Resequencing data is actively used for searching QTL or analyzing genetic diversity in the crops. However, the complexity of genome, caused by genome duplication, limits the utility of genome-wide association studies and linkage analyses to identify genes that regulate agronomically valuable traits. Here, we propose a comparative genomics approach based on core or common variation-based recombination blocks (CRB) using single nucleotide variation (SNV) density information. We found that the soybean genomes are assembled with long and distinct CRBs as large as 10Mb. CRB-based comparative genomics enabled us to accurately identify recombination blocks at the whole-chromosome level. We identified the Ih locus that determines the yellow hilum color in soybeans using CRB-based mapping with representative indel markers. These results suggest that the CRB-based comparison method is a promising platform for molecular breeding and map-based cloning.

고추 탄저병은 Colletotrichum spp. 균에 의해 일어나고, 국내에는 주로 C. acutatum 종이 우점을 하고 있다. 탄저병 저항성 고추 유전자원은 주로 Capsicum baccatum 종(PBC80, PBC81, PI594137, Cpb 등)에서 주로 보고되고 있으며, C. chinense 종(PBC932 등)에서도 일부 보고되고 있다. PBC81은 C. acutatum과 C. capsici에 모두 우성으로 각각의 주동 QTL에 연관된 분자표지가 개발되었다. AR은 PBC932에서 유래한 육성 계통으로 C. acutatum과 C. capsici에 모두 열성으로 보고되었다. 본 연구에서는 AR 유래 탄저병 열성저항성 유전자와 연관된 분자표지를 개발하고자 하였다. 식물 재료는 대풍초(S) x AR(R) 조합의 F2 분리집단 93개체를 이용하였다. 접종 탄저병 균주는 KSCa-1(C. acutatum)을 사용하였고, 저항성 조사는 DI(disease incidence), OLD(overall lesion diameter) 및 TLD(true lesion diameter) 3가지 방법으로 조사하였다. F2에서 탄저병 저항성이 정규분포 곡선에 가깝게 나타나 QTL mapping을 우선적으로 수행해 보기로 하였다. 연관지도를 작성하기 위해 다른 연구에서 mapping된 마커를 우선 사용하였는데, SSR(200여개), COSII(50여개), STS(20여개) 등 총 270여개의 마커를 스크리닝하였고, 그 중 SSR(45개), COSII(9개), STS(4개) 등 총 58개의 마커가 다형성을 보여 mapping에 사용하였다. 그 결과, 총 512 cM을 커버하는 연관지도를 만들 수 있었고, 이를 이용하여 preliminary QTL 분석을 수행하여 보았다. 그 결과, OLD trait에서 LG9에 저항성 QTL(AR 유래)이 잡히는 것을 확인하였는데, LG9에는 이전 보고에서 C. capsici에 주동저항성을 보이는 부분이 있는 곳이기도 하다. 그리고 TLD trait에서는 LG3에 저항성 QTL(대풍초 유래)이 잡혔는데, 이 부분은 병이 발생했을 때 얼마나 병반이 빨리 커지는지를 설명할 수 있는 형질이다. 현재 각각의 QTL에 아주 가까운 마커를 개발하기 위해 LG3과 LG9에 마커를 추가하는 실험을 계속 진행 중이다.

