돼지 유행성 설사병 바이러스의 스파이크 유전자발현 형질전환 고구마

양경실,권석윤,곽상수,김현수,임순,이행순 한국식물생명공학회 2005 JOURNAL OF PLANT BIOTECHNOLOGY Vol.32 No.4

돼지 유행성 설사병 바이러스의 스파이크 유전자 발현 형질전환 고구마

양경실,임순,권석윤,곽상수,김현수,이행순,Yang Kyoung-Sil,Lim Soon,Kwon Suk-Yoon,Kwak Sang-Soo,Kim Hyun-Soo,Lee Haeng-Soon 한국식물생명공학회 2005 식물생명공학회지 Vol.32 No.4

Porcine epidemic diarrhea virus (PEDV)는 돼지의 급성장염을 유발하여 설사 증상을 일으키는 바이러스이다. 본 연구에서는 고구마 저장뿌리 고발현 sporamin 프로모터 및 CaMV 35S promoter를 이용하여 PEDV 항원단백질을 생산하는 고구마 식물체를 개발하고자 하였다. 형질전환 벡터를 제작하기 위하여 PEDV에서 항원성이 알려진 스파이크 단백질의 일부분을 암호화하는 유전자를 PCR로 합성하였다. 고구마 [Ipomoea batatas (L.) Lam] 율미 품종의 배발생 캘러스를 재료로 하여 Agrobacterium tumefaciens을 매개로 형질전환하였다. 선발배지 (MS medium, 1 mg/L 2,4-D, 100 mg/L kanamycin, and 400 mg/L claforan)에서 배발생 캘러스를 3주 간격으로 4개월 동안 계대배양하여 카나마이신 저항성 캘러스를 선발하였다. 선발된 배발생 캘러스를 호르몬을 제거한 배지로 옮겨 체세포배를 유도하였으며 이후 shoot과 뿌리가 형성되었다. 재분화된 소식물체를 대상으로 PCR 분석으로 카나마이신 저항성 재분화 개체의 50% 이상이 도입 유전자를 가지고 있었으며 이들 식물체를 대상으로 Southern blot 분석하여 PEDV 유전자가 고구마 식물체의 게놈으로 안정적으로 도입되었음을 확인하였다. 형질전환 식물체에서 도입유전자의 발현을 RT-PCR로 분석한 결과 PEDV의 spike 유전자가 높은 수준으로 발현하였다. Porcine epidemic diarrhea virus (PEDV) causes acute enteritis in pigs of all ages and is often fatal for neonates. In order to develop sweetpotato plants expressing PEDV antigen, we constructed the vector expressing spike gene of PEDV under the control of sweetpotato sporamin promoter or constitutive CaMV 35S promoter. The spike protein region of PEDV was synthesized by PCR and linked to each promoter, Transgenic sweetpotato [Ipomoea batatas (L.) Lam. cv. Yulmi] plants were developed from embryogenic calli following Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation. The co-cultured embryogenic calli transferred to selective MS medium containing 1 mg/L 2,4-D, 100 mg/L kanamycin, and 400 mg/L claforan. These embryogenic calli were subcultured to the same selection medium at 3 weeks interval. Kanamycin-resistant calli transferred to hormone-free MS medium with kanamycin gave rise to somatic embryos and then converted into plantlets in the same medium. Southern blot analysis confirmed that the spike gene of PEDV was inserted into the genome of the sweetpotato plants. RT-PCR revealed that the spike gene of PEDV was highly expressed in transgenic sweetpotato plants.

