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시토신 탈메틸화 관련 NtROS2a 유전자 도입 형질전환벼의 건조스트레스 내성 증진
최장선,이인혜,조용구,정유진,강권규,Choi, Jang Sun,Lee, In Hye,Cho, Yong-Gu,Jung, Yu Jin,Kang, Kwon Kyoo 한국식물생명공학회 2016 식물생명공학회지 Vol.43 No.3
DNA methylation은 무수히 많이 발생하는 생리적 및 병리적 측면의 과정에서 관련 유전자의 발현을 조절함으로써 중추적인 역할을 가지고 있다. 본 연구에서는 NtROS2a가 과발현된 형질전환 벼를 육성하고, 그들의 형태적 측면을 관찰하고 스트레스 내성을 검토하였다. 형질전환 식물체는 WT에 비하여 신초의 신장이 작게 나타났다. 저온 스트레스 처리 하에서 NtROS2a 형질전환 벼는 스트레스로 인한 생육 불량을 보였으나 건조 스트레스 처리 하에서는 WT보다는 높은 비율로 회복하여 생존하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 NtROS2a 유전자의 과발현으로 인해 벼가 건조 스트레스에 노출되면 내성을 증진시킨 것으로 생각된다. DNA methylation regulations gene expression, thus having pivotal roles in a myriad of physiological and pathological processes. In this study, the morphology and stress tolerance of transgenic rice overexpressing NtROS2a were determined. Transgenic plants exhibited less and shorter lateral shoots. Under various treatments, rice overexpressing NtROS2a showed alleviation of damage symptoms with higher survival rate. After drought and re-watering treatment, transgenic rice seedlings restored their normal growth. However, wild type plants could not be rescued. These findings indicate that overexpression of NtROS2a gene in rice seedlings can increase their tolerance to drought stresses.
시토신 탈메틸화 관련 NtROS2a 유전자 발현을 제어한 RNAi 식물의 DNA microarray 분석
최장선,이인혜,정유진,강권규,Choi, Jang Sun,Lee, In Hye,Jung, Yu Jin,Kang, Kwon Kyoo 한국식물생명공학회 2016 식물생명공학회지 Vol.43 No.2
담배에서 후성유전관련 유전자의 발현연구를 위해 담배유래 시토신 DNA 탈메틸화 관련 NtROS2a 유전자를 과발현 및 RNAi 식물체를 육성하였다. 이들 형질전환체들은 고염 및 산화 스트레스하에서 내성이 증진되었으며, 다양한 표현형변이를 보였다(Lee et al. 2015). 본연구에서는 선발된 과발현 (OX1), RNAi 식물체(RNAi 13) 및 대조식물체(WT)를 이용하여 Agilent Tobacco 4 X 44K Oligo chip으로 microarray분석을 수행하였다. OX1과 RNAi13 계통을 이용하여 WT과 함께 비교 분석한 결과, 대부분 세포 내 이온 수송, 영양 공급 등과 같은 물질대사와 생물적 비생물적 스트레스 및 methylation과 관련되어 영향을 주는 유전자들에서 up-regulation 되었고, 물질대사관련 유전자와 세포 내 기능유전자의 역할을 담당하는 조효소, 그리고 다양한 스트레스 및 메틸레이션 관련 유전자군에서 또한 down-regulation되었다. 각각의 up-, down-regulation된 유전자들을 WT과 비교하여 qRT-PCR을 수행한 결과, KH domain-containing protein, MADS-box protein 및 Zinc phosphodiesterase ELAC protein 유전자들에서 발현이 높게 나타났으며, 반면에 pentatricopeptide (PPR) repeat-containing protein, histone deacetylase HDAC3 protein 및 protein kinase는 0.4 ~ 1.0-fold 발현양이 감소되었다. 따라서 DNA glycosylase를 암호화하는 NtROS2a 유전자는 demethylation과 관련되어 담배 식물체에서 다양한 전사레벨을 조절하는 것으로 판단된다. To study the transcript levels of epigenetically regulated genes in tobacco, we have developed a transgenic line OX1 overexpressing NtROS2a gene encoding cytosine DNA demethylation and a RNAi plant line RNAi13. It has been reported that salt- and $H_2O_2$-stress tolerance of these transgenic lines are enhanced with various phenotypic characters (Lee et al. 2015). In this paper, we conducted microarray analysis with Agilent Tobacco 4 x 44K oligo chip by using overexpression line OX1, RNAi plant line RNAi 13, and wild type plant WT. Differentially expressed genes (DEGs) related to metabolism, nutrient supply, and various stressed were up-regulated by approximately 1.5- to 80- fold. DEGs related to co-enzymes, metabolism, and methylation functional genes were down-regulated by approximately 0.03- to 0.7- fold. qRT-PCR analysis showed that the transcript levels of several candidate genes in OX1 and RNAi lines were significantly (p < 