무궁화 품종 '난파'의 효율적인 재분화 체계 확립

손지희,선현진,강홍규,서석철,이효연,Son, Ji-Hi,Sun, Hyeon-Jin,Kang, Hong-Gyu,Suh, Seok-Chul,Lee, Hyo-Yeon 한국식물생명공학회 2019 식물생명공학회지 Vol.46 No.4

Hibiscus syriacus L., the national flower of Korea, is a commonly grown ornamental species found in parks, gardens and along roadsides in Korea. This study sought to establish a plant regeneration system of H. syriacus 'Nanpa' using mature leaves as an explant. Sterilized mature leaf explants were cultured on modified MS medium with combinations of NAA and BAP at various concentrations for 6 weeks. Among the various media evaluated, modified MS media containing 0.46 mg/L NAA and 0.5 mg/L BAP (CI-1) or 0.92 mg/L NAA and 1 mg/L BAP (CI-4) were the most effective for callus formation. Whitish-yellow calluses were observed on CI-1 medium, while green calluses formed on CI-4 medium. The whitish-yellow callus derived from CI-1 medium showed a higher frequency of shoot induction than the green callus derived from CI-4 on modified MS medium containing 0.5 mg/L BAP. Among the various media evaluated in this study, modified MS medium containing 0.46 mg/L NAA and 0.5 mg/L BAP was the most optimal for shoot-forming callus production. Our findings show that mature leaves of H. syriacus 'Nanpa' can be used for in vitro plant regeneration, and the regeneration system described here may be a powerful tool for molecular breeding of H. syriacus 'Nanpa' in the future.

혹명나방저항성벼의 잡초화 및 유전자 이동 가능성

이인용(In-Yong Lee),박재읍(Jae-Eup Park),문병철(Beong-Chul Moon),서석철(Seok-Cheol Suh),신공식(Kong-Sik Shin),우미옥(Mi-Ok Woo),권순종(Soon-Jong Kweon) 韓國雜草學會 2009 Weed&Turfgrass Science Vol.29 No.1

혹명나방저항성벼(06’ : Event C7-1-9-1, ‘07년 Event C7-1-9-1-1, ’08년 Event C7-1-9-1-1-1)의 잡초화 및 유전자 이동 가능성을 조사하기 위하여 여러 가지 시험을 수행하였다. 토양 중에 매몰한 후 1개월 경과된 모든 종자는 100% 발아하였으나, 3개월 이후에는 모두 발아율이 0%이었다. 수확과정에서 탈립된 종자 중 자연노출조건에서 추청벼는 27% 발아한 반면에 GM벼는 2.7%, 낙동벼는 3.3% 발아 되어 월동조건에 따라 발아정도가 상이하였으나, 물에 떨어진 종자는 익년도에 발아가 되지 않았다. 비의도적으로 일출된 혹명나방저항성벼는 글리포세이트액제나 패라쾃디클로라이드액제와 같은 비선택성 제초제로 방제 가능하였다. 혹명나방저항성벼와 재배벼인 낙동벼 간의 유전자 이동여부는 거리별로 수확한 후 바스타액제 처리 결과, 근접거리가 가까운 벼에서 바스타에 생존하는 비율이 높아 화분교잡에 의한 유전자 이동 비율이 8.6~11.6%를 보였다 이러한 유전자 이동여부는 test kit를 이용하여 유전자 함유여부를 최종 확인할 수 있었다. 저항성벼와 잡초성벼간의 유전자 이동시험에서 바스타 처리시 생존하는 개체가 없었는데 이러한 결과는 출수기가 달랐기 때문으로 사료된다. 시험포장에 발생된 잡초는 일년생 및 다년생잡초가 고르게 분포되었으며, 혹명나방저항성벼와 인근 포장이 잡초발생 양상이 유사하였다. This study was carred out to investigate the possibility of weediness and gene flow from leaf-folder(Cnaphalocrocis medinalis) resistant rice (06’ : Event C7-1-9-1. ‘07 : C7-1-9-1-1, ’08 : C7-1-9-1-1-1). The leaf-folder resistant rice was germinated 100% at 1 month after bury into soil and was showed 0% after 3 month. The shattered rice seeds during harvest were germinated 27% in Chunchungbyeo, 2.7% in GM rice and 3.3% in Nakdongbyeo under the field condition. However, germination pattern was different according to overwinter condition. When GM rice was unintentional escape in outdoor of the leaf-folder resistant rice can be controlled with glyphosate and paraquat of non-selective herbicides. In order to investigate gene flow from the leaf-folder resistant rice, Nakdongbyeo and weedy rice were planted with difference distance. Degree of survival was higher at near planting Nakdongbyeo from the leaf-folder resistant rice. The detection of gene flow from the leaf-folder resistant rice was done using a lateral flow strip test kit. Gene of the leaf-folder resistant rice can be detected by lateral flow strip test. But showed no survival plant from weedy rice because of differential stage of heading. Weed flora in the culture field of leaf-folder resistant rice were very similar with culture field of non GM rice.

