고추역병균(Phytophthora capsici)은 고추 생육 전반에 걸쳐 병을 발생시켜 농가 소득에 큰 손실을 일으키고 있다. 고추 역병균 저항성은 양적 형질 유전자좌(Quantitative Trait Loci, QTL)에 의해 조절되며 주동 유전자는 고추의 5번 염색체에 존재한다고 보고 되었지만, 후보 유전자의 선발 및 저항성 유전자 규명 연구는 아직 초기 단계이다. 특히, 고추는 형질전환이 어려운 작물로써 병원균과의 상호작용 연구를 통한 저항성 유전자 동정에 제한이 많다. 반면 고추와 같은 가지과 작물인 담배(Nicotiana benthamiana)는 병원균 상호작용 모델로 알려져 형질전환을 통해 저항성 유전자 규명에 활용된다. 본 연구에서는 고추 역병 저항성 기작 규명을 위한 기초 연구로써, 식물 저항성 유사 유전자(Resistance Gene Analog, RGA)를 선발하고, 이들 유전자들에 대한 담배 형질전환 기법 최적화 연구를 수행하였다. 고추 5번 염색체에 존재하는 고추 역병 저항성 분자표지들을 분석하여 RGA 후보 유전자인 CaNBARC105, CaNBARC112 유전자를 동정하였다. 이들 유전자들에 대해 Agrobacterium tumefaciens를 매개체로 하여 고추 RGA가 삽입된 담배 형질전환체를 개발하였다. 형질전환 여부는 유전자 특이적인 서열을 이용한 genomic PCR과 RT-PCR 검증을 통해 이들 형질전환 된 담배들의 생육 및 발달에 영향이 없다는 것을 확인하였다. 본 연구는 향후 고추 병 저항성 후보 유전자들이 삽입된 담배 형질전환체는 고추 역병 저항성 유전자 규명 및 기작 연구에 기반이 될 것이다.

폴리드나바이러스의 일종인 CpBV (Cotesia plutellae bracovirus) 바이러스 게놈에 포함된 시스타틴(CpBV-CST1) 유전자의 과발현이 곤 충의 면역 및 발육을 교란한다. 이 연구는 바이러스 유래 시스타틴의 생물적 기능의 심화 연구와 해충저항성 작물 개발을 위해 담배형질전환체를 구축하는 데 목적을 두었다. 이를 위해 형질전환체를 대상으로 목표유전자의 발현분석과 곤충에 대한 발육억제에 대한 생물검정을 수행했다. 시 스타틴 유전자를 pBI121 운반체에 재조합한 pBI121-CST를 제작하고, 이를 아그로박테리움(Agrobacterium tumefasciens) 세균 매개에 의한 담 배 형질전환 및 재분화를 유도하여 약 92%의 높은 신초 재분화율을 나타냈다. 이들 재분화된 개체 가운데 담배 genomic DNA에 시스타틴 유전 자가 삽입된 형질전환 추정 개체를 PCR 분석법으로 선발하였다. 다시 quantitative real-time PCR (qRT-PCR) 분석을 통해 이들 목표유전자 의 발현을 분석하였다. qRT-PCR 결과는 형질전환 추정 개체가 비형질전환체에 비해 유전자 발현이 약 17 배 높게 나타나 형질전환계통에서 목 표유전자가 안정적으로 발현되고 있음을 확인했다. 선발된 형질전환담배를 대상으로 갓 부화한 담배나방(Helicoverpa assulta) 1령 유충에 대한 살충효과를 확인하였다. 살충력에 있어서 형질전환계통간의 차이가 있었다. 특히 T9와 T12계통은 섭식 후 7 일차 조사에서 95% 이상의 살충효 과를 보였다. 이상의 결과들은 CpBV-CST1이 해충저항성 작물 개발에 필요한 유용 유전자 자원으로서 활용될 수 있음을 제시하고 있다.

폴리드나바이러스의 일종인 CpBV (Cotesia plutellae bracovirus) 바이러스 게 놈에 포함된 시스타틴 유전자의 과발현이 배추좀나방 유충의 면역 및 발육을 교란 한다. 이 연구는 바이러스 유래 시스타틴의 생물적 기능을 형질전환식물을 통해 검 정하고, 해충저항성 작물 개발을 위한 기반 연구로서 담배형질전환체를 구축하는 데 목적을 두었다. 아울러 목표유전자의 발현분석과 곤충에 대한 발육억제에 대한 분자생물학적 분석과 생물검정을 수행했다. 시스타틴(cystatin: CST) 유전자를 pBI121 운반체에 재조합한 pBI121-CST를 제작하고, 이를 agrobacterium 매개에 의한 담배 형질전환 및 재분화를 유도하여 약 92%의 높은 신초 재분화율을 나타냈 다. 목표유전자의 삽입여부와 발현분석으로 담배 genomic DNA에 시스타틴 유전 자가 삽입된 형질전환 추정 개체를 선발하였다. Quantitative real-time PCR 분석을 통해 형질전환 추정 개체가 비형질전환체에 비해 유전자 발현이 약 18배 높게 나타 나 형질전환계통에서 목표유전자가 안정적으로 발현되고 있음을 확인했다. 형질 전환 추정 개체의 생물적 기능 분석으로 담배나방 유충 섭식조사를 수행하여 유의 한 살충효과를 확인하였다. 섭식 후 7일차 조사에서 T9와 T12계통은 95% 이상의 살충효과를 보였으며, 3일차에서도 40% 이상의 살충효과를 나타내었고 계통간의 차이가 있었다. 이상의 결과들은 시스타틴이 곤충 발육을 억제하는 생물적 활성을 나타내며, 해충저항성 작물 개발에 필요한 유용 유전자 자원으로서 활용될 수 있는 기능이 있음을 제시하고 있다.