Molecular Characterization of NbCHMP1 Encoding a Homolog of Human CHMP1 in Nicotiana benthamiana

양경실,배현숙,진언호,Junwon Kim,Kiwon Song,Soo Jin Kim,황인환,임용표 한국분자세포생물학회 2004 Molecules and cells Vol.17 No.2

In humans, CHMP1 encodes a protein of dual function that plays a role in both modification of chromatin structure and endosomal vesicle trafficking. Recently, it was found that sal1, a CHMP1 homolog in maize, is important for the development of the aleurone cell layers in maize endosperm. In this study, we investi-gated the structure and function of a Nicotiana ben-thamiana CHMP1 homolog designated NbCHMP1. NbCHMP1 encodes a small protein with a bipartite nuclear localization signal at its N-terminus, and good homology with the corresponding genes from diverse plants and animals. NbCHMP1 mRNA was present at comparable levels in stems, roots, flowers, and leaves. A GFP fusion of the full length NbCHMP1 protein was localized to the cytosol in distinct structures, while a GFP fusion of its N-terminal 80 aa was targeted to the nucleus, suggesting dual-targeting of NbCHMP1 in plants. Overexpression of NbCHMP1 in yeast did not affect its growth and the expressed protein was pre-sent in the cytosol in particulate form. Virus-induced gene silencing of NbCHMP1 resulted in subtle altera-tions of leaf morphology and color, without signifi-cantly affecting plant viability or development. Thus the CHMP1 homolog apparently does not play an es-sential role in the development of the vegetative tissues of N. benthamiana, in contrast to the essential role of sal1 in formation of the aleurone cell layers during maize endosperm development.

OFDM 이동통신 시스템의 채널 추정 및 신호대 간섭비 측정

양경실(Kyoung Sil Yang),장주희(Ju Hee Jang),성충환(Choong Hwan Seong),이경규(Gyoung Gyu Lee),김환우(Whan Woo Kim),원석호(Seok Ho Won),류득수(Deuk Su Ryu) 대한전자공학회 2003 대한전자공학회 학술대회 Vol.2003 No.11

돼지 유행성 설사병 바이러스 스파크 단백질 유전자 발현 형질전환 담배 배양세포

이행순,양경실,김현수,권석윤,곽상수 한국식물생명공학회 2008 식물생명공학회지 Vol.35 No.1

Porcine epidemic diarrhea virus (PEDV) is an infectious and highly contagious virus of swine. In order to develop the transgenic tobacco culture cells producing PEDV antigen protein, four vectors expressing PEDV spike protein (SP) gene under the control of a CaMV 35S promoter were constructed. Four fragments of the SP region of PEDV, SP1 (444 bp, 1487-1930 bp), SP2 (1.7 kb, 2300-3987 bp), SP3 (1.4 kb, 1559-2950 bp), and SP4 (2.6 kb, 9-2643 bp) were amplified by PCR and then C-MYC tag was fused to the end of each SP gene, respectively. These cassettes are inserted into the pCAMBIA2300 (named as 35S::SP1-M, 35S::SP2-M 35S::SP3-M, and 35S::SP4-M, respectively). Tobacco (cv. BY-2) cultured cells were transformed by co-cultivation with Agrobacterium tumefaciens harboring expression vector. We selected kanamycin-resistant calli and checked for the presence of the introduced SP gene using PCR, resulting 70% of them showed the foreign gene. We selected the lines with high-level expression of PEDV antigen protein based on dot blot analysis. Southern blot analysis confirmed that the PEDV SP gene was integrated into the genome of the tobacco cultured cells. Northern blot analysis showed that the introduced gene was highly expressed in transgenic cultured cells. Transgenic tobacco cultured cells-derived antigen induced immunogenicity in mice as determined by a plaque reduction neutralization assay. These results suggest that the vectors expressing PEDV spike protein gene in this study will be useful for the development of transgenic plants and cultured cells producing PEDV antigene protein.