연구보문 : 형질전환체에서 도입유전자 구조와 메틸화가 유전자 발현에 미치는 영향

이연희 ( Yeon Hee Lee ),손성한 ( Seong Han Sohn ),서석철 ( Seok Chul Suh ),윤인선 ( In Sun Yoon ),김둘이 ( Dool Yi Kim ) 한국국제농업개발학회 2011 韓國國際農業開發學會誌 Vol.23 No.2

35S::hpt-35S::gus-mUbi1::bar 유전자로 형질전환된 벼에서 세대진전을 통한 유전자 구조 및 발현양상을 분석하였다. 1. 하이그로마이신 저항성을 나타낸 형질전환 벼(T0)에서 제초제 감수성을 나타낸 개체는 bar 유전자가 존재하지 않았거나 mUbi1 프로모터의 불완전한 삽입으로 인한 것을 알 수 있었다. GUS 발현은 도입 유전자의 copy 수에 따라 상당한 변이가 있었으며 3 copy 이상 도입된 형질전환체에서는 발현이 약하거나 silencing 현상이 일어났다. 2. 도입 유전자의 구조 및 상태를 알아보기 위하여 Hpa II와 Msp I 으로 genomic DNA를 절단 한 후 Southern 분석을 한 결과 여러 copy가 도입된 형질전환체에서 gus 및 35S 프로모터의 재배열 현상이 뚜렷하였다. 또한 일부 계통에서는 methylation 된 유전자를 확인하였고 demethylation 물질인 5-azaC 처리 후에 GUS 발현이 회복되었다. 3. T0에서 여러 copy의 유전자가 도입되어 발현이 없었던 형질전환체의 경우 후대 개체들에서 1 copy를 포함하고 유전자 발현이 정상적인 개체를 선발할 수 있었다. Transgene expression was analyzed in transgenic rice plants carrying multiple copies of TDNA(RB-35S::hpt-35S::gus-mUbi1::bar-LB) insertions. Only transgenic plants survived on the medium containing hygromycin were used for gus and bar gene expression. Herbicide susceptibility of transgenic lines was caused by incomplete integration of mUbi1::bar gene. Transgenic lines with more than three copies of T-DNA showed partial and complete silencing of gus transgene. In order to investigate the organization and methylation status of T-DNA, Southern blot analysis was carried out using two methylation sensitive enzymes, Hpa II and Msp I. Transgenic lines with multiple copies of T-DNA appeared to have some rearranged and methylated fragments of gus and 35S promoter, but not in transgenic lines with single copy. These results suggested that the methylation derived from these complicated structures of T-DNA induced high variable transgene expression among T2 and T3 progeny sublines. Therefore, in order to produce the GM crops with stable expression of target genes, the molecular characterization of T-DNA insertions should be carefully analyzed across the generation.

형질전환 가뭄저항성 벼 현미의 주요 영양성분 분석

이영택(Young-Tack Lee),이향미(Hyang-Mi Lee),안병옥(Byung-Ohg Ahn),조현석(Hyun-Suk Cho),서석철(Seok-Chul Suh) 한국식품영양과학회 2013 한국식품영양과학회지 Vol.42 No.5

본 연구는 국내에서 개발되어 내건성을 갖도록 형질전환된 가뭄저항성 벼(GM 벼)와 그 모종 벼인 일미벼(non-GM 벼)로부터 쌀(현미)의 일반성분, 지방산, 아미노산, 무기질, 비타민 함량을 분석하여 가뭄저항성 벼에서 주요 영양성분의 조성에 차이가 있는지를 비교, 조사하였다. 본 실험에 사용한 벼는 군위와 수원 두 지역에서 재배되었다. 가뭄저항성 쌀은 모종 쌀과 일반성분 함량이 유사하였으며 두 재배지역간 성분 차이가 없는 것으로 나타났다. GM 쌀의 지방산 조성은 non-GM 쌀과 전체적인 지방산 조성과 유사한 것으로 나타났다. GM 쌀의 아미노산 함량은 non-GM 쌀과 차이가 없었으나 non-GM 쌀 모종의 경우 두 재배지역간에 아미노산 함량에 다소간의 차이가 있어 같은 품종이라도 재배지역에 따라 차이를 줄 수 있는 것으로 나타났다. 가뭄저항성 쌀이 non-GM 쌀에 비해 무기질 함량이 약간 높은 수치로 측정되었지만 유의적인 차이는 없는 것으로 평가되었으며, 비타민 B1과 비타민 E 함량에도 별 차이가 없는 것으로 나타났다. This study compared the nutritional components (proximate components, fatty acids, amino acids, minerals and vitamins) between genetically modified (GM) drought-tolerant rice and a parental rice cultivar (Ilmibyeo) as a non-GM control. Both GM and non-GM rices were grown and harvested in two different locations, Gunwi and Suweon in Korea. Proximate components (moisture, starch, protein, lipid, and ash contents) were similar between the drought-tolerant GM rice and the conventional non-GM rice. There were no significant differences between the GM and non-GM rice in most of their nutrient compositions, despite minor locational differences of some amino acids and minerals. These results indicate that transgenic rice with a genetically improved resistance to drought is equivalent to the parental rice cultivar without major changes in its chemical contents.

