들잔디로부터 β-1,3-glucanase 유전자의 클로닝 및 특성분석

강소미,강홍규,선현진,양대화,권용익,고석민,이효연,Kang, So-Mi,Kang, Hong-Gyu,Sun, Hyeon-Jin,Yang, Dae-Hwa,Kwon, Yong-Ik,Ko, Suk-Min,Lee, Hyo-Yeon 한국식물생명공학회 2016 식물생명공학회지 Vol.43 No.4

한국형 잔디에서는 다른 병에 비해 진전 속도가 빠르고 주로 뿌리에서부터 발병하여 잔디를 고사시키고 발병 후 구제하기 매우 어려운 라이족토니아잎마름병(라지패취)이 큰 문제로 대두되고 있다. 라이족토니아잎마름병(라지패취)은 Rhizoctonia solani AG2-2 (IV)병원균에 의해 발생하는데, 이 병원균에 강한 내병성 들잔디를 개발하기 위해 식물방어반응에 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 PR-Protein 중 하나인 ${\beta}-1,3-glucanase$를 들잔디로부터 클로닝 하였다. ${\beta}-1,3-glucanase$는 바이러스나 균의 감염으로 인해 식물조직이 과민반응을 일으킬 때 세포내에서 생성되고 세포 외로 분비되어 세포 사이 공간에서 주로 병원균 저항성기능을 하는 것으로 알려져 있다. ${\beta}-1,3-glucanase$ 단자엽식물 중 내병성에 대한 연구가 되어있는 옥수수, 밀, 보리, 벼의 염기서열에서 공통으로 보존되어 있는 부분을 이용해 degenerate PCR을 수행하고 얻어낸 sequence를 통해 Full-length의 cDNA를 클로닝 하였다. E.coli overexpression을 수행하여 목표 단백질을 대량 정제하여 in vitro 활성 측정 및 항균테스트를 진행하였다. 또한, ZjGlu1 유전자의 기능을 해석하기 위해 각각의 유전자를 도입한 식물형질전환용 벡터를 제작하여 잔디 형질전환체 제작을 하였다. ZjGlu1 단백질을 이용하여 9개의 균주에 대해 항균활성 테스트를 진행 한 결과 R. cerealis, F. culmorum, R.solani AG-1 (1B), T. atroviride 에서 항균활성을 보였으며, 형질전환체를 이용해 18s 유전자의 발현량을 상대로 한 각 유전자의 기관별 발현량은 크게 차이없이 모든기관에 발현되는 것을 확인할 수 있었다. Rhizoctonia leaf blight (large patch) has become a serious problem in Korean lawn grass, which is extremely hard to treat and develops mostly from the roots of lawn grass to wither it away. Rhizoctonia leaf blight (large patch) is caused by Rhizoctonia solani AG2-2 (IV). To develop zoysia japonica with strong disease tolerance against this pathogenic bacterium, ${\beta}-1,3-glucanase$ was cloned from zoysia japonica, which is one of the PR-Proteins known to play a critical role in plant defense reaction. ${\beta}-1,3-glucanase$ is known to be generated within the cells when plant tissues have a hypersensitive reaction due to virus or bacterium infection and secreted outside the cells to play mainly the function of resistance against pathogenic bacteria in the space between the cells. This study utilized the commonly preserved part in the sequence of corn, wheat, barley, and rice which had been researched for their disease tolerance among the ${\beta}-1,3-glucanase$ monocotyledonous plants. Based on the part, degenerate PCR was performed to find out the sequence and full-length cDNA was cloned. E.coli over-expression was conducted in this study to mass purify target protein and implement in vitro activation measurement and antibacterial test. In addition, to interpret the functions of ZjGlu1 gene, each gene-incorporating plant transformation vectors were produced to make lawn grass transformant. Based on ZjGlu1 protein, antibacterial activity test was conducted on 9 strains. As a result, R. cerealis, F. culmorum, R.solani AG-1 (1B), and T. atroviride were found to have antibacterial activity. The gene-specific expression amount in each organ showed no huge difference in the organs based upon the transformant and against 18s gene expression amount.

