최근 전세계적으로 기능성 성분이 강화된 유전자교정 작 물의 생산 및 소비가 증가하고 있다. 하지만 유전자교정 작물의 유전독성에 관한 소비자의 우려도 증가하고 있어 과학적인 자료 확보 및 정보 공유에 대한 인프라가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 CRISPR/Cas9 시스템을 활용한 유 전자교정 토마토 동결건조물(LTT)이 DNA나 염색체에 직접 적인 손상을 일으키고 형태적 또는 기능적 이상을 유발하 는지 여부를 확인하기 위해 유전독성 평가를 수행하였다. 이를 위하여 미생물 복귀돌연변이시험, 염색체이상시험, 골수세포를 이용한 체내 소핵시험을 국제적으로 표준화된 OECD Guidelines에 따라 시험을 진행하였다. 복귀돌연변이 시험에서 LTT는 S9의 존재 여부와 관계없이 Salmonella typhimurium 균주 TA98, TA100, TA1535 및 TA1537, 그리 고 Escherichia coli WP2 uvrA에서 복귀돌연변이를 유발하 지 않았다. LTT는 CHL 세포의 수적이상 중기상과 구조적 이상 중기상 등의 염색체 이상을 유발하지 않았다. 또한, LTT는 다염성 적혈구에서 소핵화된 다염성 적혈구의 빈도 를 증가시키지 않았다. 이러한 연구를 통해 CRISPR/Cas9 시스템을 활용한 유전자교정 토마토의 안전성을 검증하고, 향후 CRISPR/Cas9 시스템을 활용한 유전자교정 작물의 유 전독성을 평가하는 기초 자료로 사용될 수 있을 것이다.

생강연작재배지 토양에 녹비작물의 재배가 토양 양분의 변 화와 뿌리썩음병원균 경감효과를 알기위해 헤어리베치, 크림 손클로버, 오차드글라스를 80일간 재배 후, 토양에 환원하여 토 양분석 및 real-time PCR 분석한 결과는 다음과 같다. 녹비작 물의 생육은 크림손클로버가 가장 좋았으며, 질수흡수량은 크 림손클로버가 가장 높게 나타났으며, 토양의 인산함량은 오차 드글라스가 가장 낮게 나타났다. T-N 함량은 헤어리벳치 > 크 림손클로버 > 오차드글라스 순으로 나타났다. 또한 토양 내 뿌 리썩음 병원균 밀도분석을 위해 Pythium zingiberum 균 특이 5.8S rDNA를 이용하여 real-time PCR 분석한 결과 헤어리베 치, 오차드그라스 및 크림손클로버 처리의 Ct값은 대조구보다 낮게 나타났다. 이상의 결과를 요약해볼 때 생강연작재배지에 서 녹비처리 후 토양은 대조구에 비해 EC가 감소되고, 몇 몇 무 기성분은 증가하였으며, 뿌리썩음 병원균 밀도는 감소하였다.

본 연구는 시설하우스 내 토마토 연작장해 경감을 위해 단기 녹비작물 재배가 토마토의 생육특성 및 수량에 미치는 영향을 알아보기 위해 토마토 시설재배지에 헤어리베치와 호밀을 단파 및 혼파로 구분하여 파종하였으며, 생육된 녹비작물의 양분공 급량과 녹비작물의 토양환원 후 토양의 이화학적 특성 그리고 녹비작물 환원 후 후작물인 토마토의 생육특성 및 토마토 시들 음 병원균의 밀도를 조사한 결과, 녹비작물의 질소(N), 인(P2O5), 칼륨(K2O), 칼슘(CaO) 및 마그네슘(MgO) 공급량은 헤어리베 치의 경우 각각 26.2, 5.8, 10.2, 6.6, 및 1.5 ㎏/10a였으며, 호밀 은 각각 9.1, 4.2, 11.8, 3.8, 및 3.1 ㎏/10a였고, 혼파의 경우는 단파와 유사한 경향이었다. 토마토 시설재배지에서 녹비작물 의 토양환원 전･후 토양의 pH는 대조구와 별다른 차이 없이 6.37-6.52 범위였으며, EC는 헤어리베치(2.64 dS/m) 및 호밀 (2.62 dS/m) 처리가 대조구(헤어리베치-2.80 dS/m, 호밀 -2.91 dS/m)에 비해 낮았다. 토양 중 유기물, T-N 및 avail. P2O5 함량은 녹비작물 처리가 대조구에 비해 증가하는 경향이 었다. 녹비작물 토양환원에 따른 후작물인 토마토 생육은 녹비 작물 처리는 대조구에 비해 우수한 생육을 보였으나, 관행처리 와는 비슷한 생육을 보였다. 또한 녹비처리에서 토마토 시들음 병원균의 밀도가 현저하게 감소하였다. 이상의 결과를 종합할 때, 토마토 시설재배지에서 녹비작물의 시용은 비료로서 충분 한 가치가 있으며, 녹비작물 토양 환원 후 토양화학성을 개선함 으로써 시설하우스 토마토 연작재배지의 연작장해를 경감할 수 있을 것으로 사료된다.

