배추에서 신규 염 저항성 관련 유전자 분리 및 검정

유재경(Jae-Gyeong Yu),박영두(Young-Doo Park) 한국원예학회 2013 원예과학기술지 Vol.31 No.6

본 연구는 배추에서 염 저항성 관련 유전자를 발굴하기 위해 수행되었다. 우선 염처리(250mM NaCl)된 순계배추 ‘Chiifu’를 이용한 KBGP-24K oligo chip 데이터[BrEMD(B. rapa EST and microarray database)]를 분석하였다. 그 결과, 염처리 시 크게 반응하는 202개의 unigene들을 1차 선발하였고, 이들 중 기능이 정확히 알려지지 않았으나 완전장을 갖추고 있는 1개의 유전자를 최종선발하여 BrSSR(B. rapa salt sensitive resistance)로 명명하였다. BrSSR은 94개의 아미노산으로 번역되는 총 285bp의 오픈리딩프레임을 가지고 있으며, DUF581 도메인을 지니고 있다. 염 저항성을 분석하기 위하여 BrSSR이 과발현된 pSL94 vector를 제작하여 담배에 형질전환시켰다. BrSSR이 과발현된 T1 세대 담배 형질전환체들은 PCR과 DNA blot 분석에 의해 선발하였다. Quantitative real-time RT PCR 분석 결과, 형질 전환된 담배에서 BrSSR의 발현이 대조군 보다 약 3.8배까지 높게 발현되었다. 이는 RNA blot 분석 결과와도 일치했다. 또한 표현형 분석에서 5일간 250mM NaCl 염 처리 후 BrSSR이 과발현된 형질전환체들이 대조군보다 우수한 염 저항성을 보여 주었다. 위 결과들에 근거하여 염 스트레스 환경 하에서 BrSSR 유전자의 과발현은 식물의 염 저항성을 향상과 매우 밀접한 관계가 있는 것으로 판단된다. This study was conducted to find a salt tolerance gene in Brassica rapa. In order to meet this objective, we analyzed data from a KBGP-24K oligo chip [BrEMD (Brassica rapa EST and microarray database)] of the B. rapa ssp. pekinensis ‘Chiifu’ under salt stress (250 mM NaCl). From the B. rapa KBGP-24K microarray chip analysis, 202 salt-responsive unigenes were primarily selected under salt stress. Of these, a gene with unknown function but known full-length sequence was chosen to closely investigate the gene function. The selected gene was named BrSSR (B. rapa salt stress resistance). BrSSR contains a 285 bp open reading frame encoding a putative 94-amino acid protein, and a DUF581 domain. The pSL94 vector was designed to over-express BrSSR, and was used to transform tobacco plants for salt tolerance analysis. T1 transgenic tobacco plants that over-expressed BrSSR were selected by PCR and DNA blot analyses. Quantitative real-time RT PCR revealed that the expression of BrSSR in transgenic tobacco plants increased by approximately 3.8-fold. Similar results were obtained by RNA blot analysis. Phenotypic characteristics analysis showed that transgenic tobacco plants with over-expressed BrSSR were more salt-tolerant than the wild type control under 250 mM NaCl for 5 days. Based on these results, we hypothesized that the over-expression of BrSSR may be closely related to the enhancement of salt tolerance.

Gene Tagging System을 이용한 돌연변이 배추의 분석

유재경(Jae-Gyeong Yu),이기호(Gi-Ho Lee),임기병(Ki-Byung Lim),황윤정(Yoon-Jung Hwang),우은택(Eun-Taek Woo),김정선(Jung-Sun Kim),박범석(Beom-SeoK Park),이윤형(Youn Hyung Lee),박영두(Young-Doo Park) 한국원예학회 2010 원예과학기술지 Vol.28 No.3