다양한 스트레스에 유도되는 들잔디 ZjWRKY3, ZjWRKY7의 분석

김우남,송인자,강홍규,선현진,양대화,이용억,권용익,이효연,Kim, Woo-Nam,Song, In-Ja,Kang, Hong-Gyu,Sun, Hyeon-Jin,Yang, Dae-Hwa,Lee, Yong-Eok,Kwon, Yong-Ik,Lee, Hyo-Yeon 한국식물생명공학회 2017 식물생명공학회지 Vol.44 No.3

식용작물, 사료, 잔디를 포함하는 모든 작물은 건조, 염, 저온, 고온 등의 여러 가지 환경스트레스의 영향을 빈번히 받기 때문에 작물의 생산성이 떨어지게 된다. 식물은 환경스트레스 상황에서 스스로 벗어날 수 없다. 따라서 식물은 환경 스트레스를 극복하는 방향으로 진화하였다. ARF, ABI3, NAC, HSF, WRKY 같은 환경 스트레스에 반응하는 유전자들이 식물에서 보고되었다. 이 유전자들은 환경스트레스에 반응하는 전사인자로, 식물의 스트레스반응 경로에 연관되어 있다. OsWRKY76의 경우에는 저온 및 병원균에 대한 내성을 증가시켰고, AtWRKY28 의 경우 여러 가지 환경스트레스에 관련이 있는 것으로 보고되었다. 들잔디는 정원이나 골프코스에서 가장 흔하게 사용되는 잔디이다. 하지만 들잔디에서는 아직 WRKY 유전자가 알려지지 않았다. 본 연구에서는 들잔디로부터 1개의 WRKY domain을 포함하는 ZjWRKY3, ZjWRKY7 를 분리하였다. ZjWRKY3과 ZjWRKY7은 저온, 건조, 염 스트레스에 발현이 증가하였다. 들잔디의 갈색퍼짐병을 일으키는 R. solani의 감염이 ZjWRKY3과 ZjWRKY7의 발현을 증가시켰다. 또한 ZjWRKY3, ZjWRKY7이 Zjchi 유전자 promoter의 W-box에 결합하여 전사를 조절한다는 사실을 확인 하였다. 따라서 ZjWRKY3, ZjWRKY7 유전자는 전사인자로서 환경스트레스 및 병원균 관련 하위 유전자들을 조절할 것으로 예상된다. Many crops including cereals, tuber crops, feeds, and turf grasses are often damaged by various environmental stresses such as drought, salt, cold, and high temperature, causing the reduction of their productivity. Plants are sessile and cannot escape from environmental stresses. Thus, plants evolve in the direction of overcoming the environmental stresses. Some plant genes such as ARF, ABI3, NAC, HSF, and WRKY are known to respond to environmental stresses as they transcriptionally regulate the stress response pathways. For example, the OsWRKY76 gene contributes to the enhanced resistance to low temperatures and pathogenic infections. The AtWRKY28 also plays a role in environmental stresses. Zoysiagrass (Zoysia japonica Steud.) is popularly grown for gardens and golf courses. However, the function of the WRKY gene, another environmental stress-related gene, is not known in zoysiagrass. In this study, the ZjWRKY3 and ZjWRKY7 genes with one shared WRKY domain have been isolated in zoysiagrass. The expression of these genes increased in response to low temperature, drought, and salt stresses. Furthermore, the infection of the brown patch-causing Rhozoctonia solani induced the expression of ZjWRKY3 and ZjWRKY7. The corresponding proteins bind to the W-box of the Zjchi promoter, possibly regulating their transcriptions. The researchers suggest that the ZjWRKY3 and ZjWRKY7 genes transcriptionally regulate abiotic and biotic stress related downstream genes.