본 연구는 4종의 녹비 작물, hairy vetch, Italian ryegrass, crimson clover, orchard grass 등을 도입하여 연작장해를 일으키는 토마토 시설재배지의 토양개량에 미치는 효과를 구명하였다. 각각의 녹비 작물을 시용한 후, 후 작물로서 토마토를 정식하여 토양의 물리화학성 및 토마토 건물 중 등을 조사하여 녹비작물 재배의 효과 조사하였다. 그 결과 녹비작물 시용에 따라 토양 경도가 감소되었다. Orchard grass와 Italian ryegrass는 토양습도를 증가시키는 요인으로 토양 메트릭스에서 더 많이 무효화 시킬 수 있었다. 녹비작물 시용 2개월 후, Italian ryegrass와 orchard grass 처리구에서 토양 건조 밀도가 감소를 보였으나, 대조구와 녹비구간 통계적 유의성이 인정되지 않았다. 녹비작물로서 Italian ryegrass와 hairy vetch의 시용이 토마토 생육에 영향을 주어 건물중의 증가 및 양호한 생육을 보였다. 또한 orchard grass는 상대적으로 적은 바이오메스인데도 불구하고, 토양 개량에 효과적이었다.

본 연구는 시판되고 있는 10종의 녹비작물로부터 추출한 추출물을 이용하여 감자 더뎅이병균(Streptomyces scabiei)에 대한 항균활성을 검정함으로서 감자 더뎅이병 경감을 위한 녹비작물 선발의 기초자료로 활용하고자 하였다. 10종의 녹비작물에 대하여 hexane, ether, ethylacetate, methanol 및 water로 순차적으로 용매분획을 하였다. 그 결과 DPPH free radical 소거능은 ether, methanol 및 water 추출물에서 소거능이 높게 나타났다. 감자 더뎅이병균(Streptomyces scabiei)에 대한 항균활성은 methanol, ethylacetate, ether 및 water 용매를 이용한 모든 녹비작물 추출물의 0.25 mg/mL 농도에서부터 높은 항균활성을 나타내었다. 특히, methanol 용매를 이용한 하우스솔고 추출물은 감자 더뎅이병균에 대하여 다른 녹비작물 보다 더 높은 항균력을 나타내었다. 이상의 결과들로부터 하우스솔고의 이용은 감자 더뎅이병 경감을 위한 최적의 녹비작물로 생각되었다.

