들잔디의 최적 조직배양 조건을 확립하기 위하여 들잔디 성숙종자로부터 재분화능이 높은 배발생 캘러스 유도효율에 미치는 몇 가지 요인에 관하여 조사하였다. 성죽종자의 소독은 30% (v/v) NaOCl 농도로 60분간 처리하였을 때 가장 낮은 오염율과 가장 높은 캘러스 유도 효율을 보였다. 옥신류의 혼용처리에 따른 배발생 캘러스 유도효율은 2,4-D와 diacamba를 각각 3 mg/L로 혼용처리 하였을 때 가장 높은 배발생 캘러스 유도효율을 나타내었다.

들잔디(Zoysia japonica Steud.)의 최적 조직 배양 조건을 확립하기 위하여 성숙종자로부터 최적 캘러스 유도 및 효율적인 식물체 재분화에 미치는 몇 가지 요인의 영향을 조사하였다. 성숙종자로부터 배발생 캘러스 유도율은 3mg/L 2,4-D가 첨가된 MS 배지에서 85%로 가장 높았으며 NAA 또는 IAA를 첨가한 처리구보다 높게 나타났다. 배발생 캘러스로부터 식물체 재분화는 0.1 mg/L 2,4-D와 5 mg/L BA가 첨가된 N6 배지

conditions for callus induction and plant regeneratin from seeds of lawngrass (Zoysia japonica Steud.) were confirmed in this study. MS (Murashige and Skoog) medium containg 2,4-D 3 or 5mg/l was used for callus induction, and MS medium with different volu

This study was carried out to develop new zoysiagrass (Zoysia japonica Steud.) cultivar ‘Halla Green 2’ (Grant number: No. 118). To develop a zoysiagrass cultivar with dwarfism by using the mutation breeding method, the wild type control "Gosan" plants were irradiated using a 30 Gy gamma ray source in 2010. Dwarf mutants were selected from the mutated grasses in successive generations. Dwarf mutant lines were identified and a new zoysiagrass variety Halla Green 2 was developed. The plant height of Halla Green 2 was 3.4 and 1.8 times lower than that of Gosan and Zenith, respectively. This cultivar has dwarf characteristics such as shorter sheath, shorter leaf blade, shorter flag leaf, and shorter third internode of stolon compared to those of Gosan and Zenith. Additionally, the sheaths and leaf blades color of Gosan, Zenith and Halla Green 2 were all light green, whereas their stolons were purple, yellow-green and yellow green, respectively. Trichomes(hairs) were visible on both adaxial and abaxial surfaces of the Gosan leaves, whereas only on the adaxial side of the Zenith and Halla Green 2 leaves. The Halla Green 2 grass showed distinguishable morphological traits compared to those of wild type Gosan and Zenith.

To develop a dwarf turfgrass (Zoysia japonica) cultivar with artificial mutation-induced breeding method, the wild type control "Gosan" plants were exposed to a 30 Gy gamma ray source in 2010. The mutant lines showing short height were selected from successive generations. One of the resulting dwarf lines obtained was registered under the cultivar name of “Halla Green 1” (2016). The dwarf phenotype of the Halla Green 1 includes a reduction of the height by 4.5-fold, an increase in leaf and third internode lengths by about 6- and 2.3-fold, respectively, compared to the Gosan, and approximately 2.4-, 3.8-, and 1.5-fold relative to the Zenith, respectively. In addition, the Halla Green 1 had a sheath of darker green coloring compared to the light green Gosan and Zenith. The leaf blades of Gosan, Zenith and Halla Green 1 were all light green, whereas their stolons were purple, yellow-green and light purple, respectively. Trichomes presented on both adaxial and abaxial surfaces of the Gosan’s leaves, and only on the adaxial side of the Zenith’s leaves, but none on the Halla Green 1 leaves. The Halla Green 1 exhibited sufficiently distinct morphological traits when compared with the wild type Gosan and Zenith that the dwarf phenotype enhances its commercial viability.