고추에 함유되어 있는 주요 색소는 카로테노이드(carotenoids) 계열의 물질인 캡산틴(capsanthin), 캡소루빈(capsorubin), β-카로틴(carotene) 등이다. 카로테노이드가 항암, 항산화, 면역력 증가 등에 효과가 있는 것이 알려지면서 고색소 고추 품종에 대한 소비자의 욕구가 증가하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 고색소 고추 품종 육성에 활용할 수 있는 총 적색소 간편 분석법을 개발하고자 하였다. 그 결과, 96-wells 폴리스틸렌 마이크로플레이트와 ELISA 판독기를 이용한 분석 방법을 개발하였다. 적색소 측정용 파장 분석에 분광광도계를 이용하지 않고 450nm 필터가 장착된 ELISA 판독기로도 총 적색소 분석이 가능하였다. 하지만 아세톤으로 추출한 색소추출물을 96-wells 폴리스틸렌 마이크로플레이트에 직접 분주할 경우 플레이트 표면이 변색되어 색소를 정확하게 측정할 수 없었다. 그러나 아세톤 색소추출물을 메탄올로 10배 희석한 용액을 사용할 경우, 플레이트 표면과 용액 내 색소 성분에 영향을 주지 않았을 뿐만 아니라 ASTA-20.1법에 의한 색소 측정 결과와도 높은 상관관계를 보였다. 또한 총 적색소 추출 조건으로는 고춧가루 0.1g을 아세톤 10ml에 첨가하고 실온에서 4시간 동안 교반하는 것이 적합하였다. ELISA 판독기를 이용한 색소분석법(Microplate법으로 명명)과 본 실험에서 검정된 색소추출법은 대량의 시료를 처리할 수 있을 뿐만 아니라 아세톤 폐액의 발생량을 ASTA-20.1법의 1/10 수준으로 줄일 수 있어 실제 고추 육종 현장에서 고색소 계통을 선발할 때 매우 유용할 것으로 판단된다.

국내 찰옥수수 육종은 검정색을 선호하는 소비자 정서에 맞추어 미흑찰, 흑진주찰, 흑점2호 등을 개발하였으나 좀더 다양한 유색 찰옥수수 개발에 많은 관심을 가질 필요가 있다. 특히 퍼플색의 안토시아닌은 대단히 중요한 옥수수 육종 소재로 페루와 중국에서 유전자원 및 육종소재로 활용되고 있다. 강원도 옥수수시험장은 ‘02년부터 퍼플 색소옥수수 육종에 착수하여 2010년 포엽색소 우량 옥수수 ｢색소1호｣를 개발하여 품종출원 중(출원 2011-131)에 있으며 이 품종은 옥수수 포엽에서 손쉽게 색소를 추출하고 이용할 수 있지만 식용사용 근거 미비의 문제점을 안고 있다. 이를 극복하고자 색소찰옥수수, 일반 색소알곡옥수수, 색소수염옥수수 등 다양한 색소옥수수 육종소재를 개발중이다. 2011년 육종 모집단 4집단(색소찰 2, 색소포엽 1, 색소알곡 1)과 분리세대(색소찰 0～7세대 1,171계통, 색소포엽 색소알곡 0～5세대 441계통)을 양성하였고, 생산력검정시험(생산력예비 22, 강원지역적응 5교잡계)을 수행하여 색소찰교1호, 색소찰교4호를 선발하여 2012년 2년차 강원지역적응시험을 수행하여 품종등록할 예정이다. 육성된 색소찰옥수수는 기존 찰옥수수 미흑찰(검정색) 보다 알곡에서의 안토시아닌 색소함량은 10배 정도 높아 옥수수 부가가치를 높이는데 기여할 것이다.

LincRNA (long intergenic noncoding RNA)란 단백질을 coding하지 않으며 genome 상의 intergenic region으로부터 전사되는 200 nucleotide 이상으로 이루어진 RNA를 총칭하는 용어이다. Whole-genome tiling array나 transcriptome sequencing 등에 의해 여러 모델 생물종에서 lincRNA의 존재가 확인되어 왔으며, 이들은 microRNA나 단백질과는 달리 매우 다양한 방식으로 유전자 발현을 조절하는 것으로 보인다. 최근 동물에서는 생물학적으로 중요한 의미를 가지는 몇몇 lincRNA가 발견되었고 이들이 세포 사멸‧세포 주기‧줄기 세포의 전분화능 등의 다양한 생물학적 과정에 관여할 것이라는 증거가 포착되었다. 이에 비하여 식물의 lincRNA에 대한 이해는 아직 초보적인 수준이다. 그러나 최근 들어 애기장대를 중심으로 최적 생장 조건에서와 각종 스트레스를 유도한 조건에서 lincRNA의 발현 양상을 비교함으로써 식물의 스트레스 저항성에 있어 lincRNA의 역할을 규명하려는 시도가 있어 왔다. 이들 연구에 의하면 한발‧냉해‧염해 등의 스트레스 조건 하에서 lincRNA의 pool에 상당한 변화가 일어나는 것으로 보인다. 이에 본 연구에서는 벼의 질소 결핍 스트레스 관련 lincRNA를 오믹스 기법을 이용한 대량 발굴 및 이에 대한 기능적 연구를 수행하고자 한다. 이를 위해 질소 결핍 조건에서 생장시킨 벼 샘플에 대해 RNA-Seq을 실시하였으며, 이에 대한 분석을 통해 질소 결핍 스트레스에 반응하는 다수의 질소 대사 관련 유전자, microRNA 및 lincRNA 후보들을 선정하였다. 앞으로는 qRT-PCR 등의 기법을 통해 lincRNA의 발현 및 기능에 대한 추가적인 연구를 진행함으로써 이들이 질소 결핍 스트레스에 대한 벼의 반응과 어떻게 연관되어 있는지를 확인할 것이다.