토마토는 세계적으로 매우 중요한 과채류로서, 과실 내에 카로티노이드의 함량이 많아 항암효과, 노화방지 및 비타민이 풍부하다고 알려져 있다. 본 연구에서는 국내외로 부터 수집한 토마토 유전자원 771계통을 대상으로 과색, 과형, 과중, pH, 산도 및 당도 등 주요형질의 분포를 분석하였다. 과색의 분포는 적색과가 약 85%을 차지하며, 복숭아색, 황색, 녹, 오랜지, 백색, 흑색순을 보였다. 과형은 편구가 46%, 정구가 27% 등 다양한 형태로 나타났으며, 과즙당도의 분포범위는 최소 2,2%부터 11,5%까지로 평균 5.6%이었다. 또한 과즙의 산도 분포 범위는 최소 0.124%부터 최대 1.665%까지로, 평균치는 0.881%이었다. 과육중의 라이코핀 함량의 분포범위는 최소 0.0 μg/g부터 80.4 μg/g까지로 평균 43.3 μg/g이었으며, β-카로틴 함량은 최소 1.8 μg/g부터 최대 48.8 μg/g까지로 평균치는 10.8 μg/g이었다. 수집 유전자원의 주요 형질간 상관는 당도와 산도, 산도와 pH, pH와 라이코핀, 라이코핀과 β-카로틴 등이 높은 상관관계를 보였다. 이상의 결과로부터 주요 형질이 높은 유전자원을 이용하여, 고당함유 품종육성, 고 색소함유 품종육성 등 고기능성 토마토 품종육성에 크게 기여 할 것이라고 생각된다.

형태학적으로 구분이 어려운 황정과 위유의 범위를 구분하기 위해 황정에 속하는 층층갈고리둥굴레, 다화황정, 진황정 등 3종과 위유에 속하는 8종의 둥굴레 동속 식물 등 11종 23 개체 시료로 RAMP분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 황정그룹과 위유그룹은 NTSYS를 통한 유연관계 분석에서 55%의 유연관계를 나타냈으며, 층층갈고리둥굴레와 층층둥굴레는 81.75%로 분석에 사용된 둥글레 동속 식물 중 가장 높은 유연관계를 나타냈다. 2. 둥굴레 동속식물에 해당하는 층층둥글레는 황정의 약재인 층층갈고리둥굴레와 외부형태학적으로, 그리고 다형성패턴결과가 매우 유사하므로 황정의 약재에 속하는 것으로 사료된다. 3. 진황정은 위유와 외부형태적으로 유사하며, 유연관계분석에서도 위유의 그룹에 속하므로 위유의 약재에 대한 구분을 새롭게 할 필요성이 있다.

본 연구는 고려인삼의 집단내의 유전적 변이를 작물학적 특성 및 DNA수준에서 비교하여 인삼품종육성을 위한 기초 자료를 제공하기 위하여 수행한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1.개화기는 5월 16일부터 24일 까지 일주일에 걸쳐 개화하였고, 19일과 22일에 개화율이 가장 빈도가 높았다. 2. 줄기 색은 녹색이 13개체, 연자색이 429개체, 자색이 229개체, 진자색이 38개체로 연자색이 가장 많은 분포를 보였으며 한 집단 내에서 다양한 분포를 나타냈다. 3. 초장은 22­68cm의 넓은 범위에 분포하였으며, 20­27cm가 31개체 , 27­34cm가 88개 체, 34­41cm가 219개체 , 41­48cm가 291개체, 48­55cm가 63개체, 55­62cm가 10개체, 62­69cm가 5개체로 다양한 분포를 나타냈다. 4. 뿌리무게는 16­26g이 53개체, 26­36g이 137개체, 36­46g이 385개체, 46­56g이 94개체, 56­66g이 27개체, 66­76g이 9개체, 76­86g이 4개체, 36­46g범위에서 385(57.7%)개체로 가장 많은 분포를 나타내었으며, 16­86g의 범위로 변이 정도가 매우 컸다. 5.662개체를 대상으로 RAPD를 실시한 결과 32개의 프라이머 중 10개 가 재현성이고 다형성인 밴드를 보였다. 10개의 프라이머에서 나타난 전체 밴드수는 109개였으며 이중 103개가 다형성을 보여 다형성 비율은 94.5%였다. 6. URP5 프라이머를 이용하여 662개체를 군집 분석한 결과 밴드의 유무에 따라 16개의 그룹으로 구분하였으며, 개화기, 초장, 줄기색, 뿌리직경, 뿌리무게에 다른 분류와 일치하지 않았다.

