야생벼는 재배벼의 병해충 저항성과 불량환경 적응성 등을 제고할 수 있는 유용한 유전자원으로 평가되고 있다. 농촌진흥청 국립식량과학원에서 국내육성 자포니카 벼 품종인 ‘화성’과 야생벼 O. minuta (BBCC 게놈; Acc.=101141)간의 종간교잡을 통하여 흰잎마름병과 도열병에 저항성인 ‘수원506호’를 육성하였으며, 본 계통에 대한 야생벼 유래 도열병 저항성 유전자의 유전양상 구명 및 유전자위 표지에 대한 연구결과는 다음과 같다.1.반복친인 ‘화성’에 높은 친화성을 발현하는 6개 도열병 균주 검정에서 ‘수원506호’는 반복친 ‘화성’과 5개 비교품종들과 다른 저항성 반응을 보여 이들과 다른 야생벼 유래 도열병 저항성 유전자를 보유하는 것으로 판단되었다.2.분자마커의 유전자형과 도열병 저항성 간의 연관성평가를 수행한 결과, ‘수원506호’의 도열병 저항성에 관여하는 주동유전자위는 12번염색체 중단의 RM101-S10704-RM1337 좌위에 위치하는 것으로 추정되었다.3.STS 마커 S10704에서 확인된 ‘화성’과 ‘수원506호’의 이질적인 유전자형은 해당부위에 야생벼 O. minuta의 염색체 단편이 이입되었다는 것을 증명하였다.4.이 좌위는 적어도 9개의 도열병 저항성 유전자들이 위치하는 것으로 보고된 바 있는데, 추후 정밀분석을 통해 ‘수원506호’의 도열병 저항성 유전자위와 기 보고된 유전자들과의 관계를 분석할 계획이다.

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.

벼 수량성 증진을 위해서는 생육초기부터 출수, 개화 및 등숙기 까지 광합성효율이 높게 유지하여야 하며 벼 생육기간 중 예상치 못한 기후변화로 발생한 생육불량환경 (저온, 고온, 빈번한 강우로 인한 일조량 부족, 가뭄에 인한 물 부족 등) 에서도 광합성 효율을 안정적으로 유지할 뿐만 아니라 벼 잎의 노화가 급속히 진행되는 벼 종자등숙 후기까지 광합성효율을 오래 지속시켜줄 수 있는 우량 유용유전자를 발굴하는 연구가 최대 목표이다. 발달초기 유수에 대한 microarray 수행을 위해, 동진 및 화영 품종을 재료로 하여 발달 단계에 따른 유수를 sampling 하였다. 3 cm 크기를 가지는 유수는 이미 유수 발달에 따른 identity가 모두 결정된 상태이므로, 4 cm 를 control로 사용하여 3 mm 이하, 4 - 10 mm, 1 - 2 cm, 크기의 유수를 각각 4단계로 sampling 하였다. 고 순도의 RNA는 Agilent 44K chip을 사용하여 분석하였으며, 그 결과를 바탕으로 유용 유전자를 선발 하였다. 특히 금년도에는 활성화변이체에서 이삭 유전자 활성빈도가 낮기 때문에 활성화변이체 숫자를 줄이고 삽입변이체를 500 line 으로 분석을 대폭 증가시켰다. T-DNA 삽입 변이체 집단에서 선발된 개체들은 이삭 모양, 이삭 가지 수, 가지 길이, 종자 숫자, 임실률 등의 수량성 형질을 분석하였다. 한편, 수량성 증대에 관련하는 것으로 추정되는 유망 유전자를 일본 National Institute of Agrobiological Sciences (NIAS) 에서 KOME cDNA을 분양 받았다. 그리고 Ubiquitin promoter와 nos terminator 사이에 다양한 제한효소 자리가 있는 binary vector에 cloning 한 후 형질전환이 수월한 동진벼를 사용하였다. 그중 생산성 증가가 입증된 유전자는 일품벼 및 삼광벼 등 우수 벼품종에 형질전환 할 것이다.

작물의 생산량 증대는 농업이 이루는 목표 중 가장 중요한 것 중 하나이다. 본 연구실은 차세대바이어그린 사업의 목표의 일환으로 벼의 생산성을 증가시키는 유전형질을 찾는 것을 목표로 하고 있다. 이에 다양한 벼 유전자의 기능을 분석한 결과 OsVIL2 유전자를 과발현 시키면 생산량이 대폭 증가하는 것을 발견하였다. 유전자 과발현은 이삭 당 열매 수를 50% 가까이 증가시켰으며 또한 줄기 두께 및 신장 길이를 증가시켰다. 따라서 바이오매스가 증가함으로써 추가로 생긴 열매의 무게를 잘 견디는 것이 관찰되었다. 이러한 바이오매스 증가는 세포 수의 증가 때문이며 세포의 길이는 오히려 감소하였다. OsVIL2 유전자는 chromatin remodeling에 관여하는 polycomb group의 subunit 중 하나인 EMF2b와 결합하여 그 기능을 하는 것으로 규명되었다. 이에 본 연구실은 OsVIL2가 어떻게 세포 수를 증가시키는지 세포학적 분석을 할 것이며, 이의 target 유전자는 어떤 것인지 등을 ChIP sequencing을 통해 분석할 예정이다. 또한 이 유전자를 다양한 벼 품종에 도입하여 생산량 증가 표현형과 유전적 배경 사이의 연관관계를 연구할 것이다.