Agrobacterium 매개에 의한 고구마 형질전환 및 식물체 재분화

임순,양경실,권석윤,백기엽,곽상수,이행순,Lim, Soon,Yang, Kyoung-Sil,Kwon, Suk-Yoon,Paek, Kee-Yoeup,Kwak, Sang-Soo,Lee, Haeng-Soon 한국식물생명공학회 2004 식물생명공학회지 Vol.31 No.4

Transformed sweetpotato (Ipomoea batatas (L.) Lam. cv. Yulmi) plants were developed from embryogenic calli following Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation. A. tumefaciens strain EHA105/pCAMBIA2301 harboring genes for intron $\beta$-glucuronidase (GUS) and kanamycin resistance. Transient expression of GUS gene was found to be higher when embryogenic calli were co-cultivated with Agrobacterium for 2 days. The co-cultured embryogenic calli transferred to selective MS medium containing 1mg/L 2,4-D, 100mg/L kanamycin, and 400mg/L claforan. These embryogenic calli were subcultured to the same selection medium at 4 weeks interval. Kanamycin-resistant calli transferred to hormone-free MS medium with kanamycin gave rise to somatic embryos and then converted into plantlets in the same medium. Southern blot analysis confirmed that the GUS gene was inserted into the genome of the sweetpotato plants. A histochemical assay revealed that the GUS gene was preferentially expressed in the leaf, petiole, and vascular tissue and tip of root. 국내 고구마 율미 품종의 배발생 캘러스를 Agrobacterium 매개 방법을 이용하여 형질전환 식물체를 개발하였다. 배발생 캘러스를 7일 동안 전배양 한 후 Agrobacterium과 2일 간 공동배양할 경우 일시적인 형질전환 효율이 가장 높았다. Agrobacterium과의 공동배양 후 배발생 캘러스를 1mg/L 2,4-D, 100mg/L kanamycin, 400mg/L claforan 이 첨가된 선발배지에서 4주 간격으로 계대배양하였다. 선발된 kanamycin 저항성 캘러스를 2,4-D를 제거한 선발배지로 옮겨 체세포배를 유도하였으며 이후 소식물체로 발달하였다. Southern 분석으로 1-3 copy의 GUS 유전자가 고구마 염색체내로 도입되었음을 확인하였다. 또한 조직학적 분석으로 GUS 유전자가 형질전환 고구마의 배발생 캘러스, 재분화 식물체의 잎, 엽병, 및 뿌리 조직에서 강하게 발현됨을 알 수 있었다.

고구마 전분 대사공학 연구 동향

안영옥,양경실,곽상수,김선경,김선형 한국식물생명공학회 2009 식물생명공학회지 Vol.36 No.3

Starch serves not only as an energy source for plants, animals, and humans but also as an environmentally friendly alternative for fossil fuels. Progress in understanding of starch biosynthesis, and the isolation of many genes involved in this process have enabled the genetic modification of crops in a rational manner to produce novel starches with improved functionality. Starch is composed of two glucose polymers, amylose and amylopectin. The amylose and amylopectin ratio in starch affects its physical and physicochemical properties. Alteration in starch structure can be achieved by modifying genes encoding the enzymes responsible for starch biosynthesis and starch hydrolysis. Here, we describe recent findings concerning the starch modification in sweetpotato. Sweetpotato [Ipomoea batatas (L.) Lam] ranks seventh in annual production among food crops in the world as an important starch source. To develop transgenic sweetpotato plants with modifying starch composition, we constructed transformation vectors overexpressing granule bound starch synthase I and inhibiting amylopectin synthesis genes such as starch branching enzyme and isoamylase under the control of 35S promoter, respectively. Transformation of sweetpotato (cv. Yulmi) is in progress. 전분은 에너지원 일뿐만 아니라 친환경 대체 연료이 다. 전분 생합성과 이 과정에 관여하는 유전자들에 관한 연구는 기능이 향상된 새로운 전분의 생성을 가능하게 한다. 전분은 선형의 아밀로스와 가지형의 아밀로펙틴으 로 이루어져 있으며 이들의 비율에 의해 전분의 성질이 결정된다. 따라서 전분생성과 분해에 관여하는 유전자들 을 이용하여 전분구조를 변화시킬 수 있다. 이 논문에서 는 고구마를 중심으로 전분대사공학에 관한 최근의 연구 동향을 살펴보았다. 고구마는 중요한 식량작물이면서 대 표적인 뿌리 전분작물이다. 연구팀에서는 고구마 전분에 서 아밀로스 함량을 다양하게 변형시키고자 아밀로스 생 합성에 관여하는 granule bound starch synthase I 유전자를 과발현시키거나 아밀로펙틴 생합성에 관여하는 starch branching enzyme 또는 isoamylase 유전자 발현을 억제하 는 RNAi 벡터를 각각 제작하였다. 현재 아그로박테리움 을 매개로 한 형질전환 방법으로 고구마 (cv. 율미) 배발 생캘러스를 이용하여 형질전환하고 있으며 앞으로 새로 운 형태의 전분을 가진 형질전환 고구마를 개발할 수 있 을 것으로 기대한다.