미국자리공 및 겨자무의 잎추출물을 이용하여 기내배지상에서 몇가지 작물들과의 allelopathy를 조사한 결과는 다음과 같다. 1. 미국자리공 잎의 methanol 추출물의 농도가 증가함에 따라 공시한 모든 작물의 발아율, 근장, 배축장, 초장, 생체중, 건물중, 유묘의 활력이 급격하게 감소하였다. 2. 미국자리공의 autoallelopathy는 고농도(50u l 및 100u l) 첨가시에 나타나기 시작하였으며, 생체중과 건물중은 농도가 증가함에 따라 현저히 감소하였다. 3. 겨자무 잎의 methanol 추출물은 공시한 모든 작물의 초기생장량을 유제시키는 효과는 보였으나, 미국자리공의 잎추출물의 효과보다는 높았다. 4. 겨자무 뿌리의 methanol 추출물 처리는 밀, 미국자리공의 배축장을 농도 증가에 따라 감소시켰으나, 나머지 작물은 증가시켰다. 또한 초장도 밀, 고추, 미국자리공에서는 추출물의 농도가 증가할수록 감소하였으나 그 외의 작물에서는 약간 증가하였다. 5. 미국자리공의 methanol 추출물로부터 재출물한 4종의 분획물 중 ethyl acetate 분획물이 발아율 및 초기생육을 가장 크게 감소시켰다. 6. Ethyl acetate 분획물은 다른 분획물보다 벼, 보리, 배추의 엽록소 함량을 감소시켰다. 7. Ethyl acetate 분획물 100u l l 첨가시에 배추의 유리 proline의 함량은 31.2배 증가하였으며, 추출물농도가 증가할수록 proline 함량이 증가하였다.

5-methyltryptophan (5MT) 저항성 벼 (Oryza sativa L. val. Sasanishiki)로 부터 선발된T-RI의 자식후대개체 중에서 저항성이 우성형질로 분리된 TR75주를 이용하여 그 식물체의 여러 특성을 조사하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. TR75는 종자, 근, 약에 있어서는 25 mg/1의 5MT가 포함된 MS배지에서 callus가 형성되었으나, 야생형의 경우에는 어느 기관에서도 Callus 유도는 일어나지 않았다. 2. 각 기관으로 부터 유도된 TR75의 callus는 50mg/1의 5MT배지에서도 저항성을 보여주었지만 야생형의 callus는 25mg/1의 5MT 배지에서 모두 갈변화 하였다. 3. TR75는 3종류의 아미노산 아날로그(L-azetidine-2-carboxylic acid, S-2-aminoethyl-L-cystene, p-fluoro-DL-phenylalanine)에 대해서는 저항성을 갖고 있지 않다. 4. TR75의 유리아미노산 함량은 야생형 종자에 비해 tryptophan, phenylalanine, aspartic acid가 각각 5.0, 5.3, 2.7 배 증가하였으며, 그 외 다른 종류의 아미노산 함량도 1.5∼2.0배 증가하였다. 전 아미노산 함량도 약 1.5배 가량 증가하였다. 그러나 alanine과 leucine은 약간 감소하였다.

옥수수의 5-methyltryptophan 저 항성 돌연변이 주（MR1）로부터 anthranilate synthetase（AS）와 tryptophan synthetase（75）의 특성을 분석하였다. 대조구 식물로써 사용한 옥수수 품종 당진의 순계와 저항성주에 있어서 AS와 75의 효소 활성은 5-MT를 포함하지 않은 MS기본배지에서 생장시켰을 때는 차이를 보이지 않았다. 그러나, 25mg/L의 5-MT를 포함한 MS배지에서 생장한 MR1에 있어서 AS의 활성은 대조구보다 2배 높았다. 또한, 4mg/L의 L-tryptophan을 처리 했을때의 AS의 활성은 50％ 저해 되었다. MR1의 조추출물로부터 대조구와 동일한 활성저해율을 나타내기 위해서는 약 4배의 아미노산이 필요하였다. MR1의 75활성은 대조 식물보다 4배가 더 높았다. 그리 하여 tryptophan synthetase B subunit （TSB）를 encoding하는 유전자를 cloning하여 염기배열을 결정 하였다. TSB유전자는 상이한 기관으로부터 cloning된 TSB와 높은 상동성을 보였으며, 모든 발육단계에서 발현하였다. 띠orthern hybridization분석에서 MR1의 TSB발현량은 대조식물보다 높게 나타났다