우리나라의 절화국화는 국내 화훼작물 중 큰 비중을 차 지하고 있다. 수출 또한 2011년에는 2001년대비 약 1.9배 증가하였지만 생산단가 상승과 주변 경쟁국들과의 가격 경쟁력으로 수출농가가 어려움을 겪고 있다. 이를 극복하기 위해서는 소비자의 기회에 맞는 품종을 개발하 고 또한 고품질 국화를 생산하는 것이 필요하다. 국화 품 질을 저하시키는 요인 중 하나는 병해충 감염이며, 국화 흰녹병이 가장 심각한 피해를 주고 있다. 국화흰녹병 병 발생을 근절할 수 있는 근본적인 해결책은 저항성 품종 개발이지만 이는 많은 시간이 필요하기에 단기적 방법으 로 가시적으로 병징이 나타나기 이전에 국화흰녹병 감염 여부를 검정할 수 있는 기술을 개발한다면 병 발생 피 해를 최소화할 수 있을 것이다. 국화흰녹병 검정 기술 개 발을 위해 실험실 조건에서 이병주의 연중 생산이 필수 적이기에 이병주를 생산하는 시스템을 우선적으로 확립 하였다. 그리고 자체 생산한 이병주에서 증식된 병원균 의 담자포자의 형태적 특성 및 rDNA의 DNA 염기서열 분석 결과로 국화흰녹병균임을 입증하였다. 또한 국화흰 녹병균 유전체 정보를 이용하여 국화흰녹병균만을 검출 할 수 있는 유전자를 선발하였고 이 유전자를 대상으로 국화흰녹병균 게놈 DNA 0.25ng까지 검출할 수 있는 프 라이머 쌍을 개발하였다. 동일한 프라이머를 이용하여 Real-time PCR를 실시하면 게놈 DNA 6pg까지 검출이 가능하였다.향후 이러한 방법을 이용하여 병원균 접종후 육안으로 병징이 확인되기 이전에 국화흰녹병균의 검출 을 확인할 예정이다.

국화는 국내외적으로 주요 화훼작물이지만 국화 흰녹병은 안정적 생산에 큰 걸림돌이 되고 있다. 현재까지 국화 흰녹병 방제는 농약살포를 통한 화학적 방제와 다습한 재배환경을 개선하는 재배적 방제에 의존하고 있지만, 살균제 저항성을 갖는 새로운 병원균 출현으로 농약 살포를 통한 병 방제에는 한계가 있어 병 저항성 품종 개발이 절실하다. 흰녹병은 순활물기생균인 Puccinia horiana에 의해 발생하는 곰팡이 병으로 이로 인한 경제적 손실이 크지만, 다른 주요 작물병과 비교하여 상대적으로 연구가 미흡하다. 특히 병원균의 전파 경로와 병원성의 다양성(pathogenic diversity), 병원균 침입기작 및 기주식물과의 상호작용에 대한 전반적인 지식 부족으로 효과적 농약 살포 기준 설정과 병저항성 품종개발에 어려움이 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 과제를 해결하는데 기초자료를 제공하고자 각 연구분야별로 현재까지 발표된 연구결과를 정리하고 앞으로 요구되는 연구과제에 대하여 모색하여 보았다. 특히 효과적 약제처리 기준 설정과 병저항성 품종 개발의 출발점이 되는 흰녹병균의 생활사와 생태, 병원균 DNA 정보를 이용한 조기진단, 병원균의 병원형 등에 관해 현재까지의 연구결과들을 정리하였다. 앞으로 흰녹병균의 식물체 침입 기작에 관한 종합적 이해의 폭을 넓히고, 병원균 침입 시 식물체내에서 발병과 병저항성 유도 요인에 대한 분자 수준에서 연구가 진행된다면 흰녹병균 저항성 품종 육성 시기를 앞당길 수 있으리라 사료된다.

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 OsNAC58 gene from rice 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, OsNAC58 was fall into group III. 35S::OsNAC58-GFP fusion protein was localized on the nuclei. To investigate its biological function in the rice, we constructed vector for overexpression in rice, and then generated transgenic rices. Gene expression of OsNAC58-overexpressed transgenic rice lines were analyzed by northern blot. Analysis of disease resistance to pathogen Xoo, twelve OsNAC58-overexpressed transgenic rice lines showing high expression level of OsNAC58 were shown more resistant than wild type. These results suggest that OsNAC58 gene may play regulatory role during pathogen infection.

본 연구는 벼에서 양성자 펌프의 활성을 증가시키는 것으로 알려진 오옥실 결합단백질 ABP57 유전자의 과발현에 따른 분자생물학적 특성을 분석해 작물 분자육종을 위한 기초자료로 활용하고자 수행하였다.ABP57 유전자 과발현 형질전환체와 대비 품종 낙동벼의 뿌리조직에서 유전자 발현 변화를 비교 분석한 결과는 다음과 같다. 두 식물체간에 발현량이 2배 이상 차이를 보인 유전자 수는 29,389개 중 총 148개였으며, 그 가운데 65개는 발현량 증가를 보였다. ABP57 유전자 과발현 형질전환체에서 발현량 변화를 보인 유전자들의 생물적 기능을 분석하기 위해 유전자 온톨로지 분석을 수행한 결과 각 부문별로 생물적 작용 부문에 67개 세부항, 세포 구성요소 부문에 59개 세부항, 분자기능 부문에 29개 세부항에 각각 영향을 미치는 것으로 나타났다. ABP57 유전자 과발현에 따라 세 개 부문 모두에서 공통적으로 나타난 영향은 H+-ATPases의 활성 증가, 여기에 필요한 에너지원 관련 화합물(ATPs, purines) 생합성 및 대사관련 활동 증가, 이온의 막투과 및 운반체 활동 증가 등이 확인되어 Kim et al.(2001)의 선행 연구결과와 일치하는 경향이었다. 그러나, 엽록체의 일부 구성요소나 G-protein 결합 단백질 신호전달경로, cytokine 신호전달 경로 등과 관련된 단백질 활성 감소는 식물 생육에 부정적 영향을 미칠 것으로 추정된다.따라서, 향후 작물의 효율적 분자육종을 위해서는 개별 유전자의 명확한 기능 분석과 더불어 유전자 상호작용에 대한 네트워크 분석 등에 대한 연구개발 노력과 함께 형질전환 식물체에 대한 생리적 특성, 표현형, 농업형질 특성 등에 대한 효과적 분석을 위해 전통육종과의 지속적 교류와 협력이 반드시 필요할 것이다.

Disease is one of the devastating obstacles in the stable crop production. Numerous agronomical and chemical controls have been developed to overcome this problem, but the former is not sufficient for the maintaining the disease under the economic threshold level and the latter is not free from the environmental regulation. One of the most ideal solutions is resistance breeding. Resistance breeding has been majorly dependent on the resistance (R) genes conferring race-specific vertical resistance effective for limited populations within the pathogen species harboring avirulence (Avr) genes encoding effectors exactly matching with R gene products. In spite of its outstanding efficiency, improper management of above cultivars frequently resulted in the resistance break down due to the appearance and domination of the new races in the field. During the last two decades, mechanisms of disease resistance have been characterized and analyzed in the respect of genetics, biochemistry, molecular biology, cell biology, and evolution. Especially, a growing body of investigations has been focused on the resistance effective for multiple races or even more species of pathogen’s infections and also durable and long-lasting. In this manuscript, we will introduce the investigations searching for durable and broad-spectrum resistance and the considerations for their applications in the crop production will be presented.

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.