Gene targeting (GT)은 식물체 내로 삽입하려는 donor DNA와 식물체 내의 endogenous DNA 간의 상동재조합(Homologous recombination)의 원리를 이용하여, plant genome내의 목표 유전자를 특수한 목적으로 만들어진 modified donor DNA로 교체하는 기술이다. 식물에서는 비상동재조합 (Non-Homologous End Joining)이 homologous recombination보다 높은 비율로 일어나기 때문에 GT의 효율이 동물에 비해 현저하게 낮다. 이를 해결할 수 있는 방안으로 1) 형질전환 효율을 향상시키거나 2) 상동재조합의 효율을 높이는 것 또는 3) 선별 체계의 정확도를 높이는 것이 있는데, 그 중 상동재조합의 효율을 증가시키는 방법에 double strand breaks (DSB)가 큰 영향을 주는 것으로 보고된 바 있다. 따라서 본 연구에서는 Agrobacterium 형질전환을 이용해 한국 잔디인 들잔디 (Zoysia japonica Steud.) 캘러스에 상동재조합이 일어났음을 확인할 수 있는 marker인 pGU.C.USB를 삽입하고, southern blot과 GUS assay를 통해 자연 상태에서 일어나는 들잔디 본래의 상동재조합 효율을 측정하였다. 추후 DSB를 유도하여 향상된 상동재조합의 효율을 측정할 것이다.

한국들잔디(Korean Lawngrass, Zoysia japonica Steud.)는 한국잔디류 중 답압성, 내한성, 내서성이 가장 강하며, 관리가 용이하여 정원, 공원, 묘지, 경사면 녹화 등에 폭넓게 이용되고 있다.최근 잔디의 이용범위가 확대되면서 다양한 용도의 잔디 품종 개발이 요구되고 있어 개량할 수 있는 형질이 제한되어 있는 전통육종법 대신 분자육종에 의한 신품종 개발이 활발하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 건조, 산화스트레스 내성, 노화지연 등의 형질을 제공하는것으로 알려진 애기장대 유래의 ATPG10 (AT-hook protein of Genomine 10)유전자를 Agrobacterium 형질전환방법을 이용하여 도입시켰다. Agrobacterium 배양액을 최종 O.D.600 값이 0.1이 될 때까지 현탁하여 재분화가 잘되는 형태의 캘러스를 24시간 감염, 3일간 공동배양, PPT 항생제가 첨가된 선발배지에서 신초유도 및 선발, 2~3cm 이상 성장한 shoot를 뿌리유도 및 선발과정을 거쳐 11개체의 형질전환 식물을 생산하였다. 확보된 형질전환체는 순화/증식하여 유전자의 도입 및 발현을 확인하고 기능분석을 수행하고 있다. ATPG10 유전자가 도입된 형질전환식물은 생산성 증대, 건조 스트레스 내성, 산화 스트레스 내성, 노화 지연 등의 기능을 가질것으로 기대된다.

잔디는 스포츠 경기장, 골프장, 조경분야, 공원, 묘지, 사방건설, 개인주거지 등 광범위하게 활용되고 있는 고부가가치의 경제성 작물이다. 본 연구는 제초제저항성 들잔디 JG21의 화분(pollen)과 금잔디(Z. meliloti) 암술(carpel)의 종간 인공수분을 통해 육성된 제초제저항성 교배종 잔디 계통(JG21-MJ)의 분자생물학적 특성을 평가하기 위해 수행되었다. genomic Southern blot분석에서 제초제저항성 교배종 잔디들은 모두 bar 유전자가 확인되었고, JG21과 동일한 혼성화 패턴(hybridization pattern)을 보여 주었다. PCR을 이용하여 교배종 가운데 제초제저항성이 없는 대조군 품종과 제초제저항성 품종에서 도입유전자 주변염기서열을 분석하였다. 이 실험은 들잔디(JG21)와 금잔디의 교배(F1)와 자가수분(F2) 과정에서 도입유전자 삽입위치 주변의 염기서열에서 상동재조합이 발생하였는가를 조사하기 위해 수행하였다. 제초제저항성 교배종의 도입유전자 주변염기서열은 JG21과 동일하였고, 제초제저항성이 없는 대조군의 삽입위치 주변의 염기서열은 금잔디의 염기서열과 동일하였다.

