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.

Bromoviridae과 Cucumovirus속에 속하는 대표 바이러스인 오이모자이크바이러스 (Cucumber mosaic virus: CMV)는 많은 경제적으로 중요한 원예작물 및 관상식물들에 심한 손실을 초래하는 바이러스이다. 다중염기서열 비교는 현재까지 서브그룹1에 속하는 모든 CMV 계통들에서 3'말단부의 보전적 염기서열들이 존재하고 있음을 보여주었다. 이런 관찰에 기초하여, 우리는 CMV RNA3와 상동성을 가지는 162 bp 상보적 DNA를 포함하며 CMV감염에 대하여 식물 유래 RNA간섭 현상을 유도할 수 있는 도치된 반복 구조를 가지는 머리핀RNA (pIR-CMVNCR)를 발현시킬 수 있는 벡터를 제작하였다. 아그로박테리움을 이용하여 IR-CMVNCR의 일시 발현은 CMV 감염을 저해하였으며, 아그로박테리움이 접종된 식물의 상엽에서는 CMV 병징이 발현되지 않았다. 또한 RT-PCR결과는 아그로박테리움이 접종된 식물의 접종엽 및 상엽에서 CMV 서브유전자 4를 포함하는 CMV RNA들이 모두 검출이 되지 않았다. CMV 유래 작은 저해 RNA들의 축적이 관찰되었으며, 이의 결과의 의미는 아그로박테리움에 의해 IRCMVNCR을 일시 발현시킨 야생담배 (Nicotiana benthamiana)의 접종엽에서 RNA 간섭 현상이 유도되어 CMV 감염을 억제시키는 것으로 판명되었다.

Bemisia tabaci is a serious pest in various horticultural crops in the world. Due to use of chemical pesticide for their management they develop pesticide resistance and environmental contamination. It is necessary to develop alternative bio-pesticides using natural products from plants and natural enemies. Nicotiana benthamiana is a variety of wild tobacco plants and produce acyl sugars from glandular trichomes in the leaves. When adult whiteflies were reared with fresh N. benthamiana leaves, they were completely dead within 84 h. Oral feeding of 20% N. benthamiana extracts using ethanol and water showed complete mortality of whiteflies within 48 hours. Spray of N. benthamiana extracts into the leaves was lethal to eggs but not to nymphs of whiteflies. Further, tomato plants sprayed with N. benthamiana extracts were highly repellent to adult whiteflies. Quantitative real-time PCR indicated that the expression of various genes of B. tabaci was changed by oral feeding of N. benthamiana extract. This study suggests N. benthamiana extract is a useful for the control of whiteflies and can be used as an alternative natural pesticide for the whitefly management.

Bemisia tabaci is a serious pest in various horticultural crops in the world. The management of B. tabaci has been typically carried out by chemical pesticides. Due to the development of pesticide resistance and environmental contamination, however, it is necessary to develop alternative biopesticides using natural products from plants and natural enemies. Nicotiana benthamiana is a variety of wild tobacco plants and produce acyl sugars from glandular trichomes in the leaves. Acyl sugars are known to be highly toxic to various plant sapping insects such as whiteflies, aphids and thrips. Here, we extracted acyl sugars in two different ways from the leaves. At first, collected leaves were simply washed with water. Otherwise, collected leaves firstly dried and homogenized into the powder, then extracted with ethanol. Spray of 10% water-extracted solution into adult whiteflies showed 80% mortality. Otherwise, spray of 10% ethanol-extracted solutions showed complete mortality at 48 h after treatment and also strong repellency of adult whiteflies into the treated tomato plants. Our results suggest N. benthamiana is a useful for the control of whiteflies and can be used as an alternative natural pesticide for the whitefly management.

