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Namhee Jeong(정남희),Seung-Ho Jeon(전승호),Dool-Yi Kim(김둘이),Choonseok Lee(이춘석),Hyun-Choong Ok(옥현충),Ki-Do Park(박기도),Ha-Cheol Hong(홍하철),Seung-Sik Lee(이승식),Jung-Kyung Moon(문중경),Soo-Kwon Park(박수권) 한국생명과학회 2016 생명과학회지 Vol.26 No.10
밀의 고분자 글루테닌 서브유닛[high molecular-weight glutenin subunit (HMW-GS)]은 밀가루의 성질을 결정하는데 가장 중요한 요소이며 가공적성을 나타내는데 중요한 역할을 수행한다. 우리는 Agrobacterium 동시 형질전환법을 이용하여 한국 밀 품종인 ‘조경’으로부터 밀 HMW-GS을 암호화하는 TaGlu-Ax1 유전자를 가지는 marker-free 형질전환 벼를 생산하였다. TaGlu-Ax1 유전자의 종자 특이적 발현을 위하여 밀에서 존재하는 TaGlu-Bx7 유전자의 자체 프로모터를 벡터 내에 삽입하였다. 동시 접종을 위해서 오직 TaGlu-Ax1 유전자와 hygromycin phosphotransferase II (HPTII) 저항성 유전자만으로 구성된 두 종류의 발현 카세트를 독립적으로 Agrobacterium EHA105에 도입하였고, TaGlu-Ax1와 HPTII가 도입된 각각의 EHA105 Agrobacterium을 3:1 비율로 혼합하여 벼캘러스에 접종하였다. 210개의 HPTII 저항성 형질전환체 중에서 벼 게놈에 TaGlu-Ax1과 HPTII가 모두 삽입된 20개의 형질전환 라인을 획득하였다. TaGlu-Ax1와 HPTII가 벼 게놈에 도입된 것을 Southern blot을 통해서 다시 확인하였다. 형질전환 벼 T1 세대의 종자에서 밀 TaGlu-Ax1 유전자가 전사와 번역되어 오직 TaGlu-Ax1만을 가지는 marker-free 식물체를 T1세대에서 성공적으로 선발할 수 있었다. TaGlu-Ax1 유전자가 발현되는 marker-free 형질전환 식물체는 야생형(wild type)과의 표현형 차이는 없었다. 형질전환 벼의 쌀가루의 제빵적성을 비교하였을 때 TaGlu-Ax1 유전자만이 발현되어서는 제빵적성이 더 나아지지 않았다. 그러므로 더 많은 밀 고분자 및 저분자 글루테닌, 글리아딘의 유전자의 집적과 조합이 쌀가루 가공적성을 증진시키는데 필요하다. 결론적으로 TaGlu-Ax1 marker-free 형질전환 벼는 쌀가루 가공적성을 증진시키는데 좋은 재료로 사용될 것이다. High-molecular-weight glutenin subunits (HMW-GSs) are extremely important determinants of the functional properties of wheat dough. Transgenic rice plants containing a wheat TaGlu-Ax1 gene encoding a HMG-GS were produced from the Korean wheat cultivar ‘Jokyeong’ and used to enhance the bread-making quality of rice dough using the Agrobacterium-mediated co-transformation method. Two expression cassettes with separate DNA fragments containing only TaGlu-Ax1 and hygromycin phosphotransferase II (HPTII) resistance genes were introduced separately into the Agrobacterium tumefaciens EHA105 strain for co-infection. Rice calli were infected with each EHA105 strain harboring TaGlu-Ax1 or HPTII at a 3:1 ratio of TaGlu-Ax1 and HPTII. Among 210 hygromycin-resistant T0 plants, 20 transgenic lines harboring both the TaGlu-Ax1 and HPTII genes in the rice genome were obtained. The integration of the TaGlu-Ax1 gene into the rice genome was reconfirmed by Southern blot analysis. The transcripts and proteins of the wheat TaGlu-Ax1 were stably expressed in rice T1 seeds. Finally, the marker-free plants harboring only the TaGlu-Ax1 gene were successfully screened in the T1 generation. There were no morphological differences between the wild-type and marker-free transgenic plants. The quality of only one HMW-GS (TaGlu-Ax1) was unsuitable for bread making using transgenic rice dough. Greater numbers and combinations of HMW and LMW-GSs and gliadins of wheat are required to further improve the processing qualities of rice dough. TaGlu-Ax1 marker-free transgenic plants could provide good materials to make transgenic rice with improved bread-making qualities.