Peroxiredoxin 유전자 발현 산화스트레스 내성 형질전환 고구마의 선발

김명덕,양경실,권석윤,이상열,곽상수,이행순 한국식물생명공학회 2009 식물생명공학회지 Vol.36 No.1

In order to develop transgenic sweetpotato plants [Ipomoea batatas (L.) Lam. cv. Yulmi] with enhanced tolerance to oxidative stress, we constructed transformation vectors expressing 2-Cys peroxiredoxin (Prx) gene under the control of the stress-inducible SWPA2 or enhanced 35S promoter (named as SP or EP). Transgenic sweetpotato plants were attempted to generate from embryogenic calli using an Agrobacterium-mediated transformation system. Embryogenic calli gave rise to somatic embryos and then converted into plantlets on MS medium containing 100 mg/L kanamycin. Transgenic plants were regenerated in the same medium. Southern blot analysis confirmed that the Prx gene was inserted into the genome of the plants. To further study we selected the transgenic plant lines with enhanced tolerance against methyl viologen (MV). When sweetpotato leaf discs were subjected to methyl MV at 20 μM, transgenic plants showed about 40% higher tolerance than non-transgenic or empty vector-transformed plants. 산화스트레스에 내성을 지닌 형질전환 고구마 식물체를 개발하 기 위해서 산화스트레스에 의해 발현이 강하게 유도되는 SWPA2 프로모터 또는 CaMV 35S 프로모터에 2-Cys peroxiredoxin (Prx) 유 전자가 발현되도록 연결한 형질전환 벡터 (pSP-K, pEP-K)를 제작 한 후, 각각 Agrobacterium 매개로 형질전환 하였다. 카나마이신 저 항성 배발생 캘러스로부터 체세포배발생 과정을 거쳐 100 mg/L kanamycin이 포함된 MS 배지에서 소식물체로 발달하였다. Southern 분석으로 외래 유전자가 안정적으로 고구마 게놈 내로 삽입되었음 을 확인하였다. 형질전환 고구마 잎 조직을 대상으로 20 μM methyl viologen에 대한 내성 검정을 조사하여 형질전환 고구마 식 물체가 비형질전환 식물체 또는 벡터 대조구 식물체 보다 40% 정 도 높은 산화스트레스에 대한 내성을 보여주었다. 선발된 형질전 환 식물체는 저온, 건조 등의 여러 가지 환경스트레스 내성검정에 이용될 것이며 향후 복합재해 내성 고구마 계통육성에 이용될 수 있을 것으로 기대된다