유전자변형 β-carotene 강화 쌀의 생체 이용과 영양기능성 탐색

이영택(Young-Tack Lee),이경원(Kyung-Won Lee),성기승(Ki-Seung Seong),김성수(Sung-Soo Kim),이종석(Jong Seok Lee),이옥환(Ok-Hwan Lee),조현석(Hyun-Seok Cho),서석철(Seok-Chul Suh),한찬규(Chan-Kyu Han) 한국식품과학회 2014 한국식품과학회지 Vol.46 No.2

본 연구에서는 β-carotene 강화쌀의 생체이용율과 영양기능성을 모종쌀과 비교하였다. 실험동물은 수컷 Wistar 흰쥐를 사용하였고, Harlan 2018S-diet를 기본 식이로 하였다. 실험 식이는 낙동쌀(모종쌀), β-carotene 강화쌀(GM쌀) 및 Harlan 2018S-diet(대조군)으로 하였고, 실험군당 11마리씩 배정하였다. 실험식이에 함유된 전분 함량은 모종쌀과 GM쌀로 각각 30% 대체하였고, 펠렛식이로 재성형하여 4주 동안 급여하였다. 실험기간동안 GM쌀의 급여는 모종쌀과 비교시 흰쥐에게 식이섭취량이나 체중 증가와 같은 일반적인 성장에 부정적인 영향을 주지 않았다. 간, 신장, 비장, 체지방 등의 6개 장기의 무게를 측정한 결과 GM쌀은 모종쌀 식이 섭취군과 비교시 유의적인 차이가 없었다. 간지질중 총콜레스테롤(TC) 함량은 GM쌀 식이군이 모종쌀 식이군 보다 유의하게 낮았고, 분변지질(TC, TG) 농도 역시 GM쌀 식이군이 모종쌀 식이군에 비해 낮았다. 혈청생화학치와 혈구세포의 변화를 살펴보면 전반적으로 두 실험군(모종쌀, GM쌀) 간의 차이가 없었으나, 혈청지질 농도는 GM쌀 식이군이 모종쌀 식이군 보다 낮았고, 공복혈당은 GM쌀 식이군이 모종쌀 식이군 보다 통계적으로 유의하게 낮았다. 위의 결과들을 종합하면 GM쌀은 모종쌀에 비해 생체이용 측면에서 성장률과 장기무게 및 체지방 등에서 차이가 없었고, 영양기능 측면에서는 배변량을 증가시키고, 간과 분변 및 혈중 지질농도를 낮추며, 공복혈당치를 유의하게 감소시키는 것으로 나타났다. The purpose of this study was to investigate the bioavailability and nutritive functions of Nak-Dong rice or genetically modified β-carotene-biofortified rice (GM rice) in an experimental animal model. Wistar rats fed either GM rice or Nak-Dong rice did not show differences in bioavailability, growth, organ weights, or visceral fat, suggesting that the nutrient content of GM rice is compositionally equivalent to that of conventional Nak-Dong rice. In addition, GM rice showed improved nutritive function in terms of increased defecation, decreased lipids, and decreased blood glucose.

유전자변형 베타-카로틴 강화 쌀의 주요 영양성분 분석

이영택(Young-Tack Lee),김재광(Jae-Kwang Kim),하선화(Sun-Hwa Ha),조현석(Hyun-Seok Cho),서석철(Seok-Chul Suh) 한국식품영양과학회 2010 한국식품영양과학회지 Vol.39 No.1