본 연구는 gene tagging system(plasmid rescue와 inverse polymerase chain reaction)을 사용하여 얻은 배추(Brassica rapa ssp. pekinensis) 형질전환체 계통을 분석하고 이들의 표현형을 관찰하고자 수행되었다. 배추의 기능유전체 연구를 위해 Agrobacterium의 전이 DNA(T-DNA)를 사용하여 삽입돌연변이체를 유기하였다. 형질전환체는 ‘서울’ 배추품종의 pRCV2 vector를 가진 Agrobacterium tumefaciens을 접종하여 얻었다. 형질전환 T₁ 세대는 비형질전환체와 비교하여, 수술 수의 감소, 크거나 작은 꽃, 직립생장형, 잎에 털이 없는 것, 잎의 황백화 현상, 잎이 좁거나 결각이 깊은 것과 같은 다양한 표현형을 보였다. 형질전환 계통 중에서 발견된 13개의 돌연변이 계통의 표현형 변화는 체세포의 배수성 분석을 통하여 염색체 수의 변화에 기인하지 않은 것을 확인하였다. 배추 genomic DNA에서 T-DNA의 위치 확인을 위해 multiple copy와 single copy 형질전환체에 plasmid rescue와 inverse PCR 방법을 각각 적용하였다. 비형질전환체와 비교하여 뚜렷한 표현형적 차이를 보이고 Southern blot 분석 결과 1 copy의 T-DNA를 가지며 염색체 수가 20(2n)인 돌연변이체를 선발하여, flanking DNA 염기서열을 확인하고 배추 염색체내에서 각각의 유전자좌를 표시하였으며 이들 계통들에 대하여 데이터베이스를 작성 중에 있다. The objectives of this study were to analyze mutant lines of Chinese cabbage (Brassica rapa ssp. pekinensis) using gene tagging system (plasmid rescue and inverse polymerase chain reaction) and to observe the phenotypic characteristics. Insertional mutants were derived by transferring DNA (T-DNA) of Agrobacterium for functional genomics study in Chinese cabbage. The hypocotyls of Chinese cabbage ‘Seoul’ were used to obtain transgenic plants with Agrobacterium tumefaciens harboring pRCV2 vector. To tag T-DNA from the Chinese cabbage genomic DNA, plasmid rescue and inverse PCR were applied for multiple copies and single copy insertional mutants. These techniques were successfully conducted to Chinese cabbage plant with high efficiency, and as a result, T-DNA of pRCV2 vector showed distinct various integration patterns in the transgenic plant genome. The polyploidy level analysis showed the change in phenotypic characteristics of 13 mutant lines was not due to variation in somatic chromosome number. Compared with wild type, the T₁ progenies showed varied phenotypes, such as decreased stamen numbers, larger or smaller flowers, upright growth habit, hairless leaves, chlorosis symptoms, narrow leaves, and deeply serrated leaves. The polyploidy level analysis showed the change in phenotypic characteristics of 13 mutant lines was not due to variation in somatic chromosome number. To tag T-DNA from the Chinese cabbage genomic DNA, plasmid rescue and inverse PCR were applied for multiple copies and single copy insertional mutants. Mutants that showed distinct phenotypic difference compared to wild type with 1 copy of T-DNA by Southern blot analysis, and with 2n = 20 of chromosome number were selected. These selected mutant lines were sequenced flanking DNA, mapped genomic loci, and the genome information of the lines is being recorded in specially developed database.

유방의 비촉지성 병변에 대한 초음파 유도하 핵 생검의 유용성

유재경,김은경,김미혜,곽진영,오기근,박병우,이경식,Yu, Jae-Gyeong,Kim, Eun-Gyeong,Kim, Mi-Hye,Gwak, Jin-Yeong,O, Gi-Geun,Park, Byeong-U,Lee, Gyeong-Sik 대한영상의학회 2002 대한영상의학회지 Vol.46 No.6

