본 연구는 전이인자 Ac/Ds를 이용하여 세계적인 경쟁력을 갖춘 삽입변이 집단을 구축하고 Ds 삽입에 대한 분자학적 정보를 획득하여 database 화에 이용하는 것을 목적으로 하였다. 또한 농업적 유용유전자들의 생물학적 기능을 구명하고 생명공학적 방법을 통하여 새로운 작물 창출에 활용하고자 한다. 본연구를 통하여 얻을 수 있는 자료와 정보는 벼의 유전자 기능분석을 보다 효율적으로 실시하고 유용 유전자를 선발하여 육종에 이용함과 아울러 또한 이들의 지적 소유권 획득에 기초자료로 이용될 수 있을 것이다. 1. T1 진전에 의한 대량 고정종자 생산 확보를 위해 Largescale screening 활용하고 발아 활력 유지를 위해 종자를 장기보존하였다. 그 결과 Ds Knockout 육종소재의 안정적 재료공급 체계 확립하였는데 종자 증식용 파종상의 규격화를 통한대량 증식 방법 확립였고 증식계통의 목적에 맞는 재배 방법채택을 통한 편의성을 증진하였다. 2. 변이체의 선발은 각 생육 시기별 변이체 특성검정 및 선발하였으며 2008년도에는 변이율이 5.15%를 보였으나 2009년에는 4.34%로 낮았으며 평균 4.75%의 변이율을 나타냈다. 2010년 증식계통은 생육이 불량하여 표현형 조사는 불가하여 바로 이앙하여 증식하였다. 특히 spotted leaf(spl)의 형태를 나타내는 변이형이 우점하였다. 유묘기의 Ds 증식 집단에서의 표현형 변이는 주로 엽록소 이상을 보이는 변이체가 많이 관찰되었다. 3. 흑미 삽입변이체의 종자특이 전사인자의 발현 분석을 수행하기 위하여 컴퓨터 분석법을 이용하여 흑미 종자의 안토시아닌 생합성 발현 유전자를 동정하고 안토시아닌 생합성 유전자의 발현 분석을 통한 합성 기작 연구를 수행하였다. 그 결과 흑미 종자 삽입변이체 선발하였는데 115,000점의 Ac/Ds 삽입변이체 중 흑미 9계통을 선발하였다. 4. 흑미 종자의 유전자 발현 분석을 연구하기 위하여 Microarray 통계분석을 실시하였는데 672개의 안토시아닌 생합성 관련 유전자 중 전이인자 hyper-geometric 통계 분석으로 12개 전이인자 분류별 82개의 생합성 관련 전이인자 유전자 선발하였다. 5. 최근 기능유전체 연구의 효율을 높이기 위하여 변이체에대한 총체적인 해석과 함께 변이체의 표현형 변이와 삽입염기서열 분석의 연관성을 데이터 베이스화하는 이른바 Phenome 데이터베이스로 가는 추세이다. 이러한 Phenome 분석에 삽입변이집단의 데이터베이스가 활용될 것으로 기대된다.

Crops are exposed to various environmental stresses. These have been affecting the growth of crops, resulting in the severe loss of agronomic production in many countries. Therefore, development of new varieties of resistant crops is required to assure the desired productivity of crops in stress conditions. In this study, a putatively stress-related gene BrTSR53 was isolated from Brassica rapa. The BrTSR53 is 481 bp long and contains ORF region of 234 bp. The expression of BrTSR53 was determined by quantitative real-time PCR analysis. After 3 hr, the highest quantities of mRNA were revealed in cold and salt stress treatments. In drought stress treatments, there was the highest expression after 36 hr. Therefore, it was confirmed that the ORF in BrTSR53 should be a gene that confer increased resistance to B. rapa growing in different stress conditions. The ORF region of BrTSR53 gene was cloned into an expression vector, pYES-DEST52, and a new protein with molecular weight of 13 kDa was detected by western blot analysis. Also, stress tolerance tests showed that BrTSR53-ORF transgenic yeast exhibited increased resistance to the salt stresses compared with the control. In conclusion, the present data predicts that novel ORF in BrTSR53 can serve as an important genetic resource for abiotic stress resistance.

농작물은 다양한 외부 환경스트레스에 노출되어 있다. 환경스트레스는 작물의 성장에 영향을 주어 세계 각 지역의 농업 생산량을 심각하게 감소시키고 있다. 따라서 작물의 생산성을 높이기 위해서 다양한 환경스트레스에 내성이 강한 새로운 품종의 개발이 요구된다. 최근의 연구 동향은 환경스트레스 저항성 유전자를 작물에 도입시켜 환경 변화에 대한 저항성이 강한 작물을 개발하는 것이다. 본 연구에서는 배추의 저온, 고농도의 염과 건조 등의 환경스트레스에 대한 저항성 유전자로 추정되는 BrTSR53의 염기서열을 분석하였다. BrTSR53의 유전자의 총 길이는 481 bp이며 이중에서 ORF 부위는 234 bp이었다. 이 ORF의 염기서열 상동성을 분석한 결과 Arabidopsis에서 보고된 유전자와 유사한 것으로 나타났다. BrTSR53의 발현을 분석하기 위하여 quantitative real-time PCR을 실시하였다. 그 결과 배추를 고염 처리, 저온 처리하고 3시간 후에 가장 높은 mRNA 양을 보였으며, 건조 처리에서는 36시간 후에 발현량이 최대치를 보였다. 따라서 이 ORF는 환경스트레스에 대한 배추의 저항성 유전자임을 확인하였다. 그리고 BrTSR53 유전자를 효모발현 벡터인 pYES-DEST52에 삽입하고 western blot 분석법을 통해 효모에서 분자량이 약 13 kDa인 저항성 단백질의 발현을 확인하였다. 또한 BrTSR53 형질전환 효모는 염분 스트레스에 대한 저항성이 증가한 것으로 나타났다. 따라서 BrTSR53 유전자는 농작물의 환경스트레스 저항성을 높여줄 수 있는 주요한 유전자원으로 이용될 수 있다고 사료된다.

In plants, the Dof (DNA binding with One Finger) proteins are plant-specific transcription factors with a particular class of zinc-finger DNA-binding domain. The Dof genes have been predicted 30 different Dof genes in the rice Oryza sativa genome by phylogenetic analysis. The mostly Dof proteins contain a conserved region of 50 amino acids with a C2-C2 zinc finger motifs that binds a cis-regulatory element sequence 5’-T/AAAAG-3’. We found that a member of the DOF transcription factor family, Dof1 gene of rice, was expressed to wound from Ds insertion mutant population. Sequencing of the flanking regions of the transposon insertion site indicated that the gene-trap had been inserted near the front of the second exon of OsDof1 gene in chromosome 7. Genomic southern analysis revealed that mutant line contained a single copy of Ds gene trap. The Ds tagged rice mutant line, OsDof1::Ds, wound-inducible GUS expression was identified. To analyze the cis-acting elements, we constructed fusion genes with the OsDof1 promoter fused to the β-glucuronidase (GUS) reporter gene and transformed Arabidopsis and rice plants with these constructs. Wound-induced GUS expression was observed in the leaves of transgenic OsDof1::GUS rice and Arabidospsis plants. These results showed that, OsDof1 protein might be involved in stress responses and growth regulation in plant, might plays a role as a transcription regulator in stress response signal transduction pathways of plant.