연구실 안전관리 현황 및 정책 추진방향

정승필(Seong-Pil Chung),황동규(Dong-Kyu Hwang),이현주(Hyun-Ju Lee),권용익(Yong-Ik Kwon),전형준(Hyung-Jun Jeon),홍진혁(Jin-Hyuk Hong),이황원(Hwang-Won Lee),노영희(Young-Hee Roh) 한국가스학회 2021 한국가스학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.5

FT-IR스펙트럼 데이터의 다변량통계분석 기반 들잔디와 갯잔디의 대사체 수준 신속 식별 체계

양대화,안명숙,정옥철,송인자,고석민,전예인,강홍규,선현진,권용익,김석원,이효연,Yang, Dae-Hwa,Ahn, Myung Suk,Jeong, Ok-Cheol,Song, In-Ja,Ko, Suk-Min,Jeon, Ye-In,Kang, Hong-Gyu,Sun, Hyeon-Jin,Kwon, Yong-Ik,Kim, Suk Weon,Lee, Hyo-Yeon 한국식물생명공학회 2016 식물생명공학회지 Vol.43 No.2

본 연구에서는 FT-IR 스펙트럼 분석을 통해 한국에서 자생하는 Zoysia 속인 들잔디(Zoysia japonica)와 갯잔디(Zoysia sinica)의 전세포추출 시료로부터 대사체 수준에서 신속한 식별체계를 확립하고자 하였다. 이를 위해 기준라인으로 분자마커를 이용해 동정이 완료된 들잔디와 갯잔디 시료를 FT-IR 분석에 사용하였으며, 제주도와 전라도에서 수집된 미동정 잔디들을 기준라인과 비교분석하기 위해 FT-IR 분석에 사용하였다. 기준라인 들잔디와 갯잔디 시료로부터 확보된 FT-IR 스펙트럼 데이터의 PCA (principal component analysis)와 PLS-DA (partial least square discriminant analysis) 분석 결과 각 기준라인은 들잔디 및 갯잔디 종에 따라 뚜렷하게 식별되었다. 들잔디와 갯잔디 시료 사이에서 가장 큰 PC loading value값을 보인 부위는 $1,100{\sim}950cm^{-1}$였다. 이 부위는 carbohydrates 계열의 화합물들의 질적, 양적 정보를 반영하는 부위로 이 계열의 화합물의 양적, 질적 차이가 들잔디, 갯잔디의 대사체 수준 구분에 중요한 역할을 하고 있음을 알 수 있었다. 기준라인 들잔디와 갯잔디 시료집단에 미동정된 잔디 시료 집단을 추가하여 PCA와 PLS-DA 분석한 결과, 일차적으로 들잔디와 갯잔디로 구분이 이루어졌으며 미동정 집단은 모두 들잔디 그룹내에 분포하였다. 특히, HCA (hierarchical clustering analysis) dendrogram 분석 결과에서 동정 및 미동정 들잔디 시료들은 모두 수집지 특성에 따라 국내 국립공원의 고산지대와 국내 섬지역 해안가의 저지대로 별도의 소그룹을 형성하였다. 따라서, 본 연구 결과에서 확립된 FT-IR 스펙트럼 분석법은 한국 전역에 자생하는 들잔디와 갯잔디의 신속한 종 식별뿐만 아니라 수집 지역의 특성에 따라 대사체 수준에서의 유연관계를 규명하는데 활용 가능할 것으로 기대된다. This study aims to establish a system for the rapid discrimination of Zoysia species using metabolite fingerprinting of FT-IR spectroscopy combined with multivariate analysis. Whole cell extracts from leaves of 19 identified Zoysia japonica, 6 identified Zoysia sinica, and 38 different unidentified Zoysia species were subjected to Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). PCA (principle component analysis) and PLS-DA (partial least square discriminant analysis) from FT-IR spectral data successfully divided the 25 identified turf grasses into two groups, representing good agreement with species identification using molecular markers. PC (principal component) loading values show that the $1,100{\sim}950cm^{-1}$ region of the FT-IR spectra are important for the discrimination of Zoysia species. A dendrogram based on hierarchical clustering analysis (HCA) from the PCA and PLS-DA data of turf grasses showed that turf grass samples were divided into Zoysia japonica and Zoysia sinica in a species-dependent manner. PCA and PLS-DA from FT-IR spectral data of Zoysia species identified and unidentified by molecular markers successfully divided the 49 turf grasses into Z. japonica and Z. sinica. In particular, PLS-DA and the HCA dendrogram could mostly discriminate the 47 Z. japonica grasses into two groups depending on their origins (mountainous areas and island area). Considering these results, we suggest that FT-IR fingerprinting combined with multivariate analysis could be applied to discriminate between Zoysia species as well as their geographical origins of various Zoysia species.