목적:비촉지성 유방병변에 대한 초음파 유도하 핵 생검의 유용성을 알아보고자 하였다. 대상과 방법:1996년 4월부터 2000년 12월까지 본원에서 시행한 초음파 유도하 핵 생검 932예 중 비촉지성 유방병변 440예(428명)를 대상으로 핵생검 결과와 수술결과를 비교,고찰하고 수술을 시행하지 않은 경우 외래 추적 검사기록이나 유방촬영술,유방 초음파 소견을 분석하여 핵생검 결과와 일치하는지 여부를 알아보았다.환자는 모두 여자였고 평균 연령은 43.9세였다.병변의 크기는 0.3-3 cm으로 평균 0.9 cm이었다.440예의 생검중 197예에서 16게이지 생검침을 사용하였고 243예에서 14게이지 생검침을 사용하였다. 결과:초음파 유도하 핵생검 결과 침윤성 유방암이 53예,상피내암이 7예,비전형상피증식이 4예,기타 악성이 4예(전이성 유방암 2예,림프종 2예)였고 나머지 372예(84.5%)는 양성 병변으로 진단되었다.생검결과 침윤성 유방암으로 판명된 53예 중 45예가 수술하여 44예는 침윤성 유방암이였고 1예는 잔류암이 발견되지 않았다.상피내암과 비전형 상피증식으로 진단된 11예는 모두 수술을 하여 상피내암의 4예와 비전형상피세포증식증의 2예가 침윤성 유방암으로 최종 진단되었다.핵생검결과 양성으로 판명된 372예중 49예에서 수술을 시행하였고 수술결과 1예의 상피내암과 5예의 침윤성 유방암이 진단되는 위음성 생검을 보였는데 (8.3%)6예 모두 영상 소견에서 악성이 의심된 병변이었다.6예의 위음성 생검중 16게이지를 사용한 경우가 4예로 위음성율 12%,14게이지를 사용한 경우가 2예로 위음성율 5.1%였으며 통계학적으로 의미있는 차이는 없었다 (p=0.26). 결론:유방의 비촉지성 병변에 대한 초음파 유도하 핵생검은 수술적 생검을 대치할 수 있는 유용한 방법이며 위음성 생검을 극복하기 위해서 영상 소견과의 밀접한 연관이 필요하다. Purpose: To determine the usefulness of ultrasound-guided core biopsy for the diagnosis of non-palpable beast lesions. Materials and Methods: Between April 1996 and December 2000, 932 lesions in 901 patients were the object of ultrasound-guided core biopsy. Of these, 440 non-palpable lesions ranging in size from 0.3 to 3.0 (average, 0.9)cm, and found in 428 patients (all women aged, on average, 43.9 years), were included in this study. The pathologic results of core biopsy were compared with the available surgical data, and clinical and radiologic follow-up data were also reviewed. A 16-gauge needle was used in 197 lesions, and a 14-gauge neadle in the other 243. Results: At core biopsy, 53 lesions were diagnosed as invasive carcinoma, and 45 of these were excised. Forthfour were confirmed as invasive carcinoma, and in one case there was no residual tumor. Seven lesions, diagnosed as ductal carcinoma in situ at core biopsy, were surgically removed, and the final diagnosis was ductal carcinoma in four cases and invasive carcinoma in two. Two of four cases initially diagnosed as atypical ductal hyperplasia were finally diagnosed as invasive carcinoma after surgery. Six lesions diagnosed at core biopsy as benign were later found to be malignant (false-negative rate, 8.3%). Radiologic imaging suggested that all six lesions- for two of which, a 14-gauge needle was used, and for four, a 16-gauge needle-were malignant. The false -negative rate was 5.1% and 12%, respectively, whithout statistical significance (p=0.26). Conclusion: Ultrasound-guided core needle biopsy for non-palpable breast lesions is useful and can replace surgical excision. To avoid false-negative assessment, however, strict radiologic-histopathologic correlation is required.

RNA Interference 및 T-DNA Integration 방법에 의한 배추 기능유전자 Silencing 효과 비교

유재경(Jae-Gyeong Yu),이기호(Gi-Ho Lee),박영두(Young-Doo Park) 한국원예학회 2012 원예과학기술지 Vol.30 No.6

