The proteins from functional rice cultivars (Nogwonchalbyeo, Giant embryonic, Arhyangchalbyeo, and Goamibyeo) and general white rice were extracted and separated using two-dimensional (2D) gel electrophoresis. A wide variation in the molecular weight (MW) and pH range of the expressed proteins in rice samples were observed. The green-kerneled rice (Nogwonchalbyeo) exhibited proteins with MW of 9-57 kDa and appeared at a pH range of 4-7. The Giant embryonic contained proteins with MW of 31-63 kDa and a pH range of 5-6. The aromatic glutinous rice (Arhyangchalbyeo) showed proteins with MW of 24-28 and pH of 5.8-6.8. The high-amylose rice (Goamibyeo) exhibited proteins with MW of 3-63 and pH of 5.2-5.6. The identified proteins uniquely found and highly expressed in each cultivar may have a significant role on rice functionality. The results illustrate that the 2D gel electrophoresis is a valuable method in the determination of the protein expression profiles in functional rice grains and may be useful in the identification of specific marker proteins associated with the functional property of rice.

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.

To evaluate expression level of HMW-GS protein qualitatively and quantitatively, we separated glutenin fractions and conducted two-dimensional electrophoresis (2DE) in 32 cultivars of Korean wheat for the use of as the basis of wheat breeding. The average spot number of HMW-GS in all Korean wheat cultivars was 11.78 which included 1.31, 5.53 and 4.94 to Glu-A1, Glu-B1 and Glu-D1 loci, respectively. Cultivars harboring 1, 2* subunits had many spots more than ones harboring null allele in Glu-A1 loci because there is no difference of spots between Glu-B1 and Glu-D1 loci. In total spot number of HMW-GS, the highest one was Jokyung as 18 and Dahong the lowest as 7. When the Korean wheat cultivars were compared with the Chinese spring in the average relative expression level, Korean one’s were lower as 0.44. Especially, Gobun was the highest as 1.11 and Eunpa was the lowest as 0.24. Also we investigated phylogenetic relationship based on both frequency of HMW-GS spots and quantification value of each spot to all HMW-GS spots. As a result, Korean the varieties of Korean wheat could be classified into six groups.

LMW-GSs represent approximately 1/3 of the total wheat gluten fraction, which have not been widely studied, even though they are important in the context of wheat end-use quality. In this study, we report on the qualitative and quantitative analysis of LMW-GS in korean wheat cultivars by 2DE in 32 cultivars of Korean wheat for the use of the basis of wheat breeding. We firstly identified spots corresponding each of Glu-3 alleles. The 2DE results for each cultivar will be used as reference map or protein marker discriminating wheat cultivars, wheat and rice, imported and Korean flour. Unexpectedly, five LMW-GS spots were found to be expressed at a common position in hexaploid wheat cultivars, and these spots might play something in glutenin biosynthesis. Total spot numbers were expressed variously between 20 and 10, and average spot number was shown 17.12. The average number of spots in Glu-A3, Glu-B3 and Glu-D3 were 3.0, 4.56 and 2.96 respectively. When the Korean wheat cultivars were compared with the Chinese spring (1.0) in the average relative expression level, Korean one’s were lower as 0.67. Especially, Gobun was the highest as 1.32 and Baekjoong was the lowest as 0.24. Also we investigated phylogenetic relationship based on frequency of HMW-GS spots and quantification value of each spot to all LMW-GS spots. As a result, the varieties of Korean wheat could be classified into five groups.