한국형 잔디는 다른 병에 비해 진전 속도가 빠르고 주로 뿌리에서부터 발병하여 잔디를 고사시키고 발병 후 구제하기 매우 어려운 라이족토니아잎마름병(라지패취)이 큰 문제로 대두되고 있다. 라이족토니아잎마름병(라지패취)은 Rhizoctonia solani AG2-2(Ⅳ)병원균에 의해 발생하는데, 이 병원균에 강한 내병성 들잔디를 개발하기 위해 식물방어반응에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 PR-Protein 중 하나인 β-1,3-glucanase를 들잔디로부터 cloning 하였다. β-1,3-glucanase는 바이러스나 균의 감염으로 인해 식물조직이 과민반응을 일으킬 때 세포내에서 생성되고 세포외로 분비되어 세포 사이 공간에서 주로 기능을 하는 것으로 알려져 있다. β-1,3-glucanase의 기능분석이 되어있는 단자엽식물 중 옥수수, 밀, 보리, 벼의 염기서열에서 공통으로 보존되어 있는 부분을 이용해 degenerate PCR을 수행하고 얻어낸 sequence를 통해 3` RACE와 5` RACE를 진행하였다. 그 결과 1,228 bp, 399개의 아미노산으로 구성된 ZJGlu1과 1,179 bp, 340개의 아미노산으로 구성된 ZJGlu2의 Full-sequence 얻어냈다. ZJGlu1과 ZJGlu2와의 염기서열 상동성은 76%이며, ZJGlu1의 경우 VISESGWPSAG서열을 보존하고 있고 ZJGlu2의 경우 VSESGWPSA서열을 보존하고 있어 glycosyl hydrolase motif(LGIVISESGWPSAG)와 비교해 봤을 때 상당부분 일치하는 것을 보였다. ZJGlu1과 ZJGlu2 유전자의 기능을 해석하기 위해 각각의 유전자를 도입한 식물형질전환용 벡터를 제작하여 모델식물인 애기장대와 잔디 형질 전환체는 현재 진행 중에 있으며, E.coli over-expression을 수행하여 목표 단백질을 정제하고 in vitro 활성을 측정할 예정이다.

유전자변형(genetically modified, GM)작물 도입 유전자의 이동은 안전성평가 및 안전관리에 있어 매우 중요한 요 소이며, 환경 모니터링 연구는 이러한 유전자이동성 확인을 위한 연구 중 하나로 많이 사용된다. 본 연구는 제초제 저항성 들잔디(zoysiagrass)의 야외환경 모니터링을 수행을 통한 환경모니터링 시스템 기반 구축을 위해 수행되었 다. 연구에 사용된 GM들잔디는 제초제저항 형질의 JG21과 JG21에 방사능처리로 웅성불임을 유도한 JG21-MS 등 2개의 이벤트를 이용하였다. 환경모니터링은 충남 성환, 충북 오창, 제주대 및 제주 납원읍 등 4개 격리포장 주변에 서 2011년부터 2013년까지 3년간 총 265개 지점, 1,634개체에 대해 화분에 의한 유전자이동 및 종자, 영양번식체에 의한 산포 조사를 통해 수행되었다. 모니터링 수행 결과 3개 지역에서 유전자이동 및 산포가 발견되지 않았으나, 2012년 제주 남원읍 지역 조사에서 격리포장 주변 2m 부근에서 JG21 1개체의 유출이 발견되어 보고 및 안전관리 조치를 수행하였다. 또한 RAPD (random amplified polymorphic DNA)법을 이용한 JG21과 JG21-MS의 구분판별법 을 개발하여 GM들잔디의 환경방출실험 및 상업화 후 사후 안전관리에 활용될 수 있게 하였다.

들잔디(Zoysia japonica Steud.)는 난지형 잔디로 우리나라를 포함한 동아시아 지역에 자생하고 있다. 내한성이 강 해 국내에서는 전국 어디서나 잔디밭으로 쉽게 조성할 수 있으며, 더불어 내건성, 내서성도 강해 일반 정원용으로 사용되는 경우 자연강우만으로도 생육이 가능하다. 또한 내답압성 뿐만 아니라 심근성이어서 묘소, 공원, 골프장, 경사면 녹화 등 여러 가지 목적으로 이용되고 있다. 최근에는 잔디의 이용범위가 확대되면서 한계점이 있는 전통 육종법 대신 분자육종에 의한 신품종 개발이 활발하게 진행되고 있다. 이 분자육종법을 이용하여 신품종 잔디를 개발하기 위해서 먼저 배양이 쉬운 성숙종자 유래의 캘러스를 유도하고, 이 중 재분화 효율이 높은 캘러스 라인만 을 선발하여 Agrobacterium을 이용한 형질전환을 수행하였다. 본 연구에서는 형질전환 효율을 높일 수 있는 몇가 지 요인들을 조사하여 노화지연 GM 들잔디를 제조하였다. 들잔디의 완숙종자에서 유도/증식하여 선발한 재분화 효율이 높은 배발생 캘러스를 노화지연의 표현형적 특징을 나타내는 애기장대 유래의 AT-hook 유전자들 (ATPG3, ATPG4)을 도입한 Agrobacterium (OD600=0.1)에 24시간 동안 감염하고, 3일간 공동배양, 신초유도 및 선발, 뿌리유 도 및 선발 과정을 거쳐 증식하여 각각 약 20개체씩의 형질전환 식물체를 생산하였다. 확보한 ATPG3, ATPG4 유전 자가 도입된 형질전환식물은 순화/증식하여 분자생물학적 특성 분석, 표현형적 특성 분석, 기능분석 등을 수행하 고 있다.