Petunia hybrida와 Nicotiana sanderae의 원형질체(原形質體) 융합(融合)에 의한 체세포잡종식물(體細胞雜種植物)을 얻기 위하여 원형질체융합(原形質體融合)에 미치는 융합제(融合濟)의 종류, PEG의 처리시간(處理時間) 및 융합시(融合時) 온도(溫度), 융합용액(融合溶液)과 희석용액내(稀釋溶液內)의 의 양(量) 및 희석용액(稀釋溶液)의 pH에 대해 실험(實驗)하였으며 그 결과(結果)는 다음과 같다. 두 종(種)의 원형질체(原形質體)를 5.5mM이 함유(含有)된 PEG 6,000 30%용액(溶液)으로 에서 10분간 처리(處理)한 후 50mM이 함유(含有)된 희석용액(稀釋溶液)의 pH를 9.0으로 조절(調節)한 용액(溶液)으로 희석(稀釋)시켰을 때 원형질체(原形質體) 융합율(融合率)이 가장 높았다.

우리 나라 재래종중(在來種中) 내용성분(內容成分) 면(面)에서 바람직한 향끽미(香喫味) 물질(物質)을 함유(含有)하고 있는 것으로 알려진 향초(香草)를 대상(對象)으로 이식시기(移植時期)가 향끽미(香喫味) 물질(物質)에 미친 영향(影響)을 구명(究明)하여 얻어진 결과(結果)는 다음과 같다. 전(全)알카로이드 함량(含量)은 7월(月) 5일(日) 이식구(移植區)가 4.16%로 가장 높고 5월(月) 20일(日) 이식구(移植區)는 1.37%로 가장 낮았으며, 니코틴 함량(含量)은 전(全)알카로이드 함량(含量)과 같은 경향(傾向)을 보였다. 전당(全糖) 함량(含量)은 4월(月) 20일(日) 이식구(移植區)가 12%로 가장 높았고 이것보다 이식(移植)이 빠르거나 늦을 수록 감소(減少)되는 경향(傾向)이었다. 석유(石油)에텔추출물(抽出物)은 4월(月) 5일(日) 이식구(移植區)가 5.77%로 가장 높았고 이식시기(移植時期)가 늦을 수록 감소(減少)하였다. 전당(全糖) 석유(石油)에텔추출물(抽出物) 전질소(全窒素)는 4월(月) 20일(日) 이식구(移植區)에서 가장 높았으며 이식시기(移植時期)가 빠를 수록 지방산(脂肪酸), malic산(酸)과 citric산(酸) 함량(含量)은 감소(減少)되었다. 이식시기(移植時期)가 빠를 수록 2.3-methylbutanoic산(酸), 3-methylpentanoic산(酸)의 함량(含量)이 증가(增加)되었다.

식물생장조절제(植物生長調節劑)에 의(依)한 담배의 액아발생(腋芽發生)에 관(關)한 기초자료(基礎資料)를 얻고자 조생종(早生種)인 hicks와 만생종(晩生種)인 kusaga mammoth에 MH, GA, BA의 농도를(濃度)를 달리해서 단독(單獨) 또는 혼용처리(混用處理) 하였을 시 액아발생(腋芽發生)에 미치는 영향(影響)을 구명(究明)한바 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 적심(摘心) 직후(直後) MH900g(a.i.)/ha 처리(處理)는 액아발생(腋芽發生)을 완전히(完全)히 억제(抑制)시켰지만 농도(濃度)가 감소(減少)함에 따라 품종(品種)에 관계(關係)없이 액아(腋芽)가 발생(發生)하였다. 무적심(無摘心) 개체(個體)에서도 비슷한 경향(傾向)을 나타내었다. 적심(摘心)한 개체(個體)에서는 GA와 BA의 여느 농도(濃度)에서 혼용(混用)을 하여도 MH가 첨가(添加)되면 액아(腋芽)가 발생(發生)하지 않지만 무적심(無摘心) 개체(個體)에서는 MH 900 g(a. i.)/ha에 BA와 GA의 농도비(濃度比)가 10:1로 혼용(混用)될 때는 액아(腋芽)가 발생(發生)하였다. 무적심(無摘心) 개체(個體)에 GA와 BA 처리(處理)는 액아발생(腋芽發生)에 아무런 영향(影響)을 미치지 않았다. 적심(摘心)한 개체(個體)에 GA와 BA의 단독처리(單獨處理)는 농도(濃度)가 높아짐에 따라 액아발생(腋芽發生)을 증가(增加)시키며 혼용(混用)하였을 때에는 antagonistio한 경향(傾向)을 나타내었다.