0.05) higher than those in WT, such as genes encoding KH domain-containing protein, MADS-box protein, and Zinc phosphodiesterase ELAC protein. On the other hand, several genes such as those encoding pentatricopeptide (PPR) repeat-containing protein, histone deacetylase HDAC3 protein, and protein kinase were decreased by approximately 0.4- to 1.0- fold. This study showed that NtROS2a gene encoding DNA glycosylase related to demethylation could regulate adaptive response of tobacco at transcriptional level.
식물공장내 양액의 EC가 적겨자와 청경채의 생육 및 품질에 미치는 영향
이상규(Sang Gyu Lee),최장선(Chang Sun Choi),이준구(Jun Gu Lee),장윤아(Yoon Ah Jang),남춘우(Chun Woo Nam),여경환(Kyung-Hwan Yeo),이희주(Hee Ju Lee),엄영철(Young Chul Um) (사)한국생물환경조절학회 2012 생물환경조절학회지 Vol.21 No.4
최근 식물공장에 대한 연구가 활성화 되면서 식물공장내 인공광을 이용한 쌈채소 재배가 점점 늘어나고 있다. 특히 쌈채소를 좋아하는 우리나라에서는 그 소비량이 매년 증가하고 있으며, 토양재배보다는 수경재배로 생산한 엽채류를 좋아하기 때문에 식물공장 시설을 이용하여 수경재배로 쌈채소를 생산하면 그 효과가 크리라 생각된다. 따라서 본 실험은 식물공장내에서 쌈채소로 많이 이용되고 있는 적겨자와 청경채를 대상으로 양액농도별 수량과 비타민 함량의 차이를 분석하기 위하여 실시하였다. 그 결과, 적겨자와 청경채 모두 초장은 EC에 따른 유의성은 없었고, 엽수는 적겨자의 경우 EC 가 높아질수록 감소하는 경향을 보였으나 청경채의 경우는 유의성이 없었다. 청경채의 경우 EC가 높아질수록 엽면적이 현저하게 증가하였고, 생체중은 두 작물 모두 EC가 증가할수록 증가하는 경향을 보였다. 광합성 능력은 적겨자의 경우 뚜렷한 경향을 보이지 않았으나 청경채는 EC가 높을 때 높은 경향을 보였다. Ascorbic acid 함량은 적겨자의 경우에 EC가 낮을수록 높게 나왔고, 청경채의 경우에는 EC 2.0dS · m<SUP>?1</SUP> 처리구에서 가장 높았고, 1.5, 2.5dS · m<SUP>?1</SUP> 처리구 순이었다. 이상의 결과를 종합해 보면, 인공광 이용형 식물공장에서 적겨자와 청경채를 생산하고자 할 때에는 양액농도를 2.0~2.5dS · m<SUP>?1</SUP>로 관리하는 것이 생체중과 Ascorbic acid 함량을 고려해볼 때 가장 적절한 양액농도 관리 방법이라고 생각된다. Recently, researches related to plant factory system has been activated and production of Ssamvegetables using artificial lighting has been increasing. In South Korea, Ssam-vegetables are very popular and the consumption is increasing every year. Because leaf vegetables cultivated under hydroponic systems are more preferable rather than those cultivated by soil culture in Korea, the plant factory system would be more effective in production of Ssam-vegetables. Therefore, this study was carried out in order to analyze the yield and vitamin C contents in red mustard (Brassica juncea L.) and pak-choi (Brassica campestris var. chinensis), which are used a lot for the Ssam-vegetables in South Korea, as influenced by different concentrations of the nutrient solution in a plant factory system. As a results, there was no significant differences in the plant height among the treatment of EC in the nutrient solution, but for red mustard plants, the number of leaves tended to decrease in the treatment with higher EC. Leaf area of pak-choi plants was significantly increased in the higher EC, while the fresh weight had a tendency to increase along with increasing EC in the nutrient solution for both crops. The photosynthetic rates did not show a distinct tendency by EC levels for red mustard plants, but for pak-choi plants, it tended to be higher at the high EC. The contents of ascorbic acid in leaves were higher with decreasing EC concentration in the nutrient solution for red mustard plants, while the content was the highest at EC 2.0 dS m?1 for pak-choi plants. In summary, considering the marketable yields and vitamin C at different nutrient concentrations in a plant factory, the optimal concentration for red mustard and pak-choi plants was thought to be EC 2.0~2.5 dS m<SUP>?1</SUP>.