마늘은 양파 및 파와 더불어 백합과 작물로 오랜 재배 역사를 거치면서 돌연변이와 선발에 의해 전 세계적으로 많은 지역종으로 분화되어 오기는 하였으나 유전적 변이가 상당히 제한되어 있다. 마늘은 최근에 임성이 있는 마늘이 발견되어 육종에 이용되기는 하나 유전적 변이가 제한적인 문제점을 가지고 있다. 대부분의 마늘은 불임으로 유성생식이 불가능하여 교잡에 의한 품종육성이 어렵다. 마늘은 특히 영양번식 작물로 바이러스 감염에 의해 수량감소가 극심한 편으로 바이러스 감염에 의해 36～60%의 수량감소가 일어난다고 보고되고 있다. 이외에 마늘재배에 문제가 되는 형질을 개량하기 위해서는 육종방법의 개발이 필요하다. 이를 위한 방법으로 마늘에서 형질전환 방법의 개발이 필요하게 되었으며, 성공적인 형질전환을 위해서는 외부 유전자를 마늘의 게놈으로 도입하기 위한 세부적인 방법이 개발되어야 한다. 마늘의 형질전환은 어려운 것으로 보고되고 있는데, 우리는 마늘에서 효율적인 형질전환 방법을 개발하였으며, 형질전환 실험결과 ‘단양마늘’ 및 ‘삼척마늘’에서 제초제저항성이 도입된 형질전환 식물체를 획득하였다. 마늘 형질전환체의 확인은 PCR과 Southern blot, Northern blot 및 생물검정을 통해 마늘게놈에 안정적으로 도입된 것을 확인할 수 있었다. 기내에서 재분화되어 선발된 마늘 형질전환체가 염색체 수준에서 변화가 있는지를 확인하기 위해서 ploidy analyser를 이용하여 배수성을 조사한 결과 대부분의 마늘 형질전환체는 정상적인 염색체를 가지고 있었으나 형질전환체 중 2개의 개체가 4배체인 것을 확인할 수 있었다. 이는 조직배양 과정 중 캘러스 단계를 거치면서 염색체가 배가 된 것으로 판단되며, 형질전환체는 배수성 분석을 통해 비 정상적인 개체를 제거하는 것이 필요할 것으로 판단된다. 4배체인 형질전환 마늘은 수확기가 일반적인 형질전환체에 비해 빠르며, 수량특성은 정상적인 염색체를 가진 형질전환 마늘과 비슷한 것으로 판단된다.

본 연구는 칡소와 한우 그리고 젖소의 각 군을 통하여 RAPD-PCR방법과 RFLP방법을 응용하여 칡소에서 특이적으로 발현되는 유전자의 검출과 발현빈도에 따른 표지유전자를 분석하여 칡소 특이적인 표지인자를 탐색하고자 실시하였다. 연구결과, RAPD분석을 통하여 칡소에서 특이적으로 표현되는 유전자들을 발견할 수 있었으며, 검출 유전자의 다양성이 모색과 종간의 차이가 있음을 알 수 있었다. 특이적으로 표현된 유전자들 중 칡소에서 특이적으로 표현되는 R9B

적색 과육 '홍양' 품종에서 차등발현하는 유전자를 찾기 위하여 mirror orientation selection (MOS)과 결합된 suppression subtractive hybridization (SSH) 실험을 수행하였다. 그 결과, 288개의 cDNA clone을 확보하였으며, colony PCR을 통해 192개의 positive clone을 선발하였고, 이들을 sequencing하였다. NCBI/Genbank 데이터베이스의 BLAST 검색를

의성종 마늘의 유묘로부터 상처(wound)에 특이적으로 발현되는 cytochrome P450 유전자군의 하나인 P450-Esg cDNA를 탐색하였다. P450-Esg는 1,419 bp의 open reading frame(ORF)을 가지고 473개의 아미노산을 가진 polypeptide를 코딩하는 것으로 나타났다. 국내와 몽골로부터 수집한 12개의 재배종으로 부터 P450-Esg 유사 유전자의 염기서열을 비교한 결과 시작코돈(ATG)에서 472~510 bp 및 1,210~1,240 bp 부위의 염기에서 재배종간에 차이를 보이는 염기서열을 다수 확인하였다. cDNA 1,210~1,240 bp의 부위는 P450 유전자에서 공통적으로 알려진 heme binding domain으로, 각 지역에서 수집된 재배종은 염기서열뿐만 아니라 아미노산 서열에 있어서도 특이적인 변이를 보였다. cDNA 472~510 bp 부위에서 코딩하는 13개 아미노산의 서열은 12개 재배종에서 모두 동일하였으나, 13개 아미노산 중 7개에서 재배종 마다 각각 다른 DNA 염기로 코딩하는 단일 염기다형성(single nucleotide polymorphism)을 보이는 서열을 확인하였다. 이 결과는 다양하게 존재하는 국내외 마늘 재배종을 구분하는 marker로 사용될 것이며, 외국산 마늘에 대한 유전적 우선권을 확보하는 수단으로 사용될 것이다.