Background : Temperature is major factor for growth plant. Recently, because of global warming, abnormal temperature included drought, deluge, sudden temperature change and heavy snow damaged crops in the world. In Korea, crops have been sensitive to low temperature on early growth stage, e.g. fruit tree and ginseng, were damaged owing to sudden heavy snow and cold on Spring. Therefore, recently interest in cold resistance crops were increased in demand rapidly. This study was performed to establish transgenic Nicotiana benthamiana by transforming cold resistant gene related to cold tolerance S-adenosylmethionine synthetase (SAMS) isolated from Miscanthus sinensis. Methods and Results : Total RNA was extracted from leaves of M. sinensis using Trizol assay and isolated MsSAMS. Isolated MsSAMS was insert into SacⅠ- XbaⅠ sites of pMBP1 vector. The vector was transformed to Agrobacterium tumefaciens strain LBA4404 by DH5α. A. tumefaciens with binary plasmid were selected at YEP medium supplemented with kanamycin. Cut leaves of tobacco were co-cultured with selected A. tumefaciens. Co-cultured leaves was grown on regeneration medium for a month at dark condition, and transferred to at light condition. Regeneration shoot from callus were excised and transferred to root-induction medium. Approximately, 58% of leaves explant produced callus. Nearly, 30% of callus had shoot and approximately, 94% of shoots were rooted in root-induction medium. Conclusion : We established an efficient transformation system of N. benthamiana transformed by using MsSAMS gene related to cold tolerance isolated from M. sinensis. We may use the produced transgenic plants to prevent damages carried by cold.

Leaf water and osmotic potential, chlorophyll content, photosynthetic rate, and electrolyte leakage were measured to evaluate tolerance to water stress in wild-type (WT) and transgenic tobacco plants (TR) expressing copper/zink superoxide dismutase (CuZnSOD) and ascorbate peroxidase (APX) in chloroplasts. Leaf water potential of both WT and TR plants decreased similarly under water stress condition. However, leaf osmotic potential of TR plants more negatively decreased in the process of dehydration, compared with WT plants, suggesting osmotic adjustment. Stomatal conductance (Gs) in WT plants markedly decreased from the Day 4 after withholding water, while that in TR plants retained relatively high values. Relatively low chlorophyll content and photosynthetic rate under water stress were shown in WT plants since 4th day after treatment. In particular, damage indicated by electrolyte leakage during water stress was higher in WT plants than in TR plants. On the other hand, SOD and APX activity was remarkably higher in TR plants. These results indicate that transgenic tobacco plants expressing copper/zink superoxide dismutase (CuZnSOD) and ascorbate peroxidase (APX) in chloroplasts improve tolerance to water stress.

식물의 미토콘드리아에서 eukaryotic 유전자 발현하는 양상을 관찰한다는 것은 매우 중요하게 알여져 왔다. 본 실험에서는 식물의 미토콘드리아에서 발현하는 유전자와 GFP가 미토콘드리아에 발현하는지를 구명하였다. 미토콘드리아(mt)에서 발현 하는 AtBI-1 유전자와 GFP 유전자를 35S promoter를 가진 pBin vector에 재조합한 후, 유전자총을 이용한 형질전환법으로 담배의 잎과 cotyledon에 형질전환하여 재분화 된 shoot를 얻었다. mt에서 그 유전자가 발현 되는 것을 현미경하에서 GFP가 발광하는 것으로 확인하였다. 또한 PCR분석과 Southern분석에서도 미토콘드리아에서 AtBI-1 유전자가 발현함을 확인하였다. 따라서 본 연구의 결과로 mt에 관련된 유전자를 식물의 조직에 형질전환 하여 1개 이상의 유전자가 식물의 mt에 삽입되어 그 유전자의 특성이 발현되는데 이용되어 질수 있을것이라 생각된다.

The coat protein (CP) gene of the G5H and G7H strains of Soybean mosaic virus (SMV) were cloned, sequenced and transformed into the tobacco plant (Nicotiana tabacum. cv. Havana SR1) via Agrobacterium-mediated transformation. Transformation was confirmed b

To assess resistance of transgenic tobacco plants which overexpress superoxide dismutase (SOD) and ascorbate peroxidase (APX) in chloroplasts to water stress, changes in leaf water potential, turgor potential, stomatal conductance and transpiration rate were measured. Leaf water potential in all plants remained high up to day 4 after withholding water but thereafter decreased markedly. In spite of a remarkable decrease in leaf water potential, some of transgenic plants maintained higher turgor potential compared with control plant on day 12. In particular, the transgenic plant expressing MnSOD showed an outstanding maintenance in turgor pressure by osmotic adjustment throughout the experiment, resulting in high stomatal conductance and transpiration rate. However, among transgenic plants, osmotic potential was reduced more effectively in multiple transformants such as the double transformant expressing both MnSOD and APX, and the triple transformant expressing CuznSOD, MnSOD and APX than single transformants. Consequently, further research is needed to get general agreement on the tolerance of transgenic plants to water stress at different growth stages for each transgenic plant.