잔디는 비식용, 비사료용 작물이지만 스포츠공간용, 조경용, 지피용 등으로 전 세계적으로 가장 보편적으로 활용되는 작물이며, 경제성이 매우 높은 작물이다. 본 연구의 목적은 상업적 재배를 위해 개발된 제초제저항성 웅성불임 GM들잔디의 분자생물학적 특성을 평가하는 것이다. JG21-MS 웅성불임계통은 최초 선발된 해로부터 현재까지 6여 년 동안 제초제저항성 뿐만 아니라 웅성불임성을 잘 유지 하고 있다. BAR 유전자카세트와 T-DNA 삽입점에서 좌,우 1kb 정도의 주변 염기서열의 동등성 및 BAR유전자 발현의 동등성에서 모본과 차이를 보이지 않았다. T-DNA 삽입특성을 조사한 실험에서, T-DNA 오른쪽 경계(RB)의 삽입은 특이한 DNA단편의 첨가 또는 소실 없이 들잔디 DNA와 연결되어 있지만, hygromycin 저항성 유전자(HPH)가 위치한 왼쪽 경계(LB)의 삽입은 삽입과정에서 HPH 유전자의 4/5 정도가 소실되어 유전자의 기능을 상실하였다. 또한 왼쪽 끝 부분과 연결된 들잔디 DNA 쪽도 620bp가 소실되었다. T-DNA는 Ty1-copia retrotransposon-like 유전자 영역에 삽입 된 것으로 확인되었다. Ty1-copia retrotransposon은 식물 종에 조금 차이가 있지만 전체게놈의 10~50% 정도를 차지하는 것으로 알려져 있다. 또한 retrotransposon-like 유전자는 식물고유기능의 유전자가 아니므로 본 이벤트에서 T-DNA는 비유전자영역에 삽입된 것으로 간주할 수 있을 것으로 사료된다. 결국, JG21과 JG21-MS는 HPH 유전자가 소실되어 기능을 상실하였으므로 목표 유전자인 BAR 만 single copy로 존재하는 것으로 확인되었다. 차세대바이오그린21 GM작물실용화사업단에서 지원하는 GM작물 이벤트의 분자생물학적 특성의 최소기준은 단일복제수(single copy), 항생제마커 없이 목표유전자 도입(target gene only), 비유전자 내 삽입을 장려하고 있고, JG21와 JG21-MS 계통의 제초제저항성 들잔디는 이러한 기본조건을 만족시키고 있는 것으로 평가되었다.

현재 작물에서 분자육종학의 기술은 1994년 미국 칼젠사 (Calgene)가 개발한 숙성과정 중 물러지지 않는 토마토, Flavr Savr라는 상품을 개발하여 일반인들에게도 많이 알려지며 관심을 갖는 분야가 되었다. 그 이후 미국 몬산토 (Monsanto)에서 개발한 Round up ready 라는 제초제저항성 콩을 상품으로 발표하면서 외래형질을 도입한 작물에 대한 위해성의 논란이 야기되어, 이를 잠재울 만한 기술 및 방법들이 연구되어 지고 있다. 형질전환 작물, 다시 말하여 유전자변형생물 (GMO, genetically modified organism) 의 위해성의 논란의 하나인 외래유전자가 도입된 형질전환체의 유전자가 야생으로 이동하여 의도치 않은 유전자의 이동에 관한 것이다. 본 연구는 선행 연구에서 제초제저항성을 보이는 잔디, JG21（Jeju Green 21）에 방사선 (감마선)을 처리하여 얻은 여러 형질 중 화분에 이상을 보이는 (웅성불임) 라인을 선발하여 JG21-MS (Male Sterility)라고 명명된 웅성불임 들잔디 화분을 조사하였다. 그 결과 외형적으로 Wild-type, JG21의 정상적인 둥근 공 모양의 형태를 보이는 것에 비해 JG21-MS의 화분은 찌그러진 형태가 관찰되었고, 화분의 활성을 확인할 수 있는 Alexander 염색법을 이용하여 관찰한 결과 JG21-MS의 화분은 대부분 염색되지 않았다. 또한 실제적으로 JG21-MS의 화분이 발아하여 화분관 신장의 가능성을 확인하기 위해 화분관 발아배지를 이용하여 화분관을 유도하였으나 Wild-type, JG21에서 비슷한 수준으로 화분관이 신장된 것에 비해 JG21-MS는 0%의 화분관 신장를 보였다. JG21-MS의 화분은 Wild-type의 화분에 비해 양이 상당히 적고 모양 또한 찌그러진 형태로 유전자 이동의 가능성이 있는 화분관 신장을 보이지 않아 GM 작물의 안정성의 문제를 해소할 수 있을 것이다. 하지만 들잔디의 생육 환경에 따라 화분의 활성에 영향을 미칠 수 있어 이를 명확히 할 필요가 있으며, 한 해의 결과로 속단하기 이르므로 본 연구의 결과를 바탕으로 다음 세대 및 다양한 조건에서의 추가 연구가 필요하다.

