유전자변형 콩의 검정법

손성한,정순일,윤문섭,김태산,박용환,김영미,Sohn, Seong-Han,Jeong, Soon-Il,Yoon, Mun-Sup,Kim, Tae-San,Park, Yong-Hwan,Kim, Young-Mi 한국응용생명화학회 2002 한국농화학회지 Vol.45 No.4

우리나라의 유전자변형농산물 의무 표시제가 시행됨에 따라 수입 유전자변형농산물 중 유전자변형 콩의 혼입유무를 판별할 수 있는 검정기술 개발이 요구되고 있다. 근사미(glyphosate)제초제에 저항성을 나타내는 토양미생물인 Agrobacterium CP4 유래의 5-enolpyruvyl shikimate-3-phosphate synthase(EPSPS) 유전자의 도입여부를 PCR로 진단할 수 있는 특이프라이머를 제작하여 제초제저항성 콩(Roundup Ready Soybean, RRS)을 검정할 수 있는 PCR조건을 확립하였으며 콩의 내재유전자인 lectin유전자와 RRS특이 프라이머를 이용하여 duplex PCR에 의한 제초제저항성 콩의 검정법을 확립하였다. 또한 수입 콩 및 콩나물에 대하여 근사미 제초제 처리로 저항성 개체를 판별하는 생물검정법도 확립하여 저항성 개체의 잎에서 분리한 genomic DNA에 대하여 EPSPS특이 프라이머를 이용하여 분석한 결과 RRS특이적인 PCR밴드를 확인하였다. 또한 수입 콩의 백립중과 종실의 제색을 고려할 때 단일품종이 아닌 여러 품종이 혼합되어 있음을 확인하였다. Along with the worldwide rapid increase of the cultivation area and commercial production of genetically modified (GM) crops, the amount of GM grains imported to Korea has also been increasing. Roundup-Ready soybean (RRS) was introduced with 5-enolpyruvyl shikimate-3-photphate synthase (EPSPS) gene derived from Agrobacterium CP4 to confer the resistance to herbicide, glyphosate. In this study, we tried to develop PCR-based analytical method to detection the presence of RRS among non-GM soybeans. In order to detect RRS specifically, oligonucleotide primers were specifically designed based on the nucleotide sequence of EPSPS transgene. Qualitative PCR method was established and its specificity and accuracy were confirmed by analysing the nucleotide sequence of PCR DNA fragments. Bioassay was also conducted by spraying glyphosate at seedling stage. Survived individuals showed obvious resistance to Roundup Ready, however all of non-GM seedlings died in two weeks after spray. Conclusively, the highly selective detection systems for RRS were successfully established by both PCR using specific primers to EPSPS transgene and bioassay using the herbicide resistance of RRS. In addition to, the imported soybean showed to be mixed to several varieties regarding to 100-seed weight and hilum color.

유전체 시대에 반수체 육종의 재발견

이슬기,김정선,강상호,손성한,원소윤,Lee, Seulki,Kim, Jung Sun,Kang, Sang-Ho,Sohn, Seong-Han,Won, So Youn 한국식물생명공학회 2016 식물생명공학회지 Vol.43 No.1