우리나라 잎담배에 발생하고 있는 바이러스의 종류와 감염상을 조사하기 위하여 전주지방에서 Burley종 (Burley-21) 20개체, 부천연초시험장 포장에시 황색종(Hicks) 20개체를 병징별로 채집하여 혈청학적인 방법에 의해 실시했다. 검정대상 바이러스는 Tobacco mosaic virus(TMV), Cucumber mosaic virus(CMV), Alfalfa mosaic virus (AMV), Potato virus X(PVX) 및 Potato virus Y(PVY)등 5종으로 TMV, AMV, CMV는 한천내확산법으로 PVX, PVY는 미량침강법으로 실시하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 공시이병개체중에서 TMV, CMV, AMV, P X 및 PVY 등 5종의 바이러스가 검출되었다. 2. 조사된 40개체중 각 바이러스의 감염율은 AMV , CMV , TMVPVY, PVX의 순이었다. 3. Burley종에서는 TMV감염율이 로 황색종의 보다 현저히 낮았다. 4. 조사된 각 개체는 단독감염으로부터 2-4종의 바이러스로 다양하게 혼합감염을 나타냈으며 이 중 단독감염이 , 혼합감염이 이었다.

Background : Recently, wild ginseng cultured ginseng cultured in a bioreactor is mass produced using biotechnological tissue culture technology. PgTRx1 gene which is involved in the production of useful substances in fermented wild ginseng cultured root was selected and introduced into a model plant (Nicotiana benthamiana) to investigate transformation useful gene expression and possible production of useful substances. Methods and Results : The PgTRx1 gene was amplified and isolated from fermented wild ginseng cultured root. Isolated PgTRx1 gene was ligated to the plant expression vector pMBP1. Overexpression genes were recombined and cloned into E. coli. Agrobacterium tumefaciens LBA4404 was transformed, cultured A. tumefaciens LBA4404 was agro-infiltrated into a model plant for transient assay. Agro-infiltration model plants were sampled on days 0, 1, 2, and 3, and cDNA synthesis was performed after total RNA extraction. The expression level of PgTRx1 gene increased with time, and NbNR, NbHSR, NbAPx, NbSIP, NbPAL, NbPR1a and NbNOA1 genes showed a decrease in the expression level. The samples were taken to determine antioxidant activity, acetylcholine hydrolase inhibitory activity and glutamate content at 0 h, 12 h, 14 h, and 36 h. The highest antioxidant activity was observed at 24 h of sample, acetylcholine hydrolase inhibitory activity at 12 h, and glutamate at 36 h. Conclusion : The possibility of introducing the model plant of the PgTRx1 gene derived from fermented wild ginseng cultured root was confirmed. The results showed that various activities were increased with time of agro-infiltration.

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.

Nicotine is a major component of tobacco alkaloids. Nicotine is synthesized via putrescine N-methyl transferase (PMT), quinolinate phosphoribosyl transferase (QPT) and nicotine synthase. In this study, we down regulated the QPT activity using RNAi technique. RNAi vector was constructed by amplifying 500 bp region of QPT and inserted to pFGJJ374 vector in forward and reverse directions. We transferred the vector to Agrobacterium tumefaciens (LBA4404) and transformed Nicotiana tabacum (NC82). The nicotine contents of the transformant were significantly decreased by the transformation. The QPT gene expression of the transformant was decreased to 1/40 - 1/218 of the control from the quantitative RT-PCR. We made homogeneous transformed lines by segregation of the transformants. The low nicotine contents of the homogeneous lines were steadily maintained over the generations. The transformed lines could be used for low nicotine cigarette manufacturing.