The purpose of this study was to identify the irrigation intervals and the amount of suitable growing substrate needed to achieve the desired shallow-extensive green roof system during a dry summer in Korea. In terms of treatment, three types (SL, P6P2L2, P4P4L2) with varying soil mixture ratios and two types (15 cm, 25 cm) with varying soil depths were created. The results have been analyzed after measuring growth and soil water contents. The difference of growth by treatment was significant in terms of green coverage, height, leaf width and photosynthesis. In measurement of chlorophyll content, no difference was detected when measured against soil depth. According to the growth measurement of Zoysia japonica with respect to differing soil mixture ratios in the 15 cm-deep treatment, a statistical difference was detected at the 0.05 significance level in photosynthesis. In case of green coverage, height, chlorophyll content and leaf width, no statistical significance was observed. In case of the 25 cm-deep treatment, a statistical significance was observed in height and photosynthesis. In terms of green coverage, chlorophyll content and leaf width, no statistical significance was detected. In comparisons of soil moisture tension and soil water contents, the irrigation interval and amount were 8 days and 14.9 L in the SL (15 cm) treatment, respectively. The irrigation interval showed for 10 days a 1.3-fold increase, and the irrigation amount was 27.4 L 1.8-fold more than SL (25 cm), respectively. For P6P2L2 (15 cm) treatment, the irrigation interval and amount were 12 days and 20.7 L, respectively. However, an irrigation interval under P6P2L2 (25 cm) was for 15 days 1.3 times longer than P6P2L2 (15 cm), and an irrigation amount of 40 L was 1.9 times more than that under P6P2L2 (15 cm). In P4P4L2 (15 cm) treatment, it was indicated that the irrigation interval was 15 days, and the irrigation amount was 19.2 L. It was not needed to irrigate for 16 days under P4P4L2 (25 cm) treatment during the dry summer and the longest no-rain periods. The irrigation interval and amount under P4P4L2 were 1.8-fold and 1.3-fold, respectively, more than SL treatment as affected by soil mixture ratio. Comparatively P4P4L2 had more 1.3-fold and 0.9-fold in irrigation interval and amount more than P6P2L2. Therefore, it can be noted that different soil depth and soil mixture ratios had a significant effect on the irrigation interval and amount.

This study proposes a guideline of a green roof system suitable for the local environment by verifying the growth of Zoysia japonica in a shallow, extensive, green roof system under rainfed condition. The experimental soil substrates into which excellent drought tolerance and creeping Z. japonica was planted were made with different soil thicknesses(15cm, 25cm) and soil mixing ratios(SL, P7P1L2, P6P2L2, P5P3L2, P4P4L2). The plant height, green coverage ratio, fresh weight, dry weight and chlorophyll contents of Z. japonica were investigated. For the soil thickness of 15cm, the plant height of Z. japonica was significantly as affected by the soil mixing ratio and it was shown in the order SL= P4P4L2 < P7P1L2 = P5P3L2 < P6P2L2. For the soil thickness of 25cm, the plant height was increased in order to SL < P7P1L2, P6P2L2, P5P3L2 < P4P4L2. The green coverage ratio was not observed by soil the mixing ratio or soil thickness. However, the green coverage ratio was 86∼90% with a good coverage rate overall. The chlorophyll contents of Z. japonica were not significantly affected by the soil mixing ratio in the soil thickness of 15cm, but were higher in the natural soil than in the artificial soil at 25cm soil thickness. The fresh weight and dry weight of Zoysia japonica were heavier in the 25cm thickness than in the 15cm thickness and in the artificial soil mixture than in the natural soil. The result indicated that the growth of Zoysia japonica was more effective in the 25cm soil thickness with artificial soil than in the 15cm soil thickness with natural soil in the green roof system under rainfed condition.