SSR 마커 RM255 에 의해 표지 되었는데, 해당 염색체영역은 Xa1과 Xa2 및 Xa22 등이 보고되었던 영역과 매우 유사할 것으로 추정되었다.
Kim, Yun-Sung;Baik, Jong-Min;Kim, Eui-Nam;Kim, Ki-Deok
The Plant Pathology Journal
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제20권4호
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pp.244-246
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2004
Sectors of rice blast fungus, Pyricularia grisea, frequently appeared on potato dextrose agar amended with edifenphos and iprobenfos. Thus, we assessed the sector-forming frequency of isolates of P. grisea and compared the fungicide sensitivity between wild types and sectors against the fungicides. The 905 isolates of the fungus were obtained from rice-growing locations in Korea from 1997-1998. When the isolates were grown on potato dextrose agar amended with minimal inhibitory concentrations of edifenphos (20 ${\mu}$g a.i./ml)and iprobenfos (55 ${\mu}$g a.i./ml), they produced sectors that overcame the effect of the fungicides. Among the 905 isolates tested, 9.0% produced sectors against edifenphos and 5.6%, against iprobenfos. Different sector-forming frequencies were also observed among the 11 locations of Korea. Sectors obtained from the fungicide-amended media generally grew more than their counterpart wild types grown on the media with either edifenphos or iprobenfos, regardless of their origins. In this study, greater relative growth of sectors over wild types of tested isolates can support the resistant characteristic of the fungus to survive against the fungicides. Therefore, the results indicate that the sectoring in rice blast fungus, P. grisea, may play a role in the occurrence of fungicide resistance.
칼슘-의존성 단백질 카이네이즈(CDPK)는 식물의 Ca2+ 매개 신호 전달에 필수적인 역할을 한다. CDPK는 염분, 저온, 가뭄 등과 같은 비생물적 스트레스에 대한 식물의 반응을 조절하는 데 관여하는 것으로 알려져 있다. 벼의 CDPK는 31개의 유전자로 구성된 거대 다유전자군으로 되어 있지만, 단지 일부 벼의 CDPK 기능만이 확인되었다. 따라서, 벼에서 OsCPK11의 기능을 알아보기 위해, 이 연구는 염분, 저온 및 가뭄과 같은 비생물적 스트레스 조건에서 벼의 야생형과 ND0001 oscpk11 돌연변이체의 OsCPK11 발현 분석에 초점을 맞추었다. 염분, 저온, 가뭄 스트레스 처치를 위해 유식물을 각각 200 mM NaCl, 4℃, 20% PEG 6,000에 노출시켰다. 야생형과 ND0001 돌연변이체에서 OsCPK11의 발현을 확인하기 위해 RT-PCR과 quantitative real-time PCR을 수행하였다. RT-PCR 결과에 의하면, 야생형과 이형접합성 돌연변이체에서는 OsCPK11 전사체가 검출되었지만, 동형접합성 돌연변이체에서는 검출되지 않았다. Quantitative real-time PCR 결과에 의하면 야생형에서 염분, 저온, 가뭄 스트레스에 의해 OsCPK11의 상대적인 발현이 증가하였으며, 각각 24시간, 6시간, 24시간 후 최대 수준에 도달하였다. ND0001 동형접합성 돌연변이체의 OsCPK11의 상대적 발현은 야생형에 비해 현저히 감소하였다. 이러한 결과는 oscpk11 동형접합성 돌연변이체에서는 OsCPK11발현을 완전히 저해하며, OsCPK11유전자 발현 조절이 염분, 저온 및 가뭄 스트레스 신호 전달 과정에 관여할 수 있음을 의미한다.
