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.

laccase 유전자를 겨울우산버섯 내에서 발현을 증가시 켜 리그닌 분해효소의 활성을 강화시키고 리그닌 분해능 이 강력한 균주를 얻고자 형질전환을 시도하였다. 겨울우 산버섯 형질전환용으로 개발한 pHYgpt 벡터에 laccase 유전자를 삽입하여 과발현용 pHYlac1 벡터를 제작하여 REMI 방법으로 형질전환을 실시하였다. 항생제가 포함된 선발배지로부터 각각 13와 28개의 균사체를 선별하였고 여기서 genomic DNA를 분리하고 벡터 primer로 PCR 수행하여 pHYgpt는 9개, pHYlac1는 23개의 형질전환체 가 확인되었다. 염료 (Poly R, RBBR)가 첨가된 고체배지 에 형질전환 균사체를 배양했을 때 pHYlac1 형질전환체 는 야생형 균주에 비해 비교적 높은 탈색능을 보였다. 액 체배지 배양에서 laccase활성을 조사하기 위해 배지의 상 등액과 o-tolidine을 반응시켜 산화에 의해 나타나는 발 색의 정도를 분광기로 측정하였다. 벡터의 형질전환체는 전체 배양기간에서 야생형 균주와 활성이 비슷하게 나왔 으며 laccase가 과발현되는 pHYlac1의 형질전환체는 전 배양기간에서 높은 활성을 보였다. 배양기간과 균주에 따 라 차이는 보였지만 20일 전후에서 야생형 균주에 비해 10배에서 50배 이상 높은 활성을 보였다. 본 연구에서 형 질전환용벡터와 형질전환법을 통해 분자생물학적 기술을 이용한 분해능이 우수한 균주를 개발할 수 있는 형질전환 시스템이 안정적적으로 확립되었으며 앞으로 형질전환 체를 이용한 리그닌 분해와 이와 유사한 구조를 갖는 환경 호르몬의 분해를 위한 기술 개발에 적용할 예정이다.

To develop transgenic birdsfoot trefoil (Lotus corniculatus L.) plants tolerant to environmental stress, Arabidopsis NDPK gene (AtNDPK) was introduced into birdsfoot trefoil plants using Agrobacterium-mediated transformation and expressed powerfully under

Background : Miscanthus sinensis is a diploid hybrid and a temperate, perennial, cross-pollinating grass used as bioenergy plant, biomass production and high quality cellulose and ethanol production. This study was to carried out to investigate the expression of MsCOMT gene and the variation of lignocellulosic component and phenolic compounds contents in transgenic plants. Methods and Results : Multiple bands were detected from the homologous region of the COMT gene in PCR analysis. In order to obtain more detailed results, putative transgenic lines were estimated by RT-PCR analysis to confirm the expression of mRNA. Also, analysis of the lignin, cellulose, hemicellulose, and phenolic compound contents of transgenic Miscanthus plants were performed. Total lignin content of transgenic plants was lower than that of the control plant due to reduced caffeic acid O-methyltransferase (COMT) gene expression related to lignin production. Cellulose and hemicellulose contents in transgenic plants were not increased. Variation in cellulose and hemicellulose contents had no correlation with variation in lignin content of transgenic plants. Conclusion : In conclusion, transgenic M. sinensis was obtained with down-regulated COMT gene. Lignin synthesis was decreased what offers possibility of crop modification for facilitated biofuel production.

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.

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.

사과 국내 육성 품종인 ‘홍로’의 형질전환 체계를 확립하고 칼슘이 강화된 ‘홍로’ 형질전환체를 육성하기 위하여 CAX1 유전자 전환을 실시하였다. 접종에 사용되는 절편체는 기내에서 증식 배양 중인 신초의 유엽을 사용하는 경우가 생육기 수체의 유엽을 사용하는 것보다 높은 재분화율을 보여 효과적이었다. 항생제가 첨가된 재분화 선발 배지에서 재분화된 신초들을 대상으로 PCR을 실시한 결과 5개체에서 유전자 도입을 확인할 수 있었고, 이들을 Southern b