혈복증을 동반한 간아세포종

김욱환(Wook Hwan Kim),명나혜(Na Hye Myeong),강용익(Yong Ik Kang),권수인(Soo In Kwon) 대한소화기학회 1994 대한소화기학회지 Vol.26 No.1

Hepatoblastoma is the most common prirnary malignancy of the liver in children, occurring rnost frequently in infant younger than 2 years of age, however, massive hemoperitoneurn caused by spontaneous rupture of a hepatoblastoma is rare. Authours experienced a case of hemoperitoneum caused by spontaneous rupture of hepatoblastoma in a 42 month old male patient, who complained of abdominal pain.(Korean J Gastroentero11994; 26: 197 199)

웅성불임 및 왜성형질의 제초제저항성 들잔디(zoysia japonica Steud.)의 판별기술 개발

이범규(Bum kyu Lee),강홍규(Hong-Gyu Kang),라누리(Nu ri Ra),선현진(Hyeon-Jin Sun),권용익(Yong-Ik Kwon),송인자(In-Ja Song),김창기(Chang-Gi Kim),류태훈(Tae-Hun Ryu),박기웅(Kee Woong Park),이효연(Hyo-Yeon Lee) 충남대학교 농업과학연구소 2014 농업과학연구 Vol.41 No.3

The cultivation area and use of genetically modified (GM) crops have been increased continuously over the world. Concerns about the potential risks of GM crops are also increasing. Safe management for the development and production of GM crops is required according to Living Modified Organism Act in Korea. Planning about the methods, duration, and frequency of environmental monitoring is also required for commercial use of GM crops. GM Zoysia japonica Steud. (event name: JG21) expressing resistance to glufosinate-ammonium has been generated previously. By using gamma ray treatment to JG21 we also developed male sterility and dwarf Z. japonica (event name: JG21-MS). The objective of this study was to establish the monitoring system for environment release of JG21-MS. In this study we extracted RNA from JG21 and JG21-MS and conducted RAPD (random amplified polymorphic DNA) method to distinguish JG21 and JG21-MS.

왜성 들잔디 신품종 ‘한라그린2’의 개발

송인자(In-Ja Song),선현진(Hyeon-Jin Sun),정옥철(Ok-Cheol Jeong),양대화(Dae-Hwa Yang),진일두(Il-Doo Jin),강홍규(Hong-Gyu Kang),고석민(Suk-Min Ko),권용익(Yong-Ik Kwon),배태웅(Tae-Woong Bae),송필순(Pill-Soon Song),이효연(Hyo-Yeon Lee) 한국육종학회 2017 한국육종학회지 Vol.49 No.1