1. 선행 연구에서 염색체 3번의 RM60~RM231 부근에서 종자중, 수당립수에 관여하는 QTL이 탐지되었고, 이를 확인하기 위하여 이 지역에 크기와 위치가 다른 O. glaberrima 단편이 이입된 5 계통을 선발하여 표현형을 조사하였다. 실험 결과 계통별로 출수기, 임실률, 수당립수, 종자중을 제외한 형태적 특성들이 밀양23호와 비슷한 양상을 보였다. 이는 대부분의 염색체 지역이 밀양23호로 회복되었기 때문이라고 보여진다. 2. 유전자의 위치를

The chromosome number was identified and fluorescence in situ hybridization(FISH) mapping of 5S and 45S rDNAs were conducted for C. minima and C. lanceolata in the genus Codonopsis from Jeju island. In this study, we have confirmed that the somatic metaphase chromosome number determined as 2n=2x=16 was the same as the findings from the previous studies. While the conventional staining method makes it rather difficult to distinguish satellite chromosomes due to high degree of variability, FISH analysis produced the exact number and location of 5S and 45S rDNAs. Both species in the genus Codonopsis have a pair of 5S rDNA and their gene loci were observed on chromosome 3. Although two pairs of 45S rDNAs (one on chromosome 1 and the other on chromosome 8) were identified in both species, the 45S rDNA signals on chromosome 8 in C. minima were significantly weaker than those on chromosome 1. In addition, the 45S rDNA signals on chromosome 1 in C. lanceolata showed that the chromosome is non-homologus. In this study, we have determined cytogenetic characteristics of C. minima and C. lanceolata according to their gene replication patterns.

정세관은 매우 복잡한 조직으로 마우스의 정자 발생 과정은 12단계로 구성되어 있다. Glutathione peroxidase(GPx)는 glutathione을 이용하여 과산화물(hydroperoxide)을 환원시키는 대표적인 항산화효소로서 포유류 정자 발생 과정에 관여하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 laser capture microdissection(LCM)을 이용하여 마우스 정소에서 발생 단계별로 정세관을 채취하여 real-time PCR로

지구온난화에 따른 기상변동이 잦아짐으로써 국지적인 벼의 냉해 피해가 우려되고 있다. 여름철 기온저하와 일조부족으로 인한 냉해는 벼 생육기 전반에 걸쳐 영향을 주지만, 특히 벼의 생식생장기인 감수분열기와 출수초기의 냉해는 불임을 유발하여 수량에 가장 큰 피해를 준다. 생식생장기 중 Microsprogenesis 해당하는 시점을 지엽의 엽이에서 -3～-5cm에 이삭이 올라 왔을 때 냉해처리를 하여 가장 불임율이 낮았던 오대벼와 소백벼, 가장 불임율이 높았던 샛별벼의 이삭을 채취하여 microarray방법으로 유전자 발현양상을 비교하였다. 공통적으로 2배 이상의 발현을 보인 유전자 중 오대벼(tolerant)에서 up-regulate되고 샛별벼(senstive)에서 down-regulate된 유전자는, 단당류 세포내 이동, 전자전달계, 탄수화물 대사과정과 생합성과정에 관련된 유전 자 발현이 많은 것으로 나타났다. 특히 UGPase는 웅성불임에 관여하는 효소로서 이와 관련한 UDP-glucose 4-epimerase활성이 유의한 차이를 보였다. 샛별벼에서는 증가되었으나 오대벼는 감소한 공통유전자는 산화 환원효소, 막기능 단백질들이 많았다. 이것으로 보아 생식생장기의 냉해스트레스에 강한 품종은 탄수화물 및 에너지 대사에 관여하는 효소와 전자전달계의 기능단백질과 세포간 물질이동에 관여하는 단백질이 증가 하는 것으로 보인다. 탄수화물은 화분과 약의 발달에 에너지를 공급할 뿐만 아니라 세포벽 생합성에 필수적인 구성요소인데, 이 시기의 냉해로 인해 탄수화물 대사과정이 down-regulate되는 품종에서 생식세포형성에 영향 을 미쳐 불임이 증가했을 것으로 보인다.

The region containing 18S rRNA gene, ITS 1 and part of the 5.8S rRNA gene of the Atractylodes japonica Koidz was amplified by PCR and the product cloned in a pBluescript SK II plasmid. DNA sequence of the cloned DNA was determined and submitted to the GenBank (accession number EU678363). Phylogenetic analysis of the ITS 1 DNA showed close similarity with the other plant species of the family Compositae. The extract of the plant materials of five different members of the family Compositae was analyzed by HPLC to detect atractylon. Extract of the A. japonica Koidz showed presence of significant amount of atractylon. However, noticeable amount of atractylon was not detected by the same analyses from the extracts of the other plants belonging to the family Compositae including Artemisia capillaris, Chrysantemum zawadskii, Eclipta prostrata or Taraxacum platycarpum.