본 연구는 국내에서 개발된 베타-카로틴 강화 유전자변형 벼(GM 벼)와 그 모종 벼인 낙동벼(non-GM 벼)로부터 쌀(현미, 백미)의 일반성분, 베타-카로틴, 지방산, 아미노산, 무기질 함량을 분석하여 유전자변형 쌀에서 주요 영양성분 조성에 차이가 있는지를 비교하기 위해 수행되었다. GM 쌀은 non-GM 모종 쌀과 일반성분 함량이 유사하였고 GM 쌀100 g당 약 0.2 ㎎의 베타-카로틴을 함유하는 것으로 분석되었다. GM 쌀의 지방산 조성은 oleic acid, linoleic acid, palmitic acid가 지방산 전체의 94% 이상으로 거의 대부분을 차지하고 있었으며 non-GM 쌀과 전체적인 지방산 조성이 유사한 것으로 나타났다. GM 쌀의 아미노산은 Asp>Arg>Leu>Ala>Ser>Val 순으로 그 함량이 높았고 무기질 함량은 P>K>Mg>Na>Ca>Zn>Fe의 순이었으며, non-GM 쌀에 비해 대부분의 아미노산과 무기질 함량이 약간 높은 수치로 측정되었지만 유의적인 차이는 없는 것으로 평가되었다. 베타-카로틴 강화 유전자변형 쌀은 의도한 바의 베타-카로틴이 쌀의 종실에 생합성 됨과 함께 쌀의 일반성분, 지방산, 아미노산 및 무기질 함량에는 별 다른 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. This study was conducted to analyze nutrient composition of a genetically modified β-carotene biofortified rice (GM rice), developed by the Rural Development Admistration in Korea. The nutritional constituents of GM rice were compared with those of the parental rice cultivar 'Nakdong' as a non-GM control to access nutritional equivalence. Proximate components (moisture, starch, protein, lipid, and ash) of the GM rice were similar to those of the conventional non-GM rice. β-Carotene contents of GM brown and milled rice were 2.35, 2.03 ㎍/g (d.b.), respectively. There were no significant differences between the GM and non-GM rice with respect to most of their nutrient composition, despite minor differences in most amino acids and minerals. This result demonstrated that the nutritional composition of this GM rice would be equivalent to that of the parental non-GM rice without major changes in its chemical contents.

가열조리가 프로비타민 A 강화 쌀의 영양성분에 미치는 영향

이영택(Young-Tack Lee),김미현(Mi-Hyun Kim),임지순(Ji-Soon Im),김재광(Jae-Kwang Kim),하선화(Sun-Hwa Ha),이시명(Si-Myung Lee),권순종(Soon-Jong Kweon),서석철(Seok-Chul Suh) 한국식품과학회 2011 한국식품과학회지 Vol.43 No.6

국내에서 개발된 유전자변형 프로비타민 A 강화 벼로부터 얻은 쌀을 열탕 또는 증자/볶음처리 방법에 의해 가열조리 했을 때 프로비타민 A 강화 쌀의 주요 영양성분 조성 및 함량에 미치는 영향을 조사하였다. 프로비타민 A 강화 쌀의 일반성분 함량은 모품종 쌀인 낙동 쌀과 유사하였으며 밥 형태로의 열탕처리에 의해 별 차이가 없었으나 증자/볶음 처리에 의해서는 다소 감소하는 결과를 주었다. 프로비타민 A 강화 쌀의 지방산으로 oleic acid, linoleic acid, palmitic acid가 대부분을 차지하고 있었으며 가열조리에 따른 지방산 조성에는 차이가 없는 것으로 나타났다. 열탕 처리에 의해 가열조리한 프로비타민 A 강화 쌀은 아미노산 조성 및 함량에 차이가 없었으나 증자/볶음 처리는 대부분의 아미노산 함량을 약간 감소시켰다. 열탕처리에 의해 가열조리한 프로비타민 A 강화 쌀은 전체적으로 무기질 함량에 큰 차이가 없었으나 증자/볶음처리에 의해 변화가 큰 것으로 나타났다. 프로비타민 A강화 쌀의 총 카로티노이드 함량은 원곡의 1.28 ㎍/g에서 열탕조리 후 0.76 ㎍/g으로 감소하였으며 증자 및 볶음처리는 0.40 ㎍/g으로 원곡의 약 30% 수준으로 현저한 감소를 초래하였다. 따라서 프로비타민 A 강화 쌀의 조리가공시 가열방법 및 열처리 정도는 카로티노이드를 포함한 영양성분의 손실을 최소화하기 위해 고려해야할 중요한 요소인 것으로 제시되었다. This study was conducted to investigate the effects of different cooking methods on the nutrient composition of genetically modified (GM) provitamin A(PA)-biofortified rice. PA-biofortified rice was subjected to different cooking methods, namely boiling and a soaking, steaming and roasting process. The proximate components (starch, protein, lipid and ash) of raw PA-biofortified rice were similar to those found in the parental non-GM rice, and were not significantly affected by a conventional boiling treatment. When compared with raw rice, boiled PA-biofortified rice showed a similar nutrient composition, despite a slight reduction in a majority of its amino acid contents. However, the PA-biofortified rice that underwent the soaking/steaming/roasting process exhibited a significant reduction in a majority of its amino acids and mineral contents. This procedure also led to a significant reduction in carotenoid contents. The overall results of this study demonstrate that using a conventional boiling method for PA-biofortified rice retains nutrients better than a soaking/steaming/roasting method.