벼 수량성 증진을 위해서는 생육초기부터 출수, 개화 및 등숙기 까지 광합성효율이 높게 유지하여야 하며 벼 생육기간 중 예상치 못한 기후변화로 발생한 생육불량환경 (저온, 고온, 빈번한 강우로 인한 일조량 부족, 가뭄에 인한 물 부족 등) 에서도 광합성 효율을 안정적으로 유지할 뿐만 아니라 벼 잎의 노화가 급속히 진행되는 벼 종자등숙 후기까지 광합성효율을 오래 지속시켜줄 수 있는 우량 유용유전자를 발굴하는 연구가 최대 목표이다. 발달초기 유수에 대한 microarray 수행을 위해, 동진 및 화영 품종을 재료로 하여 발달 단계에 따른 유수를 sampling 하였다. 3 cm 크기를 가지는 유수는 이미 유수 발달에 따른 identity가 모두 결정된 상태이므로, 4 cm 를 control로 사용하여 3 mm 이하, 4 - 10 mm, 1 - 2 cm, 크기의 유수를 각각 4단계로 sampling 하였다. 고 순도의 RNA는 Agilent 44K chip을 사용하여 분석하였으며, 그 결과를 바탕으로 유용 유전자를 선발 하였다. 특히 금년도에는 활성화변이체에서 이삭 유전자 활성빈도가 낮기 때문에 활성화변이체 숫자를 줄이고 삽입변이체를 500 line 으로 분석을 대폭 증가시켰다. T-DNA 삽입 변이체 집단에서 선발된 개체들은 이삭 모양, 이삭 가지 수, 가지 길이, 종자 숫자, 임실률 등의 수량성 형질을 분석하였다. 한편, 수량성 증대에 관련하는 것으로 추정되는 유망 유전자를 일본 National Institute of Agrobiological Sciences (NIAS) 에서 KOME cDNA을 분양 받았다. 그리고 Ubiquitin promoter와 nos terminator 사이에 다양한 제한효소 자리가 있는 binary vector에 cloning 한 후 형질전환이 수월한 동진벼를 사용하였다. 그중 생산성 증가가 입증된 유전자는 일품벼 및 삼광벼 등 우수 벼품종에 형질전환 할 것이다.

종피색이 다른 세 품종을 이용하여 일반성분, 아밀로오스, 쌀알의 형태적 특성, 물질결합능력, 총 폴리페놀 함량, 전자공여능을 조사한 결과는 다음과 같다. 일반성분의 경우 수분함량은 일품이 가장 높았고, 흑진주, 슈퍼자미 순이었고, 식미와 관계가 깊은 조단백과 조지방 함량은 흑진주, 슈퍼자미, 일품 순으로 나타나 슈퍼자미의 취반 특성이 흑진주보다 우수했다. 슈퍼자미의 쌀알의 형태적 특성은 일반쌀보다 무겁고 길이가 길며 종실의 크기가 컸다. 낟알의 색도는 L, a는 일품, 슈퍼자미, 흑진주 순이었고, b값은 일품, 흑진주, 슈퍼자미 순이었으며, 가루의 색도는 일품, 슈퍼자미, 흑진주 순이었다. 물결합능력은 흑진주가 가장 높았고, 슈퍼자미, 일품 순이었으며, 수침 중의 경도는 모든 시료에서 수침시간이 길어질수록 낮아졌고, 슈퍼자미, 흑진주, 일품 순이었다. 각각 20, 40℃에서 수침시켜 색소의 용출과 pH를 측정한 결과는 수침시간이 길어질수록 색소용출이 많이 되며, pH가 낮아졌고, 온도가 높을 때 색소 용출도 활발하고 pH가 다소 낮았다. DSC를 이용한 호화특성 측정 결과 슈퍼자미가 흑진주보다 분자 구조 간 결합력과 결정성이 낮아 호화가 잘 되는 것을 확인하였다. 총 폴리페놀과 전자공여능은 슈퍼자미, 흑진주, 일품 순으로 슈퍼자미가 높은 생리 기능성을 가지고 있음을 확인하였다.