Agrobacterium 매개에 의한 고구마 형질전환 및 식물체 재분화

임순,양경실,권석윤,백기엽,곽상수,이행순 한국식물생명공학회 2004 JOURNAL OF PLANT BIOTECHNOLOGY Vol.31 No.4

Transformed sweetpotato (Ipomoea batatas (L.) Lam. cv. Yulmi) plants were developed from embryogenic calli following Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation. A. tumefaciens strain EHA105/ pCAMBIA2301 harboring genes for intron -glucuronidase (GUS) and kanamycin resistance. Transient expression of GUS gene was found to be higher when embryogenic calli were co-cultivated with Agrobacterium for 2 days. The co-cultured embryogenic calli transferred to selective MS medium containing 1 mg/L 2,4-D, 100 mg/L kanamycin, and 400 mg/L claforan. These embryogenic calli were subcultured to the same selection medium at 4 weeks interval. Kanamycin-resistant calli transferred to hormone-free MS medium with kanamycin gave rise to somatic embryos and then converted into plantlets in the same medium. Southern blot analysis confirmed that the GUS gene was inserted into the genome of the sweetpotato plants. A histochemical assay revealed that the GUS gene was preferentially expressed in the leaf, petiole, and vascular tissue and tip of root. 국내 고구마 율미 품종의 배발생 캘러스를 Agrobacterium 매개 방법을 이용하여 형질전환 식물체를 개발하였다. 배발생 캘러스를 7일 동안 전배양 한 후 Agrobacterium과 2일간 공동배양할 경우 일시적인 형질전환 효율이 가장 높았다. Agrobacterium과의 공동배양 후 배발생 캘러스를 1 mg/L 2,4-D, 100 mg/L kanamycin, 400 mg/L claforan이 첨가된 선발배지에서 4주 간격으로 계대배양하였다. 선발된 kanamycin 저항성 캘러스를 2,4-D를 제거한 선발배지로 옮겨 체세포배를 유도하였으며 이후 소식물체로 발달하였다. Southern 분석으로 1-3 copy의 GUS 유전자가 고구마 염색체내로 도입되었음을 확인하였다. 또한 조직학적 분석으로 GUS 유전자가 형질전환 고구마의 배발생 캘러스, 재분화 식물체의 잎, 엽병, 및 뿌리 조직에서 강하게 발현됨을 알 수 있었다.

조건불리지역 재배를 위한 산화스트레스 내성 고구마 품종의 선발

김윤희,박성철,양경실,Zhilin Zhou,Donglan Zhao,Daifu Ma,정재철,이행순,곽상수 한국식물생명공학회 2009 식물생명공학회지 Vol.36 No.3

Oxidative stress derived from excess reactive oxygen species (ROS) is a major damaging factor for plants exposed to environmental stresses. Sweetpotato [Ipomoea batatas (L.) Lam] has a relatively broad adaptability to harsh environmental conditions compared to other staple crops. In this study, to select stress-tolerant sweetpotato cultivars for sources of molecular breeding on marginal lands, we evaluated the ion leakage values in 10 different cultivars after treatment of methyl viologen (MV), an ROS-generating nonselective herbicide, to leaf discs. DPPH radical scavenging activity and the contents of total phenolics were also investigated. The ion leakage of each cultivar showed a diverse value, which is well correlated with DPPH radical scavenging activity of each cultivar. DPPH radical scavenging activity also showed a high corelation with the contents of total phenolic contents. Three cultivars of Yanshu 8, Shinhwangmi and Shinzami showed high antioxidant activity. Our results suggest that a simple and efficient DPPH radical scavenging activity would be a suitable method to select potential cultivars with enhanced tolerance to multiple environmental stress. 식물이 환경스트레스에 노출되게 되면 과다한 활성산 소의 축적으로 인한 산화스트레스가 발생한다. 그러므로 재해내성 작물개발을 위한 분자육종의 재료로써 스트레 스 내성 고구마 품종을 선발하기 위해, 본 연구에서는 10 종의 고구마의 잎 disc에 산화스트레스 유도원인 methyl viologen (MV)을 처리하였다. MV 처리 후 각 고구마 품종의 이온전도도는 DPPH radical 소거활성과 높은 상관관계를 나타내었다. 본 연구 에서 낮은 이온전도도 값과 높은 DPPH radical 소거활성 및 전체 페놀함량을 나타낸 Yanshu 8, 신황미, 신자미 세 품종을 산화스트레스 내성 품종으로 선발할 수 있었다. 본 연구의 결과를 통해 DPPH radical 소거활성이 복합재 해내성 작물선발을 위한 좋은 실험방법임을 알 수 있었 으며, 산화스트레스 내성 고구마 품종들이 보인 MV에 대한 내성은 증가된 항산화 활성과 연관된 것임을 알 수 있었다.