본 연구는 배추의 유전자 기능분석을 위한 RNAi 유전자 침묵 기법과 T-DNA 삽입 기법을 비교하기 위해 수행하였다. 두 종류의 형질전환 계통이 이용되었으며 BrSAMSknockout(KO) 계통은 T-DNA 삽입으로 한 개의 Brassica rapa S-adenosylmethionine synthetase(BrSAMS) 유전자가 기능을 상실한 계통이었으며 BrSAMS-knockdown(KD) 계통은 RNAi 방법을 통해 BrSAMS 유전자들의 발현이 억제된 계통이었다. KO 계통과 KD 계통의 microarray 분석 결과에서는 SAMS 유전자와 관련된 sterol, 자당, homogalacturonan 생합성 및 glutaredoxin-related protein, serine/threonine protein kinase, 그리고 gibberellin-responsive protein 유전자들의 발현 수준이 뚜렷한 차이를 보여 주었다. 그러나 KO 계통의 유전자 발현 양상은 하나의 BrSAMS 유전자가 기능을 상실하였음에도 불구하고 대조 계통과 비교하여 RNAi 기법을 적용한 KD 계통에 비해 큰 차이를 보여주지 못했다. 또한 직접적으로 SAMS 유전자와 관련된 폴리아민과 에틸렌 합성 유전자들의 발현 변화도 KD 계통에서 더 잘 나타났다. 본 연구에서 microarray 결과를 이용한 KO 계통의 BrSAMS 기능분석은 배추과식물의 게놈 triplication 발생으로 인하여 다수로 존재하는 SAMS 유전자들 때문에 명확한 결론을 얻을 수 없었다. 결론적으로 배추와 같은 배수체 작물의 유전자 기능 분석은 RNAi silencing에 의한 유전자 knock-down 기법이 T-DNA 삽입에 의한 knock-out 기법보다 더욱 효율적인 것으로 나타났다. To compare RNA interference-mediated gene silencing technique and T-DNA integration for gene function analysis in Chinese cabbage, BrSAMS-knockout (KO) line and BrSAMS-knockdown (KD) line were used. The KO line had lost the function of a Brassica rapa S-adenosylmethionine synthetase (BrSAMS) gene by T-DNA insertion and the KD line had shown down-regulated BrSAMS genes’ expression by dsRNA cleavage. From microarray results of the KO and KD lines, genes linked to SAMS such as sterol, sucrose, homogalacturonan biosynthesis and glutaredoxin-related protein, serine/threonine protein kinase, and gibberellin-responsive protein showed distinct differences in their expression levels. Even though one BrSAMS gene in the KO line was broken by T-DNA insertion, gene expression pattern of that line did not show remarkable differences compared to wild type control. However, the KD line obtained by RNAi technique showed prominent difference in its gene expression. Besides, change of polyamine and ethylene synthesis genes directly associated with BrSAMS was displayed much more in the KD line. In the microarray analysis of the KO line, BrSAMS function could not be clearly defined because of BrSAMS redundancy due to the genome triplication events in Brassicaceae. In conclusion, we supposed that gene knock-down method by RNAi silencing is more effective than knock-out method by T-DNA insertion for gene function analysis of polyploidy crops such as Chinese cabbage.

배추 유래 저온 저항성 관련 유전자, BrCSR의 특성 분석

유재경(Jae-Gyeong Yu),박영두(Young-Doo Park) 한국원예학회 2014 원예과학기술지 Vol.32 No.1

본 연구는 배추에서의 저온 저항성 유전자를 개발하는데 목적이 있으며 이를 위해 먼저 저온(4°C) 스트레스가 처리된 내혼계배추를 대상으로 한 KBGP-24K oligo chip의 결과 [BrEMD(Brassica rapa EST and Microarray Database)]를 분석하였다. 그 결과 23,929개의 배추 unigene 중 저온 처리 시 대조군 대비 5배 이상 발현이 증가하는 417개(1.7%)의 저온 반응 유전자를 1차 선발하고, 이들 중 기능이 정확히 알려지지 않았으나 완전장을 갖추고 있는 BrCSR로 명명한 유전자를 선발하였다. 이 유전자의 저온 저항성을 분석하기 위하여 형질전환용 과발현 vector인 pSL101 binary vector를 제작하여 담배에 형질전환시켰다. BrCSR이 과발현된 T1 세대 담배 형질전환체들은 PCR과 Southern hybridization 분석에 의해 선발하였고, BrCSR의 기능은 저온 처리 시 유전자의 발현 수준 분석과 표현형 검정을 통해 확인하였다. Quantitative real-time RT-PCR과 Northern blot hybridization 분석 결과, 형질전환 담배에서 BrCSR의 발현이 대조군보다 약 2배 정도 높게 발현되었으며 실제로 4°C 처리 후 표현형 분석에서 BrCSR이 과발현된 형질전환체들이 대조군보다 우수한 저온 저항성을 보여 주었다. 위 결과들에 근거하여 BrCSR 유전자가 저온 환경 하에서 식물의 생장과 저항성 향상에 중요한 역할을 담당하고 있음을 확인할 수 있었다. The objective of this study is to identify cold-tolerance genes in Brassica rapa. In order to acheive this goal, we analyzed a KBGP-24K oligo chip data [BrEMD (B. rapa EST and Microarray Database)] using B. rapa ssp. pekinensis inbred line ‘Chiifu’ under cold stress condition (4°C). Among 23,929 unigenes of B. rapa, 417 genes (1.7%) were primarily identified as cold responsive genes that were expressed over 5-fold higher than those of wild type control, and then a gene which has unknown function and has full length sequence was selected. It was named BrCSR (B. rapa Cold Stress Resistance). BrCSR was transformed using expression vector pSL101 to confirm whether BrCSR can enhance cold tolerance in tobacco plants. T1 transgenic tobacco plants expressing BrCSR were selected by P CR and Southern hybridization analyses, and the function of BrCSR was characterized by expression level analysis and phenotype observation under cold stress condition. The expression level of BrCSR in transgenic tobacco plants increased up to about two folds in quantitative real-time RT-PCR assay and this was very similar to Northern blot hybridization analysis. Analysis of phenotypic characteristics clearly elucidated that transgenic tobaccos expressing BrCSR were more cold tolerant than wild type control under 4°C treatment. Based on these results, we conclude that the over-expression of BrCSR might be closely related to the enhancement of cold tolerance.

