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GM벼 OsCK1의 도입유전자 구조분석: Whole Genome Shotgun Sequencing을 이용한 다중 도입된 T-DNA 구조 분석 KCI 등재
Transgene Structure Analysis of Genetically Modified OsCK1 Rice : Whole Genome Shotgun Sequencing as a Tool for Structure Analysis of Multi-Inserted T-DNAs
pp.183-194
GM벼 OsCK는 벼 유래의 OsCK1 유전자를 벼에 형질전환 하여 벼흰잎마름병 및 벼도열병에 대한 저항성을 높게 한벼로 농촌진흥청에서 개발하였다. 형질전환 벡터의 구성은 양쪽 border (LB, RB) 상간에 2개의 MAR 염기서열이 서로 마주보는 형태로 위치하고 있으며, 제초제 저항성 유전자 PAT는 CaMV 35S promoter에 의하여 발현이 유도되고, 목표 유전자인 choline kinase (OsCK)는 actin promoter에 의하여 발현이 조절되며 left border 기준으로 역방향으로 배치되었다. 도입유전자 확인을 위하여 adaptor ligation PCR을 수행하였는데, MAR 영역에 위치하는 제한효소로 GM벼 genomic DNA를 절단한 후 adaptor를 붙였다. 염기서열 분석을 위하여 T-DNA의 양 말단에서 primer를 제작한 후 sequence 분석을 하였다. 분석한 결과, T-DNA의 right border 인근의 MAR sequence가 벼 genome의 10번 염색체 129971번 염기와 연결되어 있음을 확인하였다. Left 영역의 삽입위치는 이후 실시한 Illumina NGS 시스템을 이용하여 확인할 수 있었으며, GM 벼에는 2개의 T-DNA가 도입되었음을 알 수 있고, 첫 번째 T-DNA는 벼 10번 염색체 BAC클론 OSJNBa0014J14의 128947번째 염기와 129970째 염기에 위치하고 벼 genome 염기 1024 bp가 결실됨을 확인하였다. 이 과정에서 첫 번째 T-DNA left border와 첫 번째 MAR sequence 일부(370 bp)가 결실되었고 right border와 두 번째 MAR 영역 199 bp가 결실되었음도 확인하였다. 두 번째 T-DNA는 right border가 결실된 형태로 첫번째 T-DNA의 35S promoter 중간에 삽입되었음을 확인하였다.
The purpose of this study was to characterize the T-DNAs introduced into the transgenic OsCK rice, as part of a biosafety evaluation. Choline Kinase (CK) gene is upregulated in the transgenic OsCK rice. We identified the insertion sites, flanking sequences, structures and sequences of the inserted T-DNAs. Based on the adaptor-ligation PCR, we found that the right border of the T-DNA was inserted at position no. 129971, on BAC clone OSJNBa0014J14 of chromosome 10. The flanking sequences of the left border region of the T-DNA (which was later identified as a region harboring a 1-kb long deleted sequence), could not be identified by various PCR-based trials. However, it was finally identified with whole-genome shotgun sequencing, using an Illumina sequencer. The result indicated that one of the T-DNAs was inserted into the CaMV 35S promoter region, whereas the other T-DNA was introduced at position 128947 on OSJNBa0014J14 clone, with an inverse orientation. During the insertion process, a 1024-bp-long chromosome sequences flanked by the right border of the T-DNA region was deleted. A 370-bp long left border region and 199-bp long right border region corresponding to the matrix attachment region (MAR) sequences of the T-DNA were also deleted. Collectively, these results indicate that whole-genome shotgun sequencing is a useful tool to reveal the detailed sequences and structures of the introduced T-DNAs, especially in the case of multiple T-DNA insertions. The expenses incurred on genome sequencing can be easily compensated by minimizing the time and efforts invested in conventional molecular analyses.
서 언
재료 및 방법
식물재료
형질전환벡터 및 T-DNA의 염기서열 분석
주변염기서열(flanking sequence) 분석
Illumina NGS을 이용한 염기서열분석
염기서열 분석 자료를 이용한 형질전환벡터 및 T-DNA의 구조 분석
결과 및 고찰
형질전환벡터 T-DNA 영역의 완전장 염기서열분석 및 구조분석
도입유전자(T-DNA)의 삽입위치 및 flanking sequence
도입유전자(T-DNA)의 삽입 수, 구조 및 염기서열 분석 결과
도입유전자(T-DNA)의 연속하는 복수 세대간 안정적 유전분석
Illumina NGS을 이용한 염기서열분석의 필요성
적 요
사 사
REFERENCES
