APETALA2/ethylene response factor (AP2/ERF) transcription factors are involved in biological and abiotic stress response, plant development, and growth. AP2/ERF genes are classified into five families (AP2, DREB, ERF, RAV, and soloist), and most genes belong to DREB and ERF families. So far, genomic analysis of DREB and ERF family genes of various plant species has been performed, and classifications based on the homology of AP2/ERF-specific DNA binding domain, arrangement of exons and introns, and similarity of group-specific conserved motifs have been conducted. These classifications provide plausible information for the prediction of AP2/ERF gene function. In this paper, an overview of the classification, structure, evolution, and function of AP2/ERF genes is described, and the functional properties and regulatory mechanisms of ERF family genes that have been identified are summarized by group according to the functional classification of Arabidopsis ERF family genes. This shows that group-specific conserved motifs of Arabidopsis ERF family genes are closely linked with group-specific functions and regulatory mechanisms, indicating that the effective functional prediction of ERF family genes through such a classification scheme can be usefully applied to the trait improvements of various plants.

The ω5-gliadins are the major allergens in wheat-dependent excise-induced anaphylaxis (WDEIA). In this study, SDS-PAGE analysis was used to assign the ω5-gliadins (Gli-B1) alleles in thirty two Korean wheat cultivars, compared with eleven standard wheat cultivars for Gli-B1a~m alleles. These results were reconfirmed with their complementary Glu-B3 low-molecular-weight glutenin subunits alleles tightly linked with Gli-B1 locus revealed with 2-DGE in our previous study. As a result, one Gli-B1b, four Gli-B1d, two Gli-B1f, six Gli-B1m and nineteen Gli-B1h varieties were identified. This is the first report on revealing the Gli-B1 alleles in Korean wheat cultivars and represents valuable basic data on wheat allergy, relationship between gliadin and wheat quality, and development of hypo-allergenic wheat.

Low-molecular-weight glutenin subunits (LMW-GS) play a crucial role in the processing quality of wheat flour. They are encoded multi gene family located at the Glu-A3, Glu-B3 and Glu-D3 on the short arm of chromosome 1A, 1B and 1D respectively. Typical LMW-GSs are composed of three parts including a short N-terminal domain, a relatively short repetitive domain and a C-terminal domain. Further, typical LMW-GS sequences are divided into LMW-s, LMW-m and LMW-i types, on the basis of the first amino acid of the mature proteins (serine, methionine and isoleucine, respectively). Although it is known that the allelic variation of LMW-GSs affect the properties of dough, it is still not clear which LMW-GSs confer better bread-making quality because of the larger number of expressed subunits and their overlapping mobility with abundant gliadin proteins. Therefore, it is important to characterize LMW-GS genes and develop functional markers to identify different LMW-GS alleles for application in wheat breeding. In this review, we discuss the various aspects of LMW-GS, including their structural characteristics, the development of marker, relationship between LMW-GSs and bread wheat quality, and genetic engineering of the LMW-GSs.

이차원 전기영동 분석을 이용하여 국내 밀 32 품종의 HMW-GS 단백질 발현의 정성 및 정량적인 분석을 통해 품 HMW-GS 발현 정도를 평가하여 국내 밀 품종 육성의 초 자료로 활용하고자 수행하였다. 평균 HMW-GS 스팟 수는 11.78개였으며, Glu-A1 1.31개, Glu-B1 5.53개, 그리고 Glu-D1에서 4.94 개였다. Glu-B1과 Glu-D1에서는 subunit에 따른 단백질 스팟 수가 차이가 없기 때문에, Glu-A1에서는 1과 2* subunit을 지닌 품종이 null allele 품종에 비하여 단백질 스팟 수가 많았다. 단백질 스팟 수는 조경밀이 18개로가장 많았으며, 다홍밀은 7개로 제일 적었다. 단백질의 상대적인 발현량을 조사한 결과 평균 0.44로 대비 품종인 Chinese Spring에 비하여(1.0) 낮았고, 고분밀이 1.11로 가장 높았으며, 은파밀이 0.24로 가장 낮았다. 단백질 스팟수와 발현량을 이용한 유연관계 분석 결과, 국내 밀 품종을 6개 그룹으로 분류할 수 있었다.