현재까지 육성된 고품질의 찰옥수수는 재래종을 기반으로 육성되어 유전적인 배경이 협소하여 새로운 유전자원의 발굴과 개발로 지속적으로 고품질 육종이 가능하다. 차진맛과 단맛이 높은 찰옥수수 육종의 가능성을 확인하기 위하여 찰옥수수 자식계통 02S6140과 단옥수수 자식계통 KSS22를 교잡한 후대에서 찰성과 단맛을 조사하였다. 단옥수수(당질)와 찰옥수수(찰질)의 교잡 F1은 모두 일반질이지만 F1:2 종자에서 표현형은 일반질(N) 9, 당질(susu) 4, 찰질(wxwx) 3 으로 나타났는데 당질의 1/4은 double mutant(susuwxwx)로 당질이 찰질보다 표현형에서 상위를 보여 당질로 표현되었다. F2에서 입질이 Susuwxwx(Ssww)의 유전자형을 가지는 찰옥수수는 자식에 의하여 찰옥수수(S－ww)와 단옥수수(ssww)로 분리되는데 여기의 단옥수수는 어떤 유전자형의 단옥수수(ss―－)와 비교하여도 아밀로스 함량이 3.4%이하로 현저히 낮은 이중열성형(double mutant, ssww)을 보인다. 즉 아밀로스함량 조사로 이중열성 단옥수수를 구별할 수 있다. 동일한 당질이지만 유래별로 아밀로스 함량이 차이가 유의한 것은 waxy 유전자에 의한 dosage 효과로 생각된다. 그리고 F3 종자가 찰질이 되는 경우는 일반질 SSWw와 SsWw 유전자형, 찰질 SSww 유전자형, 그리고 이중열성 당질과 함께 분리되는 Ssww 유전자형에서 분리되는 경우로 이들 유전자형별로 비교해 보면 아밀로스함량과 과피두께에서 유의한 차이가 있었다. 아밀로스함량은 이중열성이 함께 분리되는 Ssww 유전자형의 평균값이 가장 낮아 5.4%를, F2 종자에서 이미 찰질로 구분된 SSww 유전자형이 다음으로 높은 5.9%를, 일반질에서 분리된 SSWw, SsWw 유전자형에서 가장 높은 7.1∼7.3%의 아밀로스함량을 보였다. 이것은 더욱 찰기가 높은 찰옥수수 육종을 위해서는 단옥수수와 교잡 후 F2 종자가 찰옥수수이고 자식으로 F3 종자에서 이중열성 단옥수수와 찰옥수수가 함께 분리되고 여기서 찰옥수수를 선발하면 찰기 높은 찰옥수수 육종이 가능할 것으로 판단된다.

벼멸구(Nilaparvata lugens Stal.)는 주로 동남아시아를 비롯한 모든 벼 재배국가에서 발생하며, 우리나라의 벼농사에도 큰 피해를 입히는 주요 해충이다. 벼멸구에 저항성이면서 품질이 우수한 신품종을 육성하고자 ‘삼강’과 ‘낙동’을 인공교배하여 F1 식물체를 양성하고, 약배양을 수행하여 doubled haploid 집단을 육성하였다. 육성 계통 중에서 포장특성이 양호하고 벼멸구에 저항성인 ‘SNDH-39’를 양질성 품종인 ‘주남’과 3회 여교배하여 동계온실에서 F1세대를 양성하였다. 하계포장에 F2세대 240개체를 전개하고 초형이 양호한 17개체를 선발하였다. 벼멸구 저항성 유전자 Bph 1과 연관된 DNA marker(RM28493)를 이용한 marker assisted selection(MAS)과 생물검정을 병행하여 육성한 계통 중에서 벼멸구에 저항성이면서 주요작물학적 특성이 우수한 ‘SNJB8-16-3-B’를 선발하였다. ’08～’09년에는 생산력검정 및 지역적응성시험을 수행하여 ‘드리미 2호’로 명명하였고, 현재 국립종자원에 출원번호 2009-540으로 출원 중에 있다. ‘드리미 2호’의 출수기는 8월 22일이며, 아밀로즈 함량은 20.8% 이다. 주요 병해충에 대한 저항성으로 벼멸구에는 강한 저항성을 나타내며, 잎도열병과 흰잎마름병의 K1, 2, 3 균군에도 저항성 반응을 나타내었다.