This study was carried out to develop new zoysiagrass (Zoysia japonica Steud.) cultivar ‘Halla Green 2’ (Grant number: No. 118). To develop a zoysiagrass cultivar with dwarfism by using the mutation breeding method, the wild type control Gosan plants were irradiated using a 30 Gy gamma ray source in 2010. Dwarf mutants were selected from the mutated grasses in successive generations. Dwarf mutant lines were identified and a new zoysiagrass variety Halla Green 2 was developed. The plant height of Halla Green 2 was 3.4 and 1.8 times lower than that of Gosan and Zenith, respectively. This cultivar has dwarf characteristics such as shorter sheath, shorter leaf blade, shorter flag leaf, and shorter third internode of stolon compared to those of Gosan and Zenith. Additionally, the sheaths and leaf blades color of Gosan, Zenith and Halla Green 2 were all light green, whereas their stolons were purple, yellow-green and yellow green, respectively. Trichomes(hairs) were visible on both adaxial and abaxial surfaces of the Gosan leaves, whereas only on the adaxial side of the Zenith and Halla Green 2 leaves. The Halla Green 2 grass showed distinguishable morphological traits compared to those of wild type Gosan and Zenith.

ITS 염기서열 분석 및 CAPS를 이용한 조이시아 속(Zoysia) 들잔디와 갯잔디의 구별

홍민지(Min-Ji Hong),양대화(Dae-Hwa Yang),정옥철(Ok-Cheol Jeong),김양지(Yang-Ji Kim),박미영(Mi-Young Park),강홍규(Hong-Gyu Kang),선현진(Hyeon-Jin Sun),권용익(Yong-Ik Kwon),박신영(Shin-Young Park),양바오로(Paul Yang),송필순(Pill-Soon So 한국원예학회 2017 원예과학기술지 Vol.35 No.3

Zoysia 속 잔디는 학교운동장 및 공원, 골프장, 스포츠경기장과 같이 다양한 장소에 식재되고 있는 중요한 잔디이다. 해안가에서 자생하는 Zoysia 속 들잔디와 갯잔디는 외부 형태적 특성이 유사하여 외부 형태적 분류 뿐 만 아니라 분자생물학적 분류도 필요하다. 본 연구에서는 nrDNA ̵ ITS(Internal Transcribed Spacer)의 DNA 바코드 분석을 통해서 자생하는 들잔디와 갯잔디의 분자생물학적 신속한 분류체계를 확립하고자 하였다. 이를 위해 난지형 잔디인 Zoysia 속 들잔디(Z. japonica) 및 갯잔디(Z. sinica)와 한지형 대표 잔디인 크리핑 벤트그라스(A. stolonifera) 및 켄터키 블루그라스(P. pratensis)의 nrDNA - ITS 염기서열을 확보하였다. 확보된 들잔디및 갯잔디, 크리핑 벤트그라스, 켄터키 블루그라스의 ITS 염기서열 전체 구간은 각 686bp와 687bp, 683bp, 681bp으로 확인되었으며, nrDNA - ITS 내부 염기서열구간 분석 결과, ITS1의 크기는 248 ̵ 249bp, ITS2는 270 - 274bp, 5.8S rDNA는 163 - 164bp의 차이로, 각 4종의 잔디가 ITS 염기서열을 이용하여 식별되었다. 특히, 들잔디와 갯잔디 nrDNA-ITS 염기서열은 19 염기(2.8%) 차이를 나타냈으며, ITS1과 ITS2의 G + C 함량은 55.4 ̵ 63.3% 임을 확인하였다. 이러한 들잔디와 갯잔디의 ITS 염기서열 차이를 바탕으로 CAPS 마커로 전환하여 대조구 및 수집된 자생 Zoysia 속 잔디 영양체 62개체를 분석한 결과, 외부형태학적 분류법으로 들잔디 개체, 갯잔디 개체로 동정되었지만, ITS CAPS 마커를 이용한 분자생물학적 분류법으로 들잔디 36개체와 갯잔디 22개체 뿐만 아니라 들잔디와 갯잔디간의 자연교배종 4개체도 식별하였다. 이상의 결과에서 들잔디와 갯잔디는 ITS 염기서열 및 ITS 기반 CAPS를 통하여 식별할 수 있을 것으로 판단된다. Zoysiagrasses are important turf plants used for school playgrounds, parks, golf courses, and sports fields. The two most popular zoysiagrass species are Zoysia japonica and Zoysia sinica. These are widely distributed across different growing zones and are morphologically distinguishable from each other; however, it is phenotypically difficult to differentiate those that grow along the coastal line from those in beach area habitats. A combination of morphological and molecular approaches is desirable to efficiently identify these two plant cultivars. In this study, we used a rapid identification system based on DNA barcoding of the nrDNA-internal transcribed spacer (ITS) regions. The nrDNA-ITS regions of ITS1, 5.8S nrDNA, and ITS2 from Z. japonica , Z. sinica , Agrostis stolonifera , and Poa pratensis were DNA barcoded to classify these grasses according to their molecular identities. The nrDNA-ITS sequences of these species were found at 686 bp, 687 bp, 683 bp, and 681 bp, respectively. The size of ITS1 ranged from 248 to 249 bp, while ITS2 ranged from 270 to 274 bp. The 5.8S coding region ranged from 163 - 164bp. Between Z. japonica and Z. sinica , nineteen (2.8%) nucleotide sites were variable, and the G+C content of the ITS region ranged from 55.4 to 63.3%. Substitutions and insert/deletion (indel) sites in the nrDNA-ITS sequence of Z. japonica and Z. sinica were converted to cleaved amplified polymorphic sequence (CAPS) markers, and applied to the Zoysia grasses sampled to verify the presence of these markers. Among the 62 control and collected grass samples, we classified three groups: 36 Z. japonica , 22 Z. sinica , and 4 Z. japonica /Z. sinica hybrids. Morphological classification revealed only two groups; Z. japonica and Z. sinica . Our results suggest that used of the nrDNA-ITS barcode region and CAPS markers can be used to distinguish between Z. japonica and Z. sinica at the species level.