DNA 염기서열 분석기술의 진보는 많은 근본적인 생명현상을 이해하는데 기여해왔다. 유례없는 저비용에 염기서열을 대량으로 분석을 할 수 있게 되어 단일 규모의 실험실에서도 관심이 있는 종의 신규유전체를 해독할 수 있다. 게다가 유전집단의 전체 염기서열을 편향되지 않은 채 분석하여 무수한 분자마커를 발굴할 수 있게 됨에 따라 집단유전학 연구도 두드러지게 가속화되어 왔다. 그러나 식물의 유전체가 이형접합성, 반복염기서열, 배수성과 같은 복잡한 특성이 있다는 것을 고려해 볼 때 기술이 매우 빠르게 진화함에 따라 적절한 개체 혹은 집단을 확보하는 것이 식물 연구에서 주요한 문제가 되었다. 이러한 난제는 오래되었지만 매우 효율적인 기술인 반수체 육성을 통하여 극복될 수 있을 것이다. 정상적인 개체가 갖는 염색체의 절반을 보유하는 반수체 식물은 주로 자방이나 화분과 같은 배우체 세포를 배양함으로써 빠르게 구축될 수 있다. 뒤이은 반수체 식물의 염색체 배수화는 완벽한 동형접합성을 보이는 안정된 배가반수체를 만든다. 본 논문에서는 반수체 식물을 육성하고 판별하기 위한 고전적인 방법론을 요약할 것이다. 게다가 동원체의 히스톤을 후성적으로 조절함으로써 반수체를 유도하는 방법을 설명할 것이다. 마지막으로, 유전체 시대에 반수체 식물의 활용 방안을 유전체 해독과 집단 유전학의 측면에서 논의할 것이다. Advances in DNA sequencing technologies have contributed to revolutionary understanding of many fundamental biological processes. With unprecedented cost-effective and high-throughput sequencing, a single laboratory can afford to de novo sequence the whole genome for species of interest. In addition, population genetic studies have been remarkably accelerated by numerous molecular markers identified from unbiased genome-wide sequences of population samples. As sequencing technologies have evolved very rapidly, acquiring appropriate individual plants or populations is a major bottleneck in plant research considering the complex nature of plant genome, such as heterozygosity, repetitiveness, and polyploidy. This challenge could be overcome by the old but effective method known as haploid induction. Haploid plants containing half of their sporophytic chromosomes can be rapidly generated mainly by culturing gametophytic cells such as ovules or pollens. Subsequent chromosome doubling in haploid plants can generate stable doubled haploid (DH) with perfect homozygosity. Here, classical methodology to generate and identify haploid plants or DH are summarized. In addition, haploid induction by epigenetic regulation of centromeric histone is explained. Furthermore, the utilization of haploid plant in the genomics era is discussed in the aspect of genome sequencing project and population genetic studies.

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.

배추 aliphatic glucosinolate 생합성관련 유전자의 발현 및 기능분석

박범석(Beom-Seok Park),손성한(Seong-Han Sohn),문정환(Jeong-Hwan Mun),진민아(Mina Jin),서미숙(Mi-Suk Seo) 한국원예학회 2011 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2011 No.5

유전자변형 콩의 검정법

김영미 ( Young Mi Kim ),손성한 ( Seong Han Sohn ),정순일 ( Soon Il Jeong ),윤문섭 ( Mun Sup Yoon ),김태산 ( Tae San Kim ),박용환 ( Yong Hwan Park ) 한국응용생명화학회 2002 Applied Biological Chemistry (Appl Biol Chem) Vol.45 No.4

Along with the worldwide rapid increase of the cultiation area and commercial production of genetically modified (GM) crops, the amount of Gm grains imported to Korea has also been increasing. Roundup-Ready soybean (RRS) was introduced with 5-enolpyruvyl shikimate-3-phosphate synthase (EPSPS) gene derived from Agrobacterium CP4 to confer the resistance to herbicide, glyphosate. In this study, we tried to develop PCR-based analytical method to detection the presence of RRS among non-GM soybeans. In order to detect RRS specifically, oligonucleotide primers were specifically designed based on the nucleotide sequence of E{S{S transgene. Qualitative PCR method was established and its specificity and accuracy were confirmed by analysing the nucleotide sequence of PCR DNA fragments. Bioassay was also conductted by spraying glyphosate at seedling stage. Survived individuals showed obvious resistance to Roundup Ready, however all of non-GM seedlings died in two weeks after spray. Conclusively, the highly selective detection systems for RRS were successfully established by both PCR using specific primers to EPSPS transgene and bioassay using the herbicide resistance of RRS. In addition to, the imported soybean showed to be mixed to several varieties regarding to 100-seed weight and hilum color.