최근의 이상기온으로 인한 생육환경의 변화 및 산업화로 인한 경작면적 감소는 작물의 생산 및 안정적 공급을 제한하는 주요 원인이다. 전통 육종 및 분자 육종을 통한 품종 계량이 지속적으로 생산성 증대에 중요한 역할을 하고있다. 하지만 현재 또는 미래에 직면하게 될 문제점들을 해결하기 위한 다양한 방법들의 개발이 필요하다. 근래 들어 중요 유전자 형질전환을 통해 위의 문제점들을 극복하려는 노력이 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 생물정보학 기술을 이용하여 현재 재배되고 있는 주요 벼 아종인 자포니카와 인디카 사이에서 발현이 차이가 명확히 확인된 유전자를 대규모로 분리하였다. 이를 위하여 공개된 1108개 affymetrix microarray자료를 활용하였고 그 중에 514 자료가 인디카, 594 자료가 자포니카 시료를 사용하여 제작이 되었다. 두 아종의 비교를 통해서 520 자포니카 우선적 발현의 유전자 (자포니카 eQTL)와 160 인디카 우선적 발현의 유전자(인디카 eQTL)를 분리하였다. 흥미롭게도 이렇게 분리된 eQTL의 70%가 지금까지 기능이 알려져 있지 않은 unknown 유전자인 것으로 확인되었다. 이에 대한 기능 연구를 위해서 경희대학교 작물바이오텍연구센터에서 보유하고 있는 세계최대 규모의 유전적 배경이 자포니카인 유전자 색인 계통을 활용하여 자포니카 eQTL에 대해서는 관련 유전자 삽입 계통(50 자포니카 eQTL)과 인디카 eQTL의 경우에는 관련 유전자 활성 계통(10 인디카 eQTL)을 전개하여 1차년도에 표현형 분석을 하였다. 그 결과 한 자포니카 eQTL에 대한 T-DNA 삽입 돌연변이에서 flag leaf 과 이삭의 길이가 길어진 표현형을 분리하였다. 이 계통에 대한 추가 표현형 검증 및 관련 기작 규명을 진행하고 있다. 또한 4개 자포니카 eQTLs에 대한 T-DNA 삽입 계통은 순종 계통이 다음세대에서 형성되지 않는 표현형을 보였다. 분리비를 조사한 결과 순종: 잡종: 야생형이 0:2:1 로 분리된 것으로 보아 초기 발아 과정에 중요한 역할이 예상된다. 2차년도에는 1차년도에 분리된 표현형이외에 유전형이 확인된 계통들에 대한 자세한 표현형 관찰이 LMO 포장에서 진행이 되고 있다. 추가적으로 1차년도에 한 자포니카 eQTL에 대한 돌연변이에서 이삭의 길이가 길어진 표현형을 확인했고 발현 양상을 확인한 결과 flag leaf에서 주요한 발현의 차이가 확인이 되었다. 따라서 2차년도에는 47개의 flag leaf에서 발현의 차이를 보이는 자포니카 eQTLs에 대한 T-DNA삽입 계통의 표현형 분석 및 세대진전이 진행되고 있다. 또한 인티카 중요 eQTL의 자포니카 품종으로 도입을 위하여 인디카 flag leaf 우선발현 eQTLs의 형질전화체 제작이 진행 중에 있다. 형질전환 식물 제작을 준비 중에 있다. 본 연구과제는 기술적 측면에서 자포니카와 인디카 cultivar간의 진화적이거나 형질적인 특성 규명에 필요한 대규모 유용 유전자 정보를 제공한다. 아울러 경제적 · 산업적 측면에서는 유망 GM 작물 개발을 통한 미래 종자 산업 발달에 기여가 예상되고 신규 지적재산권 확보를 통한 부가가치 창출이 가능하다. 그리고 미래 식량 문제 해결을 위한 새로운 대안을 제시할 것으로 기대된다.