국내 밀 품종 조경, 금강 그리고 중국 밀 품종인 Chinese spring의 genomic DNA를 주형으로 LMW-GS 특이 프라이머세트를 이용하여 3개의 새로운 LMW-GS i 타입 유전자를분리하였고 이들의 분리된 유전자는 각 각 조경 II-2, CSIII-5 그리고 금강 6-12로 명명하였다. 이들의 유추 아미노산을 분석한 결과 20개의 시그널 펩타이드, 이소루신으로 시작하는 N-말단 부분 그리고 글루타민이 많은 반복도메인 그리고 C-말단 부분으로 구성되어 있으며 조경 II-2와 CS III-5는 전형적인 LMW-GS i-type 유전자처럼 C-말단에 8개의 시스테인 잔기가 있었다. 금강 6-12는 특이하게도 하나 더 많은 9개의 시스테인 잔기가 존재하였는데 이 여분의 시스테인 잔기는7번째 시스테인 잔기의 11잔기 앞에 존재하며 TAT(타이로신)이 TGT(시스테인)로 바뀐 결과이다. LMW-i 타입 글루테닌 유전자들 간의 SNP와 InDel을 확인하기 위해서 본 연구에서 클로닝 된 조경 II-2, CS III-5 그리고 이전에 본 그룹에서 확인된 조경 HQ619933와 기존 문헌에 나와 있는 6배 체 밀 유래의 10개의 LMW-GS i 타입 유전자들과 다중염기서열 분석을 실시하였고, 이들 사이에서 15개의 SNP와 1개의 insertion이 확인되었다. 밀 품종 조경의 Glu-A3 단백질을 동정하기 위해 글루테닌을 추출 이차원전기영동을 하고 Glu-A3c 위치의 스팟을 절취하여 in-gel digestion한 후 LC-ESI MS/MS 분석을 수행한 결과 조경의 i 타입 LMW-GS 유전자 좌는 Glu-A3c로 확인되었다. LMW-i 타입 글루테닌 유전자들의 연관 관계를 분석하기 위해 본 연구 그룹에서 클로닝 한 조경 II-2, CS III-5, 금강 6-12 그리고 조경 HQ6199333와 Genebank DB의 35개의 LMW-i 타입 글루테닌 유전자의 유추 아미노산 서열을 이용하여 Phylogenic tree를 완성하였다. 이들 39개의 계통도 분석 결과 이배체 밀과 4배체 밀의 LMi 타입 글루테닌이 육배체 밀의 LMW-i 타입 글루테닌과 크게 나눠지는 것을 확인하였으며, 육배체 밀의 LMW-i 타입 글루테닌들은 Glu-A3a부터 GluA-3g까지 7개 subgroup으로 나눠지는 것을 확인하였다. 금강 6-12는 GluA-3a와 GluA-3c 사이에 존재하였고 조경 II-2와 CS III-5는 GluA-3d와 일본 연질 밀인 농림 61의 AB062878과 같은 subgroup에 존재하였고 조경 HQ6199333은 Glu-A3c subgroup에 위치하였다. LMW-i 타입 글루테닌 유전자들의 유추 아미노산 다중서열분석결과 반복 도메인은 length polymorphism은 179～149개 정도의 long 타입과 91, 51, 10, 2개의 short 타입으로 나눠지고 이것은 long 타입과 short 타입 LMW-i 타입 글루테닌 유전자를 구분 할 수 있는 마커의 근거가 된다.

Gluten is the main functional component of wheat, and is the main source of the viscoelastic properties in a dough. One of the gluten group is glutenin, which is composed of high molecular weight (HMW) and low molecular weight (LMW) subunits. The HMW glutenin subunits (HMW-GS) have been shown to play a crucial role in determining the processing properties of the grain. They are encoded by the Glu-1 loci located on the long arms of homeologous group one chromosomes, with each locus comprising two genes encoding x- and y-type subunits. The presence of certain HMW subunits is positively correlated with good bread-making quality. The highly conserved N- and C- terminal contaning cystein residues which form interand intra-chain disulphide bonds. This inter chain disulphide bonds stabilize the glutenin polymers. In contrast, the repetitive domains that comprise the central part of the HMW-GS are responsible for the elastic properties due to extensive arrays of interchain hydrogen bonds. In this review, we discuss HMW-GS, HMW-GS structure and gluten elasticity, relationship between HMW-GS and bread wheat quality and genetic engineering of the HMW-GS.

미성숙 종자로부터 추출된 전체 RNA를 이용하여 합성한 cDNA와 LMW-GS 특이 프라이머세트를 이용하여 43개의 LMW-GS 유전자를 분리하였다. 각각의 유추 아미노산은 상동성이 높은 20개의 시그널 펩타이드, N-말단 영역, 반복서열영역 그리고 C-말단 영역을 가지며 C-말단 영역에 분자내 혹은 분자간 이황화 결합을 형성하는 전형적인 8개의 시스테인을 가지고 있었다. 이들 시스테인의 위치는 첫번째, 일곱번째를 제외하고는 보존되어 있었다. Ikeda