한국 배추 기능유전체 연구의 현황

유재경,박지현,박영두,Yu, Jae-Gyeong,Park, Ji-Hyun,Park, Young-Doo 한국식물생명공학회 2010 식물생명공학회지 Vol.37 No.2

식물생명공학 분야에 있어 기능유전체 연구는 식물체가 지니고 있는 유용한 유전자의 생물학적 기능을 밝히고, 농업적 유용성을 확보하여 가치를 부여하는 것을 목적으로 한다. 배추는 우리나라 대표 음식 중의 하나인 김치의 주원료이며 식품영양학적으로도 우수성이 인정되었고 약 5만 ha에서 연간 약 250만 톤이 생산되어 1조원의 국내 시장 및 1억 달러의 수출액을 기록하는 경제작물이다. 그리고 우리나라가 주요 종자수출국의 위치를 차지하고 있어 재배에 있어서나 경제적, 상업적으로 그 중요성이 매우 높은 작물이다. Multinational Brassica Genome Project (MBGP)가 시작되고 배추와 같은 속에 속하는 애기장대의 전 염기서열 분석이 완료됨으로써 배추의 기능유전체 연구가 더욱 활발해 질 수 있는 환경이 마련되었다. 또한 유전자 기능 분석 연구에 필요한 새로운 기술들이 계속 개발되고 있으며 우리나라를 선두로 하여 국제적으로도 연구가 이루어져 해마다 많은 성과들이 보고되고 있다. 본 총설에서는 기능유전체 연구의 첫 단계인 배추 돌연변이체 유기 방법을 시작으로 다양한 표현형의 돌연변이체를 소개하고 이 돌연변이 배추의 게놈내 flanking DNA 분석 및 유전자 동정, microarray를 이용한 유전자 분석, 대표적인 기능유전체 연구 사례를 제시하고자 하였다. The purpose of functional genome research is to identify biological function of useful gene and to give an agricultural value in plant biotechnology. Brassica rapa is an economic crop which recorded 1,000 billion won of domestic market and 100 million dollar of exports and it produces 2.5 million ton in 50,000 ha as a major ingredient of representative Korean food, Kimchi. Furthermore, it is very important crop economically and commercially because Korea is major seed exporter. The fact that Multinational Brassica Genome Project (MBGP) was launched and Arabidopsis thaliana, affiliated to same genus with B. rapa, has been fully sequenced activated functional genome research of B. rapa. Besides new technologies related to gene function analysis keep developing, many results are reporting every year by international research including Korea. This review paper introduces development of Chinese cabbage mutants which is a first step in functional genome research, variant phenotypes of mutants, flanking DNA analysis in B. rapa genome, gene identification, gene analysis using microarray, and representative researches.