A diverse number of genes are involved in the floral transition and development to ensure the proper timing on the switch from vegetative to reproductive development in Arabiodopsis. MADS-box genes play a major role in floral development especially in the case of vernalization process, In this study we mapped a mutation in MAF5 encoding a MADS-domain protein which was reported to be up-regulated during vernalization and regulates flowering time. The mutant in MAF5 showed several pleiotropic phenotypes that includes semi-dwarfism, delayed senescence and abnormal pollen phenotype, High percentages of vacuolated and aborted pollen phenotype were observed in the mutant plant. Transmission efficiency showed that mutation from this gene was defective in both male and female gametes. Furthermore, gene expression analysis revealed that this gene was predominantly expressed in reproductive organs and gave a strong expression in the mature pollen which coincides with the defect in pollen phenotype. The results from this study provide some evidences on the additional role of MAF5 in pollen development however more specific approaches should be done to determine the specific stages of pollen development altered in this mutant.

The plant hormone abscisic acid (ABA) serves as an integrator of environmental stress such as drought, to trigger stomatal closure by regulating specific ion channels in guard cells. We previously reported that SLAC1, an outward anion channel required for stomtal closure, was regulated via reversible protein phosphorylation events involving ABA signaling components including protein phosphatase 2C members and a SnRK2-type kinase (OST1). In this study, we reconstituted the ABA signaling pathway as a protein-protein interaction relay from the PYL/RCAR type receptors, to the PP2C-SnRK2 phosphatase-kinase pairs, to the ion channel SLAC1. The ABA receptors interact with and inhibit PP2C phosphatase activity against the SnRK2-type kinase, releasing active SnRK2 kinase to phosphorylate and activate the SLAC1 channel, leading to reduced guard cell turgor and stomatal closure. Both yeast-two hybrid and bi-molecular fluorescence complementation assays were used to verify the interactions among the components in the pathway. The biochemical assays demonstrated the activity modifications of phosphatases and kinases by their interaction partners. The SLAC1 channel activity was used as a readout for the strength of the signaling pathway depending on the presence of different combinations of signaling components.

Reliable and precise techniques for targeting modification of plant genomes have been explored in plant breeding communities. Initiated in the animal genome first, now the genome editing tool using a nuclease has been reported in some plant species including Arabidopsis, Maize, Tobacco, and other model systems. When the artificial nuclease is introduced into a plant cell and breaks the genomic sites randomly, endogenously operating DNA-repair mechanisms including non-homologous end joining(NHEJ) or homologous recombination(HR) are anticipated, leading to insertion of foreign DNA or deletion of the target locus, which collectively allows changes in plant traits of interest. Traditionally custom designed for induction of double-strand DNA break(DSB) at a predetermined locus was based on zinc-finger nuclease which contains nonspecific cleavage domains with target specificities of DNA binding zinc finger domains(three to four). The binding domains containing more than 20 DNA bases with high affinity to the target gene enable recognition of the locus efficiently. From this project, we focus on a petunia chalcone synthase(CHS) as a model system. The engineered nuclease will target the CHS gene, which is expected to be modified either constitutely or transiently. The derived transformed plants will be genetically or phenotypicly screened, along with molecular confirmation analysis by using various tools. We eventually extend the tools to various crop species and target genes, which makes the brand-new breeding technique more reliable and robust.

