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형질전환 토마토에서 Cytosine Methylation에 의한 유전자발현 억제
정서희,민성란,이수영,박지영,정화지,전재홍,유장렬,정원중,Jung, Seo-Hee,Min, Sung-Ran,Lee, Soo-Young,Park, Ji-Young,Davarpanah, S Javad,Chung, Hwa-Jee,Jeon, Jae-Heung,Liu, Jang-Ryol,Jeong, Won-Joong 한국식물생명공학회 2007 식물생명공학회지 Vol.34 No.4
토마토 형질전환체에서 NPTII 및 TPSP 유전자의 발현양상을 조사하였다. 4개 line 토마토 형질전환체가 선발배지에서 kanamycin에 저항성을 보이며 생산되었다. 그러나, 1번 line과 11번 line의 후대에서 NPTII 유전자의 발현이 억제되었으며, Kanamycin 저항성을 보이지 못했다. Southern 분석 결과, 1번 11번 line은 여러 copy의 외래 유전자를 가지고 있었으며, 2번, 10번 line은 1-2 copy의 외래유전자를 가지고 있었다. 형질전환 line 11번은 methylation sensitive 제한효소처리 후 DNA methylation 분석 결과, TPSP coding부위 및 도입유전자의 발현을 조절하는 CaMV35S 프로모터 주위에서 CpG methylation이 축적되었음이 확인되었다. 따라서 여러 copy의 외래유전자를 가진 토마토 형질전환 line 11번에서 NPTII 유전자 및 TPSP유전자의 발현이 억제된 것은 transcriptional gene silencing 기작에 의한 것으로 추정되었다. Transgene expression was analyzed in tomato plants. Four lines of neomycin phosphotransferase II gene (NPTII) and the trehalose biosynthetic fusion gene (TPSP) transformed $T_0$ plants showed kanamycin resistance on selection medium. However, the analysis of phenotype (kanamycin resistance) and mRNA expression in $T_1$ plants indicated that the expression of the NPTII and TPSP transgenes was down-regulated to an undetectable level in two independent lines 1 and 11. Southern analysis demonstrated that the lines 1 and 11 had multicopies of the transgenes, whereas the typical transgenic lines 2 and 10 had 1 or 2 copies. DNA methylation analysis using methylation sensitive enzyme detected accumulated CpG DNA methylation on TPSP coding region and CaMV35S promoter region in the line 11, but not the typical transgenic line 2. These results suggest that multicopy transgene in plants is attributed to down-regulation of the transgene expression via transcriptional gene silencing.
생육상과 온실에서 게발선인장 ‘핑크듀’의 엽상경별 CO₂ 흡수율 비교
정서희(Seo Hee Jung),조아람(Ah Ram Cho),김윤진(Yoon Jin Kim) (사)한국생물환경조절학회 2023 생물환경조절학회지 Vol.32 No.1
CAM 식물은 야간에 기공을 열어 CO₂를 흡수하는 식물로 환기하지 않는 야간에 시설 내 발생한 잉여 CO₂를 광합성에 이용할 수 있다. 게발선인장은 다화성으로, 엽상경 수가 많을수록 상품성이 높아진다. 본 연구는 게발선인장의 야간 CO₂ 시비 적용 가능성을 파악하기 위하여 생육 적정 환경인 생육 상과 실제 농가의 환경에 따른 온실에서 엽상경별 광합성 특성을 조사하였다. 생육상 내 게발선인장 상위 엽상경은 주간에만 CO₂ 흡수를 하는 C₃ 특성을 보였으며, 2차 엽상경은 주/야간 모두 CO₂ 흡수를 하는 C₃–CAM 특성을 보였다. 온실에서 상위 엽상경은 CO₂ 흡수를 하지 않았으나, 2차 엽상경은 야간에 CO₂ 흡수를 하는 CAM 특성을 보였다. 생육상 내 게발선인장의 기공전도도와 수분이용효율은 온실 내 식물에 비하여 모든 엽상경에서 높은 값을 나타냈다. 게발선인장의 수분이용효율은 생육상과 온실에서 모두 CAM 특성이 나타나는 2차 엽상경에서 상위 엽상경에 비하여 높았다. 일일 총 CO₂ 흡수율은 온실 내 식물에 비하여 생육상 내 식물에서 더 높게 나타났으며, 생육상 내 게발선인장의 2차 엽상경에서 값이 155mmol·m<SUP>–2</SUP>·d<SUP>–1</SUP>로 가장 높았다. 게발선인장 ‘핑크듀’는 성숙한 엽상경에서 야간에 CO₂ 흡수가 활발히 일어나는 CAM 특성을 나타낸다. 다화성으로 시장성이 높은 게발선인장 ‘핑크듀’는 적정 환경과 성숙한 엽상경에서 효율적인 야간 탄소 흡수가 가능한 식물이다. Crassulacean acid metabolism (CAM) plants use surplus CO₂ generated by cooling and heating at night when ventilation is not needed in a greenhouse. Schlumbergera truncata ‘Pink Dew’ is a multi–flowering cactus that needs more phylloclades for high–quality production. This study examined photosynthetic characteristics by the phylloclade levels of S. truncata in a growth chamber and a greenhouse for use of night CO₂ enrichment. The CO₂ uptake rate of the S. truncata’s top phylloclade in a growth chamber exhibited a C₃ pattern, and the second phylloclade exhibited a C₃–CAM pattern. The CO₂ uptake rate of the top phylloclade in a greenhouse showed a negative value both day and night, but those of the second phylloclade exhibited a CAM pattern. The stomatal conductance and water–use efficiency (WUE) of S. truncata at both the top and second phylloclades were higher in a growth chamber than in a greenhouse. The WUE of S. truncata in a growth chamber and a greenhouse was higher at the second phylloclade, which is a CAM pattern compared with those of the top phylloclade. The daily total net CO₂ uptake of S. truncata was higher in a growth chamber than in a greenhouse. The daily total net CO₂ uptake of S. truncata at the second phylloclade had the highest value of 155 mmol·m<SUP>–2</SUP>·d<SUP>–1</SUP> in a growth chamber. The night total CO₂ uptake of S. truncata at the second phylloclade was 3–fold higher in a growth chamber than in a greenhouse. S. truncata’s second phylloclade exhibited a CAM pattern that uptake CO₂ at night, and the second phylloclade, was more mature than the top phylloclade. A multi–flowering cactus S. truncata ‘Pink Dew’ efficiently uptake night surplus CO₂ in the proper environmental condition with matured phylloclade.