배추의 건조 저항성 유전자, BrDSR의 기능 검정

유재경(Jae-Gyeong Yu),이기호(Gi-Ho Lee),박영두(Young-Doo Park) 한국원예학회 2016 원예과학기술지 Vol.34 No.1

본 연구의 목적은 BrDSR(Drought Stress Resistance in B. rapa) 유전자의 기능을 명확히 밝히고, 배추에서 건조 스트레스 반응 유전자들을 분석하는데 있다. 내혼계배추(‘CT001’)와 BrDSR 완전장(438bp의 오픈리딩프레임)을 지닌 pSL100 vector를 재료로 아그로박테리아를 이용한 배추 형질전환을 수행하였다. PCR 분석을 통해 4개체의 형질전환체를 확보하였고, 이들의 BrDSR 발현량은 건조 스트레스 조건에서 비형질전환체 대비 약 1.9-3.4배 정도 더 큰 것으로 분석되었다. 또한 표현형 분석에서도 BrDSR이 과발현된 형질전환체들은 건조 스트레스에 저항성을 보이며 정상적인 생장을 하였다. 기 구축된 건조 스트레스 반응 유전자의 상호발현 네트워크를 기반으로 BrDSR과 밀접한 관련이 있는 유전자들을 분석하기 위해 B. rapa 135K cDNA microarray 데이터를 분석하였다. 그 결과, 환경 스트레스와 관련하여 식물체에서 잎의 노화와 자가소화에 관련된 것으로 보고된 ‘dark inducible 2(DIN2, AT3G60140)’와 ‘autophagy 8h(ATG8H, AT3G06420)’ 유전자가 확인되었다. 위 결과들을 근거로 BrDSR 유전자는 건조 스트레스에 대한 저항성 향상에 중요한 역할을 할 것으로 판단되었다. The goal of this study was to characterize the BrDSR (Drought Stress Resistance in B. rapa) gene and to identify the expression network of drought-inducible genes in Chinese cabbage under drought stress. Agrobacterium-mediated transformation was conducted using a B. rapa inbred line (‘CT001’) and the pSL100 vector containing the BrDSR full length CDS (438 bp open reading frame). Four transgenic plants were selected by PCR and the expression level of BrDSR was approximately 1.9-3.4-fold greater than that in the wild-type control under drought stress. Phenotypic characteristics showed that BrDSR over-expressing plants were resistant to drought stress and showed normal growth habit. To construct a co-expression network of drought-responsive genes, B. rapa 135K cDNA microarray data was analyzed to identify genes associated with BrDSR. BrDSR was directly linked to DARK INDUCIBLE 2 (DIN2, AT3G60140) and AUTOPHAGY 8H (ATG8H, AT3G06420) previously reported to be leaf senescence and autophagy-related genes in plants. Taken together, the results of this study indicated that BrDSR plays a significant role in enhancement of tolerance to drought conditions.

배추 유래 신규 건조 저항성 관련 유전자, BrDSR의 분리 및 기능 검정

유재경(Jae-Gyeong Yu),박영두(Young-Doo Park) 한국원예학회 2015 원예과학기술지 Vol.33 No.4

건조 스트레스는 작물의 생존과 생산성을 결정하는데 매우 중요한 환경요인이다. 본 연구의 목적은 배추에서 신규 건조 스트레스 저항성 유전자를 동정・검정하는 것이다. 건조 스트레스 하에서 생육된 지부(‘Chiifu’) 배추를 이용하여 제작된 KBGP-24K 마이크로어레이 데이터 분석을 통해 738개의 건조 반응 유전자 중 기능은 밝혀져 있지 않지만, 건조스트레스 하에서 발현량이 6배 이상 크게 증가한 1개의 유전자를 선발하여 BrDSR(B. rapa Drought Stress Resistance)이라 명명하였다. 이의 검정을 위해 내혼계배추(‘CT001’)에서 BrDSR을 동정한 결과 438bp의 오픈리딩프레임과 145개의 아미노산을 가지고 있음을 확인하였고, 동정된 완전장의 cDNA 염기서열은 형질전환용 과발현 vector인 ‘pSL100’ 제작에 이용하였다. BrDSR이 식물체에서 건조 스트레스 저항성을 향상시켜줄 수 있는지 분석하기 위해 담배 형질전환을 수행하였다. PCR과 DNA 블롯 분석으로 선발된 T₁ 세대 담배 형질전환체들을 대상으로 quantitative real-time RT PCR 분석을 수행한 결과, 형질전환체의 BrDSR 발현량은 비형질 전환체 보다 2.6배까지 증가하였다. 또한 건조처리 10일째 수행한 표현형 분석에서 BrDSR이 발현되는 담배 형질전환체들이 비형질전환체들 보다 우수한 건조 저항성을 보였다. 연구 결과들을 종합하면 BrDSR은 건조 스트레스 하에서 식물의 생장과 생존에 효과적인 저항성 기능을 할 것으로 기대된다. Drought stress is a crucial environmental factor determining crop survival and productivity. The goal of this study was to clearly identify a new drought stress-tolerance gene in Brassica rapa. From KBGP-24K microarray data with the B. rapa ssp. pekinensis inbred line ‘Chiifu’ under drought stress treatment, a gene which was named BrDSR (B. rapa Drought Stress Resistance) was chosen among 738 drought-responsive unigenes. BrDSR function has yet to be determined, but its expression was induced over 6-fold by drought. To characterize BrDSR, the gene was isolated from B. rapa inbred line ‘CT001’ and found to contain a 438-bp open reading frame encoding a 145 amino acid protein. The full-length cDNA of BrDSR was used to construct an over-expression vector, ‘pSL100’. Tobacco transformation was then conducted to analyze whether the BrDSR gene can increase drought tolerance in plants. The BrDSR expression level in T₁ transgenic tobacco plants selected via PCR and DNA blot analyses was up to 2.6-fold higher than non-transgenic tobacco. Analysis of phenotype clearly showed that BrDSR-expressing tobacco plants exhibited more tolerance than wild type under 10 d drought stress. Taking all of these findings together, we expect that BrDSR functions effectively in plant growth and survival of drought stress conditions.