The earth has been facing a rapid warming during past several decades. To figure out the impact of high temperature on agronomic performance of rice especially on yield, we cultivated 89 rice varieties of various origin in Suwon Korea, Shanghai China and IRRI Philippines(Wet season and Dry season). Days to heading, culm length, panicle length, panicle number, spikelet number, spikelet fertility, grain weight and grain yield were comparatively investigated. Overall grain yield displayed significantly lower values in Shanghai and IRRI(wet and dry) compared with in Suwon. Meanwhile minimum values were much lower in Shanghai and IRRI than in Suwon. However, some varieties such as Keunseom, Taichung178 showed similar performance for grain yield in both Suwon and IRRI(wet season), and some varieties such as Hangangchal, Dasan showed similar performance for grain yield in Suwon, Shanghai and IRRI(wet season), Nampung showed very high yield in Suwon comparing to other two locations. For most varieties, grain yield was the highest in Suwon and followed by in Shanghai and at IRRI(wet season). However, in dry season at IRRI, yield trend was quite different from the expectation. Further studies are in progress to find out the genotype by environment interactions in order to obtain basic information for breeding high temperature tolerant rice.

The transport of nascent messenger RNA from the nucleus to the cytoplasm is mediated by the THO/TREX complex and is evolutionary conserved from yeast, metazoa and humans. However, in plants, it is still yet unclear if the similar mechanism of transport exists. Here we identified and characterized a mutant gene, AtTHO2, a putative Arabidopsis thaliana THO2 component protein, homologous to yeast THO2 of the THO/TREX pathway required for mRNA transport. The mutation from this gene resulted to various developmental defects that include semi-dwarfism and abnormal floral development which further leads to sterility. Gene expression analysis revealed that AtTHO2 is expressed in all organs and pollen developmental stages. In addition, the homozygote progeny of null mutants did not persist until mature stage. These results suggest an indispensable role of AtTHO2 in the development of Arabidopsis. Differential gen expression and silencing were also observed between the null mutants and wild type depending on T-DNA insertion. Furthermore, alternative splicing which was tightly linked with the THO/TREX pathways was also defective on AtTHO2 and null mutants. A similar pattern of defect in SR34a was observed in the AtTHO2 and null mutants. In terms of microRNA biosynthesis, no significant differences were seen on the wild-type and mutant plants; however this data should be validated. Thus this work provides some evidences that a similar THO/TREX complex exist in plants and gave a foundation for further studies on the mechanism of nuclear export in plants.

Miscanthus is one of the important crops for bioenergy feedstock. Applicable molecular makers would be useful for development of valuable cultivar with enhanced biomass. Microsatellites as a co-dominant are widely useful for many applications in plant genetics and breeding such as genetic diversity analysis, cultivar identification, and marker-assisted selection. In order to develop novel EST-SSR markers for genetic improvement, we obtained the EST sequence data from the constructed cDNA libraries using a leaf and rhizome organs in the M.sinensis and M.sacchariflorus. SSR motifs were identified by SSR search-module program SciRoKo software. The number of SSR motifs was 1,724 in M.sinensis (leaf: 948, rhizome: 776) and 1,158 in M.sacchariflorus (leaf: 549, rhizome: 609). The most common repeat was tri-nucleotide followed by tetra-, di-, penta-nucleotide. CCG and AGC motifs were detected the most abundant repeat type in tri-nucleotide. We used an ORF Predictor program to screen the SSR location in the genome. The majority of the motifs were located in the ORF regions than the untranslated regions (UTRs). Especially, the tri-nucleotide was localized in the ORF regions, whereas di- and tetra-nucleotide were frequent in UTR regions. Based on SSR-containing sequence of the M.sinensis (leaf), 228 primer pairs were designed using Primer3 program. Randomly selected 20 primer pair was firstly screened using genomic DNA for their effectiveness to amplify SSR fragments of the expected size and to detect allele polymorphism. Fourteen out of total twenty primer pairs (70%) were successfully amplified. The remaining SSRs will be further screened and reported. When confirmed, those SSRs will be used for studying genetic diversity of the collected Miscanthus germplasm.