Min, Hye Jo;Jung, Ye Jin;Kang, Bin Goo;Kim, Woo Taek
Molecules and Cells
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제39권3호
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pp.250-257
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2016
Abiotic stresses such as drought and low temperature critically restrict plant growth, reproduction, and productivity. Higher plants have developed various defense strategies against these unfavorable conditions. CaPUB1 (Capsicum annuum Putative U-box protein 1) is a hot pepper U-box E3 Ub ligase. Transgenic Arabidopsis plants that constitutively expressed CaPUB1 exhibited drought-sensitive phenotypes, suggesting that it functions as a negative regulator of the drought stress response. In this study, CaPUB1 was over-expressed in rice (Oryza sativa L.), and the phenotypic properties of transgenic rice plants were examined in terms of their drought and cold stress tolerance. Ubi:CaPUB1 T3 transgenic rice plants displayed phenotypes hypersensitive to dehydration, suggesting that its role in the negative regulation of drought stress response is conserved in dicot Arabidopsis and monocot rice plants. In contrast, Ubi:CaPUB1 progeny exhibited phenotypes markedly tolerant to prolonged low temperature ($4^{\circ}C$) treatment, compared to those of wild-type plants, as determined by survival rates, electrolyte leakage, and total chlorophyll content. Cold stress-induced marker genes, including DREB1A, DREB1B, DREB1C, and Cytochrome P450, were more up-regulated by cold treatment in Ubi:CaPUB1 plants than in wild-type plants. These results suggest that CaPUB1 serves as both a negative regulator of the drought stress response and a positive regulator of the cold stress response in transgenic rice plants. This raises the possibility that CaPUB1 participates in the cross-talk between drought and low-temperature signaling pathways.
Oryza grandiglumis Chitinase IVa (OgChitIVa) cDNA encoding a class IV chitinase was cloned from wild rice (Oryza grandiglumis). OgChitIVa cDNA contains an open reading frame of 867 nucleotides encoding 288 amino acid residues with a predicted molecular weight of 30.4 kDa and isoelectric point of 8.48. Deduced amino acid sequences of OgChitIVa include the signal peptide and chitin-binding domain in the N-terminal domain and conserved catalytic domain. OgChitIVa showed significant similarity at the amino acid level with related monocotyledonous rice and maize chitinase, but low similarity with dicotyledoneous chitinase. Southern blot analysis showed that OgChitIVa genes are present as two copies in the wild rice genome. It was shown that RNA expression of OgChitIVa was induced by defense/stress signaling chemicals, such as jasmonic acid, salicylic acid, and ethephon or cantharidin and endothall or wounding, and yeast extract. It was demonstrated that overexpression of OgChitIVa in Arabidopsis resulted in mild resistance against the fungal pathogen, Botrytis cinerea, by lowering disease rate and necrosis size. RT-PCR analysis showed that PR-1 and PR-2 RNA expression was induced in the transgenic lines. Here, we suggest that a novel OgChitIVa gene may play a role in signal transduction process in defense response against B. cinerea in plants.
The starch-branching enzymes (BEs) are responsible for synthesizing the amylopectin, which plays an important role in determining the structural and physical properties of starch granules. BE has two differently functioning isoforms (BEI and BEIIa/b) based on their difference in the chain-length pattern by the degree of polymerization (DP), which mainly contributes to the amylopectin chain length distribution in starch biosynthesis. In this study, we investigated functional haplotypes and evolutionary analyses of SBE1 in 374 rice accessions (320 Korean bred and 54 wild). The analyses were performed based on the classified subpopulations. Haplotype analysis generates a total of 8 haplotypes, of which only four haplotypes were functional carrying four functional SNPs in four different exons of SBE1 on chromosome 6. Nucleotide diversity analysis showed a highest pi-value in aromatic group (0.0029), while the lowest diversity value was in temperate japonica (0.0002), indicating the signal of this gene evolution origin. Different directional selections could be estimated by negative Tajima's D value of temperate japonica (-1.1285) and positive Tajima's D value of tropical japonica (0.9456), where the selective sweeps were undergone by both positive purifying and balancing selections. Phylogenetic analysis indicates a closer relationship of the wild with most of the cultivated subgroups indicating a common ancestor for SBE1 gene. FST-values indicate distant genetic relationships of temperate japonica from all other classified groups. PCA and population structure analysis show an admixed structure of wild and cultivated subpopulations in some proportions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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