본 시험은 고구마 육종에 필요한 기초 자료를 제공하고자 1993년과 1994년에 작물시험장에서 보유하고 있는 유전자원 100품종에 대하여 전기영동법으로 esterase 동위효소와 단백질 특성을 분류하였던 바 결과는 다음과 같다. 1. 잎의 esterase 동위락소 특성은 14가지 형으로 분류되었고 Ⅸ형에 가장 많은 46품종이 속하여 있으며, 다음은 Ⅶ, I, III, Ⅷ, II 및 V형의 순으로 47품종이 속하여 있고 나머지 7품종은 각기 다른 특성을 가지고 있었다. 효소의 수가 많은 I형에는 신율미, Beniastma 및 High Starch 등 육질이 분질인 품종이 분포 되었다. 2. 괴근의 esterase 동위리소 특성은 18가지 형으로 분류되 었고 C형은 가장 많은 22품종을 포함하고 있으며 그 다음은 B, K, A, E, 1 및 N 형 순이었다. 3. 괴근의 단백질 특성은 7가지 형으로분류되었고 I형은 36품종, IV형 27품종을 포함하였으며 다음은 II, III, Ⅶ 및 Ⅵ형 순이었다. 4. 잎과 괴근의 major esterase 동위효소와 major 단백질 분석 결과 Beniastma, Beniaka, Beniazuma 및 Benikomachi, Shiroshistma와 Shiroshastma는 유사한 품종이었고 기타는 다른 품종임을 알 수 있었다.

반하의 조직부위별 배양기간에 따른 단백질 및 4종의 중요 효소에 대한 전기영동적 특성이 비교연구 결과는 다음과 같다. 1. 각 조직 유내 Callus의 단백질 pattern 은 야생식물체 각 조직과 현저한 차이가 있었다. 2. 각 조직 유내 Callus의 Esterase isozyme pattern은 야생 식물체 각 조직과 뚜렷한 차이가 있었다. 3. 각 조직 유내 4주 배양 Callus의 GOT isozyme pattern은 야생식물체 각 조직과 비슷하였으나 배양 8주 Callus에서는 분자량이 큰 새로운 isozyme band 1개가 출현하였다. 4. 각 조직 유내 4주 배양 Callus의 Peroxidase isozyme band pattern 에서는 야생식물체 총 기관에서 출현했던 1개의 분자량이 작은 band 가 나타나지 않았다.

본 실험은 보리품종의 구분에 가장 적합한 전기영동법과 효소를 구명하고자 6개 보리품종(알찬보리, 수원 216호, 조풍보리, 사천 6호, 향맥, 히노데하다가)의 종실 단백질을 7.5％ polyacrylamide slab gel, 2-30％ polyacrylamide porosity gradient tube gel, isoelectricfocusing(pH 4-9)과 starch gel을 사용 전기영동 후 protein band pattern과 esterase, acid phosphatase, malate dehydrogenase, glutamate dehydrogenase 및 leucine aminopeptidase의 동위효소 pattern을 관찰하였던 결과는 다음과 같았다. 1. 7.5％ polyacrylamide slab gel에서 단백질 pattern과 2-30％ polyacrylamide porosity gradient tube gel에서의 단백질과 esterase의 band pattern이 품종간 뚜렷한 차이를 보여 보리품종구분에 가장 적합하였다. 2. Acid phosphatase, malate dehydrogenase, glutamate dehydrogenase 및 leucine aminopeptidase 등의 동위효소 pattern은 모든 실험한 품종이 동일한 형태를 보여 품종구분에 이용하기에는 적합하지 않았다.

건조분말상태의 인삼 및 유사 숙근성 식물간의 구별방법을 확립하기 위하여 단백질 추출과 분리방법을 달리하여 전기영동법에 의해 각 식물의 단백질 pattern 및 분자량을 추정하였던바 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 단백질분리는 증류수와 phosphate buffer로 추출하였을 때 가장 잘 되었으며 비교하기가 용이하였다. 2. 단백질추출방법에 따라 각 식물의 minor band는 약관의 차이가 있었으나 major band는 차이가 없었다. 3. 각 식물을 구별할 수 있는 band는 인삼이 45,000 및 66,000 Kd이며 사삼은 32,000∼39,000kd이고 도라지는 39,000Kd에서 double band가 특징적인 band로서 각 식물을 구별할 수 있는 단백질이었다.