The C-repeat/dehydration-responsive element binding transcription factors (CBF/DREBs) are involved in an important pathway for abiotic stress-response in plants. We have identified CBF/DREB1 gene family from Brassica rapa whole genome sequence and designated them as BrDREB1s. They contain conserved nucleus localization signal, AP2/EREBP domain, and CBF/DREB1 signature, as other known plant CBF/DREB1s. By comparative genomics, we found that nine of ten BrDREB1 genes were present in seven macro-synteny blocks co-linear to four Arabidopsis counterpart blocks and also genomic organizations of their flanking regions were very similar to those for co-linear Arabidopsis CBF/DREB1 genes. In particular, three genes, BrDREB1A, BrDREB1B1, and BrDREB1C1, were closely located within a 59 kb genomic sequence, which was similar to that of their Arabidopsis counterpart genes. However, the genomic regions of those BrDREB1 genes contained additional sequences, compared to their co-linear regions in A. thaliana. The expression of BrDREB1 genes under abiotic stresses were examined by searching microarray database and by RT-PCR analysis. All of eight genes tested were highly up-regulated during cold treatment and some of them were also responsive to salt, drought, and ABA treatment. Taken together, these results indicate that CBF/DREB1-mediated stress signaling pathway is also functioning in B. rapa. On the other hand, differences in genomic organization and gene number for CBF/DREB1 are thought to cause different response to stress between B. rapa and A. thaliana. In this presentation, we will introduce more detailed results for CBF/DREB1 gene family in B. rapa.

Toward molecular understanding of flower senescence/abscission, we have identified a mutant, designated as dea1-1D (dealyed abscission1-1D), with delayed flower senescence/abscission syndrome from activation-tagged pools. Phenotypic analysis revealed pleiotropic effects of dea1-1D mutation including delayed flowering as well as smaller serrated leaves. Genetic analysis showed that it is a dominant mutation. Molecular analysis on the flower senescence syndrome indicated that dea1-1D might define novel regulatory branch of flower abscission, controlling expression of ethylene-responsive AP2 transcription factor. On the contrary, triple responses was not affected by dea1-1D mutant. Though the penetrance was not complete, the mutant phenoytpes was shown to be tightly linked with the T-DNA selection marker, BASTA-resistance. We identified the T-DNA insertion site through molecular cloning of the T-DNA flanking genomic DNA and found that a neighboring gene was overexpressed in the dea1-1D mutant. Together with gene expression analysis, we will discuss possible function of DEA1 during flower senescence and abscission.

Brown planthopper (BPH) is a destructive insect pest of rice in Korea. Identification and the incorporation of newBPH resistance genes into modern rice cultivars are important breeding strategies to control the damage caused by BPH. To expand genetic resource against BPH in Korea, we screened more than 2,500 mutant lines, which were derived from EMS treatment on Namil, a high yielding Korean japonica cultivar. One mutant line, Namil(EMS)M2-1463-1-1-1-1, designated as ‘Namil(EMS)-bl10,bph1’ performed high level of resistance against BPGH and rice blast, while the wild type, Namil, performed highly susceptible to rice blast as well as BPH. A mapping population was constructed by using F2 progeny lines derived from cross between Namil(EMS)-bl10,bph1 and Milyang23, a BPH susceptible Tongil type cultivar. DNAs prepared from F2 individuals were used for SSR marker based linkage map skeleton, and F2:3 seeds were subjected to BPH infestation to infer resistance level of corresponding F2 plant. Association analysis between marker genotype and evaluated survival ratio of each progeny line were used to localize the putative chromosomal location(s) involved to BPH resistance. The location was initially located on the subterminal region of the long arm of chromosome 12 flanked by the SSR markers RM1337 and RM277, where at least three BPH resistance genes, Bph1, Bph18, and Bph21, were localized previously.

Plant specific gene family, NAC (NAM, ATAF, and CUC) transcription factors have been characterized for their roles in plant growth, development, and stress tolerance. In this study, we isolated OsNAC69 gene and analysed expression level by inoculation of bacterial leaf blight pathogen, Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo). NAC transcription factor family can be divided into five groups (I–V). On the basis of phylogenetic analysis, OsNAC69 was fall into group II. OsNAC69 was strongly induced 1 hr after infected with Xoo. To investigate its biological function in the rice, we constructed vector for overexpression in rice, and then generated transgenic rices. Gene expression of OsNAC69-overexpressed transgenic rice lines were analyzed by northern blot. Analysis of disease resistance to pathogen Xoo, nine OsNAC69-overexpressed transgenic rice lines showing high expression level of OsNAC69 were shown more resistant than wild type. These results suggest that OsNAC69 gene may play regulatory role during pathogen infection.