CAX1 유전자가 도입된 형질전환 벼는 T3 세대까지 34계통을 모식물인 일품벼와 공시하였고, 그 외 종자 내 칼슘함량 조사를 비롯한 5가지 실험에서 이전에 실시한 Southern 분석 결과 CAX1 prove의 band 양상이 뚜렷이 나타난 7계 통(T-14, T-15, T-17, T-18, T-19, T-20, T-24)을 T4~T6 계통에서 공시하였다. 앞으로 T7 세대에 대한 특성조사를 거쳐 Ca2+함량이 안정적으로 높게 유지되는 계통을 선발하여 세대육성하면 칼슘과 관련된 유전자의 내재해성 작물의 기초자료 이용뿐만 아니라 농산물의 품질 고급화 및 안정성 향상 그리고 병충해에 의한 농작물 피해를 줄일 수 있는 효과를 가져 오고자 수행한 결과는 다음과 같다. T4 세대에서 형질이 안정적으로 발현되면서 모품종과 유사하고 농업적 형질이 우수한 5 계통을 선발하여 T6 세대까지 농업적인 생육 안정성(수장, 수수, 간장)은 15, 17, 18, 24 계통들은 출수기가 모품종인 일품벼와 비슷한 경향이었고 14, 19, 20계통들은 일품벼보다 6~11일까지 늦어지는 경향이었다. 형질전환체 7 계통의 간장을 조사한 결과 14 계통을 제외하고는 대부분 모품종인 일품벼와 유사하게 나타났다. CAX1 형질전환체인 T5~T6 세대에서 병저항성은 일품 모품종보다 벼도열병(blast)과 벼잎집무늬마름병(sheath blight)의 방제가가 낮게 나왔으며, 벼도열병은 2 년간 모두 모품종에 대비해 T-14, 17, 18, 19, 20은 방제가가 높게 나타나 병저항성이 있는 것으로 나타났다. 그러나 벼잎집무늬마름병은 T-14, 19, 20, 24 계통이 방제가가 높게 나타났으며, 벼도열병과 벼잎집무늬마름병 모두 방제가가 높은 계통은 T-14, 19, 20 으로 조사되었다. 저온처리 된 벼의 초장 조사에서 각각 온실과 17℃ 의 두 조건에 있어서 온실에서의 초장 조사와 생존 개체수를 대비해 볼 때 일품벼와 형질전환체 모두 정상적인 발육상태를 보였으나, 저온조건에서 초장 조사는 일품벼에 비해 T6 -19을 제외한 형질전환 계통들이 양호하였으며 T6 -18, 24 계통은 내한성 품종인 상주벼와 유사하거나 조금 차이가 났다. 종자내의 캄슘함량을 분석하기 위하여 T3~T7 종자를 이용하여 얻어진 결과는 T3 종자에서 452.2~1,376.2%로 칼슘함량이 증가되었고 분자 marker에 의해 선발하여 된 T7종자까지 분석한바 13.4~68.0%로 나타남을 확인할 수 있었다.

사과 대목 M.26은 준왜성대목으로 뿌리의 토양 지지력이 약해 지주 재배를 해야 하는 단점이 있다. 발근력이 향상된 M.26 왜성 대목 형질전환체를 육성하기 위하여 rolC 유전자 전환을 실시하였다. 항생제가 첨가된 재분화 선발 배지에서 재분화된 M.26 신초 1개체의 genomic DNA를 추출하여 PCR과 Southern 분석을 실시한 결과 유전자의 도입을 확인할 수 있었다. 유전자 도입이 확인된 형질전환체의 기내 발근 상태에서의 식물체 특성을 조사

Ferritin light heavy chain (FLHC) gene는 일부 중금속과 결합, 저장 및 운반하여 무독화 시킬 수 있는 것으로 알려져 있다. Fe 관련 유전자인 FLHC유전자를 식물 발현용 promoter인 35S promoter와 Tnos를 사용하여 식물 형질전환용 vector를 재조합하였다. 식물세포형질전환용 binary vector는 상기 cassette vector가 조립이 매우 양호하며 border sequence를 가지고 있는 pRD400 binary vector를 사용하여 최종적으로 가나마이신 내성 유전자 (NPT II gene)와 tadpole ferritin heavy chain gene 및 human ferritin light chain gene를 함유하고 있는 binary vector를 재조합하였다. Binary vector의 아그로박테리움에 도입은 triparental mating 방법에 의하여 수행하여 AB배지 및 가나마이신 함유 배지에서 disarmed Ti-vector를 가지고 있는 Agrobacterium tumefaciens MP90/FLHC을 선발하였다. FLHC 유전자 도입된 식물형질전환용 binary vector를 이용하여 형질전환방법을 변형하여 많은 embryo를 유도하였으며 유도된 embryo들은 GA 10mg/L가 첨가된 배지에 지상부를 유도하였다. 형질전환체식물체의 정상적인 생장을 유도하기 위해 최적의 배양조건을 조사하였던 바, 비교적 1/3 MS배지에서 뿌리의 생장과 지상부의 생장이 균일하게 생장하는 경향을 보였으며, 뿌리와 줄기가 잘 발달된 약 7cm의 유식물체를 대량으로 증식하여, 모래와 흙이 1:1로 혼합된 토양에 옮겼다.