배추에서 염 저항성 관련 유전자, BrSSR의 기능 검정 및 발현 네트워크 분석

유재경(Jae-Gyeong Yu),이기호(Gi-Ho Lee),박지현(Ji-Hyun Park),박영두(Young-Doo Park) 한국원예학회 2014 원예과학기술지 Vol.32 No.6

다양한 비생물적 스트레스 중 토양 염 집적은 식물의 광합성 효율, 생장 및 수확량의 감소를 초래한다. 최근 염 저항성 향상을 위한 많은 유전자들이 보고되고 있다. 본 연구의 목적은 형질전환 배추를 이용하여 아직 기능이 밝혀져 있지 않지만 완전장이 보고된 Brassica rapa Salt Stress Resistance(BrSSR) 유전자의 기능을 검정하는 것이다. BrSSR의 생리적 역할을 분석하기 위해, BrSSR의 과발현 vector인 pSL94 vector를 이용하여 내혼계 배추(‘CT001’)를 형질전환하였다. Quantitative real-time RT-PCR 분석에서 형질전환체의 BrSSR 발현량은 대조군 대비 2.59배까지 증가하였다. 한편, 염 처리 후 표현형 분석에서 BrSSR이 과발현된 형질전환체들이 정상적인 생장을 보여줌으로써 염 스트레스에 내성을 가지는 것을 확인할 수 있었다. Microarray 분석을 통해 구축된 염 스트레스 저항성 관련 유전자들의 발현 네트워크 상에서 BrSSR은 기존에 염 저항성 관련 유전자로 보고되어 있는 ERD15(AT2G41430), protein containing PAM2(AT4G14270), GABA-T(AT3G22200)와 매우 밀접하게 연결되어 있는 것으로 분석되었다. 위 결과들을 바탕으로 BrSSR은 염 스트레스 발생 시 식물의 생장 및 저항성에 관련된 중요한 역할을 하는 것으로 판단된다. Among various abiotic stress factors, soil salinity decreases the photosynthetic rate, growth, and yield of plants. Recently, many genes have been reported to enhance salt tolerance. The objective of this study was to characterize the Brassica rapa Salt Stress Resistance (BrSSR) gene, of which the function was unclear, although the full-length sequence was known. To characterize the role of BrSSR, a B. rapa Chinese cabbage inbred line (‘CT001’) was transformed with pSL94 vector containing the full length BrSSR cDNA. Quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR) analysis showed that the expression of BrSSR in the transgenic line was 2.59-fold higher than that in the wild type. Analysis of phenotypic characteristics showed that plants overexpressing BrSSR were resistant to salinity stress and showed normal growth. Microarray analysis of BrSSR over-expressing plants confirmed that BrSSR was strongly associated with ERD15 (AT2G41430), a gene encoding a protein containing a PAM2 motif (AT4G14270), and GABA-T (AT3G22200), all of which have been associated with salt tolerance, in the co-expression network of genes related to salt stress. The results of this study indicate that BrSSR plays an important role in plant growth and tolerance to salinity.