버어리종 잎담배 질소화합물 저감 및 이용성 향상을 위해 순지르기 시기(발뢰기, 개화시, 개화기 순지르기)와 수확시기 (미숙엽, 적숙엽, 과숙엽 수확)에 따른 건조엽의 질소화합물, 총 TSNA 함량 및 품질특성을 조사한 결과는 다음과 같다. 1. 개화기 순지르기가 발뢰기와 개화시 순지르기에 비해 전질소, 단백태 질소 등 모든 질소화합물과 총 TSNA 함량이 낮았다. 니코틴 함량은 순지르기 시기가 늦어질수록 유의적인 수준으로 감소하였고, 에텔 추출물은 증가하였다. 2. 건조엽의 색상 중 명도는 개화기 순지르기가 가장 높았고, 적색도와 황색도는 특별한 차이가 없었다. 수량은 순지르기 시기가 늦어질수록 감소하였으며, 외관품질은 순지르기 처리 간 큰 차이가 없었다. 3. 수확시기가 늦어질수록 질소화합물인 전질소, 단백태 질소, 질산태 질소, 암모니아태 질소가 감소하였고, 니코틴 함량은 증가하였다. 총 TSNA 함량도 수확시기가 늦어질수록 감소하였고, 에텔추출물은 증가하였다. 4. 전조엽의 색상 종 명도와 황색도는 수확시기가 늦어질수록 유의적인 수준으로 증가하였고, 적색도는 특별한 차이가 없었다. 수량은 수확시기가 늦어질수록 감소하였으나, 가격은 미숙엽 수확에 비해 적숙엽과 과숙엽 수확이 높았다. 5. 버어리종 잎담배 질소화합물 및 TSNA 함량 저감를 위해서는 개화기 순지르기 후 과숙엽 수확이 수량은 감소하나, 화학성분 개선 및 품질향상에 더 효과적인 것으로 조사되었다.

Phenylalanine ammonia-lyase (PAL), a key enzyme of the phenylpropanoid biosynthesis pathway, is activated by a number of developmental and environmental cues. The coding region of the NtPAL4 gene was 2,154 bp in length, and its deduced protein was composed of 717 amino acids. Sequence analysis of NtPAL4 cDNA from tobacco (Nicotiana tabacum L.) revealed high structural similarity to PAL genes of other plant species. The NtPAL4 gene exists as a single copy in the tobacco plant, and its transcripts were strongly expressed in flowers and leaves. NtPAL4 expression was significantly induced in response to NaCl, mannitol, and cold treatments, but it was not induced by abscisic acid (ABA). NtPAL4 expression decreased gradually after treatment with ABA and H2O2; however, NtPAL4 transcripts accumulated after treatment with methyl viologen (MV). Our results suggest that the NtPAL4 gene may function in response to abiotic stresses.

The full-length cDNA encoding Perilla frutescens limonene synthase (PFLS) (603 amino acids, GenBank accession no. D49368) was cloned. To elucidate the role of PFLS in gene regulation, we transiently transformed full-length PFLS into tobacco plants. PFLS mRNA was first detected in the intact leaves of the plants at 6 h, and the LS transcript level increased after 12 h in leaves treated with oxidative stress-related chemicals. The transient overexpression of PFLS resulted in increased transcription of NbPR1 and NbSIP in Nicotiana benthamiana leaves. Thus, our result confirmed that the infiltration of PFLS gene act as a transcriptional regulator of NbPR1 or NbSIP genes in the tobacco.

중이온빔(20Ne)을 담배 식물체에 조사(irradiation)하여 식물체의 생장과 DNA의 변이에 미치는 영향을 검토하였다. 발아율과 초장은 조사선 량이 증가함에 따라 감소하였다. 반면 50Gy~10Gy의 저선량에서 추대와 개화가 촉진되어 발육은 오히려 촉진되었다. 총 100개의 primer를 이용하여 RAPD분석한 결과, 59개의 primer에서 총 336개의 DNA단편이 증폭되었고, 1개의 primer에서 중이온빔 조사처리구에서만 출현하는 DNA단편이 나타났다. AFLP분석 결과, 개체 특이적인 DNA단편은 나타난 반면 중이온빔 처리구 특이적인 DNA 단편은 관찰되지 않았다.

This study was carried out to decide whether a parthenocarpic character is widespread in flue-cured tobacco, and to determine the mode of inheritance of parthenocarpy in the normal fertile line(TC499) the male sterile MSTC499. Among 10 normal fertile cult