국화 유전체 연구의 동향

원소윤,김정선,강상호,손성한,Won, So Youn,Kim, Jung Sun,Kang, Sang-Ho,Sohn, Seong-Han 한국식물생명공학회 2016 식물생명공학회지 Vol.43 No.3

국화는 관상용, 약용으로 활용되는 주요한 화훼 작물중의 하나이다. 국화의 육종 프로그램은 다양한 품종의 개발에 기여하였으나, 다른 주요한 식량, 채소작물에서 보여졌듯이 전통적인 표현형 기반의 품종선발에서 분자표지를 활용한 선발로 진일보할 필요가 있다. 이러한 분자육종은 유전학, 분자생물학, 최근에는 유전체 연구로 규명된 형질연관 분자표지에 의존한다. 그러나 자가불화합성, 자식약세, 이질육배체, 이형접합성, 거대한 유전체와 같은 국화의 생식적, 유전적, 유전체의 특성으로 인하여 이러한 연구는 심각하게 지연되고 있다. 그럼에도 불구하고 유전연구를 통하여 국화의 유전자지도가 구축되었고 꽃, 잎, 식물구조와 같은 국화의 주요한 형질과 연관된 분자표지가 규명되었다. 염기서열 분석기술이 발달됨에 따라 국화의 전사체가 해독되어 국화의 표준유전자 목록이 구축되고 발달단계에 따라 혹은 생물적 비생물적 환경에서 특이적으로 발현되는 유전자도 규명되었다. 또한 2배체인 야생의 국화속 식물의 유전체 해독 프로젝트가 시작되었다. 이러한 대량의 염기서열 정보는 국화의 분자육종을 위한 근원적인 자원으로 활용될 수 있을 것이다. 이 총설에서는 국화의 분자유전학, 유전체 연구의 현황을 요약하고 향후 전망을 논의한다. Chrysanthemum is one of the top floriculture species with ornamental and medicinal value. Although chrysanthemum breeding program has contributed to the development of various cultivars so far, it needs to be advanced from the traditional phenotype-based selection to marker-assisted selection (molecular breeding) as shown in major cereal and vegetable crops. Molecular breeding relies on trait-linked molecular markers identified from genetic, molecular, and genomic studies. However, these studies in chrysanthemum are significantly hampered by the reproductive, genetic, and genomic properties of chrysanthemum such as self-incompatibility, inbreeding depression, allohexaploid, heterozygosity, and gigantic genome size. Nevertheless, several genetic studies have constructed genetic linkage maps and identified molecular markers linked to important traits of flower, leaf, and plant architecture. With progress in sequencing technology, chrysanthemum transcriptome has been sequenced to construct reference gene set and identify genes responsible for developments or induced by biotic or abiotic stresses. Recently, a genome sequencing project has been launched on a diploid wild Chrysanthemum species. The massive sequencing information would serve as fundamental resources for molecular breeding of chrysanthemum. In this review, we summarized the current status of molecular genetics and genomics in chrysanthemum and briefly discussed future prospects.

배추 VCS3M-DH 집단을 이용한 조직배양 능력의 평가 및 QTL 분석

문정환(Jeong-Hwan Mun),손성한(Seong-Han Sohn),박범석(Beom-Seok Park),이수성(Soo-Seong Lee),진민아(Mina Jin),서미숙(Mi-Suk Seo) 한국원예학회 2011 한국원예학회 학술발표요지 Vol.2011 No.5

연구 보문 : 옥수수 B-peru 유전자가 도입된 담배 형질전환체의 페닐프로파노이드 생합성 유전자의 발현분석

임선형 ( Sun Hyung Lim ),하선화 ( Sun Hwa Ha ),김재광 ( Jae Kwang Kim ),손성한 ( Seong Han Sohn ),김동헌 ( Dong Hern Kim ),김정선 ( Jung Sun Kim ),김영미 ( Young Mi Kim ),이종열 ( Jong Ryeol Lee ) 한국국제농업개발학회 2010 韓國國際農業開發學會誌 Vol.22 No.1