배추에서 삽입돌연변이체 유기를 위한 Ac/Ds 전이인자 시스템의 도입

유재경(Jae-Gyeong Yu),이미경(Mi-Kyung Lee),우은택(Eun-Taek Woo),엄석현(Seok Hyun Eom),김정선(Jung-Sun Kim),박영두(Young-Doo Park) 한국원예학회 2010 원예과학기술지 Vol.28 No.2

삽입 돌연변이체 유발은 돌연변이체의 표현형을 정의하는 유전자 동정에 있어 유용한 방법임이 증명되어 있다. 현재 Ac/Ds 전이인자 시스템은 다양한 식물 종에서 gene tagging과 기능 유전체학 측면에 매우 유용한 방법이다. 따라서 본 연구는 Ac/Ds 전이인자 시스템을 이용하여 삽입 돌연변이체 집단을 생산하기 위해 수행되었다. Ac/Ds 전이인자 시스템을 적용하기 위해, 배추 ‘CT001’(순계, (주)캐로탑시드, 한국)의 하배축 절편체를 activation tagging T-DNA 벡터인 pJJ91을 운반하는 Agrobacterium GV3101 strain으로 Agrobacterium을 이용한 방법으로 형질전환하였다. 형질전환 후 33개의 pJJ91 형질전환체들은 PCR 검정과 Southern blot 분석으로 확인되었다. 최종 선발된 23개의 계통은 Ac를 활성화시키고 Ds를 전이시키기 위해 개화기에 주두에 4가지 농도(2, 5, 10, 15㎛)의 dexamethason(DEX)을 분사 처리하였다. 그 결과 pJJ91을 보유한 배추 형질전환체에서 Ds 전이를 위해서는 5 또는 10㎛의 DEX를 분사 처리한 후 수분하는 것이 가장 적절한 처리 방법임을 정립하였다. T1 세대 개체에서 Ds 인자의 전이 시 예상되는 340bp의 PCR 부산물들이 확인되었고 DNA 염기서열 분석도 수행되었다. 또한 T1 형질전환체의 Southern blot 분석은 DEX 처리 시 Ds 전이의 가능성을 분석하기 위해 수행되었다. PCR 검정과 Southern blot 분석에서 23계통 중 8계통이 배추 제놈의 다른 위치로 Ds 전이를 보였다. 결과적으로 본 연구의 결과는 배추에서 삽입 돌연변이체 집단 생산을 위해 Ac/Ds 전이인자 시스템이 적용될 수 있음을 보여주는 중요한 결과를 보여주고 있다. Insertional mutagenesis has proven to be a useful method for the isolation of genes defined by a mutant phenotype. Now Activator/Dissociation (Ac/Ds) transposon system has become a very popular tool for gene tagging and functional genomics in various plant species. This study was carried out to produce a large number of insertional mutant lines by using Ac/Ds transposon system. To apply Ac/Ds transposon system, hypocotyl explants of Chinese cabbage ‘CT001’ (inbred line, Carrotop Seed Co., Korea) were transformed by Agrobacterium-mediated transformation method using Agrobacterium GV3101 strain harboring the activation tagging T-DNA vector, pJJ91. Thirty three pJJ91 transgenic plants were confirmed by PCR and Southern blot analysis. Then, the finally selected 23 lines were treated with four different levels (2, 5, 10, and 15 ㎛) of dexamethasone (DEX) to activate Ac and to transpose Ds by spraying to stigma at fertilization stage. We established that the pollination after 5 or 10 ㎛ DEX spray was an appropriate treatment condition for Ds transposition in Chinese cabbage transgenic plant with pJJ91 vector. The 340 bp PCR product that was the expected size after transposition of Ds fragment in T1-progeny was shown and sequenced. Southern blot analysis of T1 transgenic plants was conducted to analyze the possibility of Ds transposition under DEX treatments. From PCR and Southern blot analysis, 8 of 23 lines showed Ds transpositions to other sites of genome. These results mean that Ac/Ds transposon system could be applied to Chinese cabbage for production of large scale insertional mutant lines.