감자 주요 품종의 괴경 부위, 저장기간별 글리코알칼로이드(glycoalkaloid) 함량

김율호(Yul-Ho Kim),김금희(Guem Hee Kim),지혜림(Hye Rim Ji),이유영(Yu-Young Lee),박향미(Hyang-Mi Park),권오근(Oh-Keun Kwon),김수정(Su Jeong Kim),손황배(Whang-Bae Sohn),진용익(Yong-Ik Jin),홍수영(Su-Young Hong),남정환(Jeong-Hwan Nam),권 한국육종학회 2014 한국육종학회지 Vol.46 No.3

Potato glycoalkaloids (PGAs) are potentially toxic to humans at high levels, and current safety regulations have recommended that PGAs content in tubers of potato cultivars should not exceed 20 mg/100gFW. Accordingly, it is important to determine the PGAs composition and level on potato cultivars for food safety and the breeding for new cultivars with low levels of PGAs. The main aim of this study was to evaluate α-chaconine, α-solanine, and total PGAs content in the peel and cortex portions in four recent cultivars (‘Haryoung’, ‘Goun’, ‘Hongyoung’ and ‘Jayoung’), released by Highland Agriculture Research Center, together with ‘Superior’ and ‘Atlantic’. The total PGAs ranged from 16.5 to 47.7 mg/100gFW. The α-solanine/α-chaconine ratio was 1:3.2 (‘Jayoung’), 1:3.5 (‘Hongyoung’) and 1:2 (‘Superior’), whereas α-solanine was not detected in ‘Goun’, ‘Atlantic’ and ‘Hongyoung’ under the analytical condition of this experiment. 75-94% of total PGAs was existed in the peel part of all cultivars. We selected two cultivars (‘Atlantic’ and ‘Goun’) showing lower PGAs content in the cortex part. During storage at 4°C, total PGAs content fluctuated widely in early stage of storage and stabilized gradually over time in ‘Hongyoung’, ‘Superior’ and ‘Jayoung’. Thus, through the selection of cultivars and storage conditions, these results will provide consumers and breeders with fundamental information about the content of PGAs in Korea major cultivars.

복강경 충수 절제술과 개복 충수 절제술의 비교 연구

권수인,강용익 世宗醫學硏究所 1993 世宗醫學 Vol.10 No.2