플라보노이드 대사 조절을 통한 화색 변경

임선형(Sun-Hyung Lim),김재광(Jae Kwang Kim),김동헌(Dong Hern Kim),손성한(Seong-Han Sohn),이종렬(Jong-Yeol Lee),김영미(Young-Mi Kim),하선화(Sun-Hwa Ha) 한국원예학회 2011 원예과학기술지 Vol.29 No.6

화색은 화훼 육종의 주요한 목표형질이다. 최근 유전공학 기술의 발달로 기존의 전통육종에서는 볼 수 없었던 파란장미와 파란카네이션과 같은 새로운 화색 개발이 성공적으로 보고되었다. 플라보노이드 생합성에 관해 축적된 지식기반 연구 결과를 바탕으로 새롭고 독특한 형질의 화색을 도입하는 것이 가능하게 된 것이다. 이러한 화색변경은 플라보노이드 대사경로의 조절, 즉 내재유전자의 발현조절 및 새로운 플라보노이드 합성 또는 특정 플라보노이드 합성을 위한 외래유전자의 추가도입과 플라보노이드 대사 전체를 조절하는 전사인자의 도입을 통해서 이루어져 왔다. 그러나 보다 실증적으로 이러한 플라보노이드 대사를 조절하기 위해서는 작물별 내재 플라보노이드의 조절 기작에 대한 이해를 바탕으로 목표로 하는 플라보노이드 합성을 위해 보다 정교한 대사흐름의 조절이 요구된다. 본 총설에서는 화훼작물의 화색변경 성공 예들을 자세히 소개하고 그 요인 분석을 통해 향후 더 성공적인 화색변경의 전략을 수립하는데 도움이 되고자 한다. Flower color is one of the main target traits in the flower breeding. Recently, technological advances in genetic engineering have been successfully reported the flower colors, such as blue roses and blue carnations that are impossible to develop by traditional breeding. Accumulated knowledge-based approaches for flavonoid biosynthesis enabled to introduce novel and unique colors into flowers. These flower color modifications have been made through the regulation of flavonoid metabolic pathway - control of endogenous gene expression and introduction of foreign genes to produce novel and specific flavonoids - and the introduction of transcription factors that are known to regulate sets of genes being involving in the flavonoid biosynthetic pathway. More empirical regulation of the flavonoids metabolism requires the understanding for regulatory mechanism of intrinsic flavonoids depending on the flower crops and the very sophisticated control of flavonoid metabolic flow. In this review, we summarized successf ul examples of flower color modification. It might be useful to deduce the strategy for the creation of exquisite colors in flower plants.

흑조위축병 바이러스 RNA 를 절단하는 망치머리형 라이보자임의 제작

박종석(Jong Sug Park),김주곤(Ju Kon Kim),손성한(Seong Han Sohn),이석순(Sug Soon Lee),황영수(Young Soo Hwang) 한국응용생명화학회 1995 Applied Biological Chemistry (Appl Biol Chem) Vol.38 No.6

To develop an antiviral agent for the rice black-streaked dwarf virus (RBSDV), a hammerhead type ribozyme, which has a potential target site on the genome segment 3, was designed. Oligonucleotides for the ribozyme and its substrate were synthesized, annealed, and cloned into a plasmid pBluescript II KS(+). Ribozyme and substrate RNAs were then synthesized by in vitro transcription with T₃ RNA polymerase, obtaining RNAs in expected size, 193 and 182 nucleotides, respectively. The substrate RNA was efficiently cleaved into two fragments when incubated with the ribozyme at 55℃, while the cleavage was not detected at 37℃. In addition, the segment 3 RNA of RBSDV was also cleaved into two fragments by the same ribozyme at 55℃. Taken together, our results demonstrated that the hammerhead ribozyme has an in vitro endonucleolytic activity and may be used as an antiviral agent in transgenic plants.