RAPD marker를 이용한 고려인삼(Panax ginseng C.A.Meyer)의 유전적 변이 분석
차선경(Sun-Kyung Cha),김영창(Young-Chang Kim),최재을(Jae-Eul Choi),최장선(Jang-Sun Choi),강권규(Kwon-Kyoo Kang) 한국자원식물학회 2003 한국자원식물학회지 Vol.16 No.3
본 연구는 고려인삼의 집단내의 유전적 변이를 작물학적 특성 및 DNA수준에서 비교하여 인삼품종육성을 위한 기초 자료를 제공하기 위하여 수행한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1.개화기는 5월 16일부터 24일 까지 일주일에 걸쳐 개화하였고, 19일과 22일에 개화율이 가장 빈도가 높았다. 2. 줄기 색은 녹색이 13개체, 연자색이 429개체, 자색이 229개체, 진자색이 38개체로 연자색이 가장 많은 분포를 보였으며 한 집단 내에서 다양한 분포를 나타냈다. 3. 초장은 2268cm의 넓은 범위에 분포하였으며, 2027cm가 31개체 , 2734cm가 88개 체, 3441cm가 219개체 , 4148cm가 291개체, 4855cm가 63개체, 5562cm가 10개체, 6269cm가 5개체로 다양한 분포를 나타냈다. 4. 뿌리무게는 1626g이 53개체, 2636g이 137개체, 3646g이 385개체, 4656g이 94개체, 5666g이 27개체, 6676g이 9개체, 7686g이 4개체, 3646g범위에서 385(57.7%)개체로 가장 많은 분포를 나타내었으며, 1686g의 범위로 변이 정도가 매우 컸다. 5.662개체를 대상으로 RAPD를 실시한 결과 32개의 프라이머 중 10개 가 재현성이고 다형성인 밴드를 보였다. 10개의 프라이머에서 나타난 전체 밴드수는 109개였으며 이중 103개가 다형성을 보여 다형성 비율은 94.5%였다. 6. URP5 프라이머를 이용하여 662개체를 군집 분석한 결과 밴드의 유무에 따라 16개의 그룹으로 구분하였으며, 개화기, 초장, 줄기색, 뿌리직경, 뿌리무게에 다른 분류와 일치하지 않았다. Genetic variation in field grown Korean ginseng(Panax ginseng C.A.Meyer) was evaluated using random amplified polymorphic(RAPD) markers. (This experiment was carried to collect the local native from farm of Chungnam National University in Korea in order to investigate genetic variation.) Some morphological characters showed considerable variation ranging 22 to 68cm in plant hight, 10 to 38mm in root diameter, 16 to 86g in root weight, and culum color and flowering date, respectively. Ten RAPD primers out of the 32 which produced reproducible bands in 662 Korean ginseng plants were selected for the further study. The total number of bands generated by 10 primers were 108 and among them 103 were polymorphic among the 662 plants with the polymorphism ratio of 94.5%. A total of 662 plants were classified into 16 groups based on polymorphic data with an URP 05 primer.