서미숙(Mi-Suk Seo),조철오(Chuloh Cho),정남희(Namhee Jeong),성순기(Soon-Kee Sung),최만수(Man-Soo Choi),진민아(Mina Jin),김둘이(Dool-Yi Kim) 한국자원식물학회 2021 한국자원식물학회지 Vol.34 No.4
유전자 가위 기술 등 생명공학 기술을 콩에 적용하여 새로운품종을 개발하기 위해서는 효율적인 조직배양 기술이 필수적이다. 식물의 유전형은 조직배양 효율에 의존하는 형질전환 기술의 성공 여부를 결정짓는 중요한 요소로 알려져 있다. 본 연구에서는 우리나라 콩 핵심 집단 내 21개 자원들을 선발하여, 외래품종 2종과 함께 조직배양 효율을 조사하였다. 그 결과, 근연 관계가 높은 Kwangan, Anpyeong, Seonam은 발아율과 재분화효율이 높았으며, Daepung, Daewon 품종은 발아율과 재분화율 모두 낮게 관찰되었다. 또한 3종의 외래 품종에서는 표준 유전체 해독에 사용된 Williams82와 Jack, Maverick 모두 높은조직배양 효율을 보였다. 조직배양 효율이 높은 자원들을 대상으로 Agrobacterium법에 의한 형질전환을 수행하여 PCR 및bar-strip 분석한 결과 Kwangan, Pungwon, Seonam, 그리고Maverick 품종에서 제초제 저항성 유전자의 삽입을 확인할 수있었다. 이들 결과를 바탕으로 농업적 가치가 높은 다양한 콩 품종들의 형질전환을 통한 새로운 품종 개발이 가능할 것이다. Efficient in vitro regeneration system is essential for the successful crop breeding of soybean (Glycine max (L.) Merr.) using the new biotechnology. The genotype of donor plants strongly influences the establishment of tissue culture system. Therefore, the screening of genotypes with excellent tissue culture ability is very important for soybean genetic improvement. In this study, we report the tissue culture efficiency of 21 soybean cultivars belong to Korean soybean core-collection and two foreign cultivars (Jack and Maverick). The Kwangan, Anpyeong and Seonam are share close genetic relationship in 21 cultivars and these three cultivars were observed the high frequency of germination and regeneration. Furthermore, the high tissue culture abilities were also observed in the Williams 82 used in reference genome sequencing and the two foreign cultivars. The transformation of pBAtc:tRNA with bar gene was performed by Agrobacterium tumefaciens in the cultivars with high tissue culture ability. Transformation of the bar gene was identified by PCR analysis in Kwangan, Pungwon, Seonam, and Maverick. Our results provide useful information for the breeding of various soybean cultivars by plant biotechnology such as, genome editing.
Genomic DNA의 FT-IR 스펙트럼을 이용한 복숭아 ‘유명’ 관련 품종의 유연관계 분석
송승엽(Seung-Yeob Song),이주현(Ju-Hyun Lee),황기동(Kidong Hwang),정남희(Namhee Jeong),최인명(In Myung Choi),권정현(Jung Hyun Kwon) 한국원예학회 2021 원예과학기술지 Vol.39 No.1
본 연구는 FT-IR 스펙트럼 데이터를 기반으로 다변량통계 기법을 이용하여 ‘유명’ 복숭아 자손 품종의 유전적 관계를 분석하였다. ‘유명’과 ‘치요마루’의 교배를 통해 육성된 4품종, ‘유명’ 품종의 자연교잡실생 2품종 그리고 아조변이 1품종을 사용하였다. Genomic DNA의 FT-IR 스펙트럼 데이터로부터 principal component analysis(PCA), partial least square discriminant analysis (PLS-DA) 그리고 hierarchical clustering analysis(HCA) 분석을 실시하였다. IR 스펙트럼은 구아닌고리(C6 = C6), 티민 고리(C4 = O4), 사이토신, N-H 스트레칭(amide I), C = O 스트레칭 진동(amide II) 및 PO₂- 이온화 대칭과 비대칭 스트레칭의 주파수 영역에서 전형적인 스펙트럼 차이가 존재함을 나타낸다. ‘유명’과 ‘치요마루’의 교배 품종 중 ‘미홍’과 ‘미스홍’은 ‘치요마루’보다 ‘유명’에 유전적 유사성이 더 높았다. 반면 ‘유미’와 ‘수미’는 ‘유명’보다 ‘치요마루’와 유전적 유사성이 더 높았다. ‘유명’의 변이 품종 ‘월미’는 ‘유명’과 밀접한 관계를 보였지만, 다른 교배 품종인 ‘미홍’과 ‘미스홍’에 비해 유전적 유사성이 낮았다. The genetic relationships of offspring cultivars from ‘Yumeyong’ peach were evaluated by using Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy. Four offspring cultivars were bred by controlled hybridization between ‘Yumyeong’ and ‘Chiyomaru’, 2 from open pollination, and 1 from bud sport mutation. The FT-IR spectrum of genomic DNA were analyzed by using principal component analysis (PCA), partial least square discriminant analysis (PLS-DA), and hierarchical clustering analysis (HCA). FT-IR spectra showed that typical spectral differences were existed in the frequency regions of guanine ring (C6 = C6), thymine ring (C4 = O4), cytosine, N-H stretching (amide I), C = O stretching vibrations (amide II), and PO₂- ionized asymmetric and symmetric stretching, respectively. Among the offspring cultivars between ‘Yumyeong’ and ‘Chiyomaru’, ‘Mihong’ and ‘Misshong’ showed higher genetic similarity to ‘Yumyeong’ than ‘Chiyomaru’. On the other hand, ‘Yumi’ and ‘Soomee’ showed higher genetic similarity to ‘Chiyomaru’ than ‘Yumyeong’. ‘Wolmi’, a mutant cultivar from ‘Yumyeong’, showed close relationship with ‘Yumyeong’, however, the genetic similarity was lower compared to other crossbreeding cultivars, ‘Misshong’, and ‘Mihong’.
갓 (Brassica juncea) 품종구분을 위한 ITS 영역 및 MITE Family 정보를 이용한 분자표지 개발
양기웅(Kiwoung Yang),이고은(Go-eun Yi),아리프 하산 칸 로빈(Arif Hasan Khan Robin),정남희(Namhee Jeong),이용혁(Yong-Hyuk Lee),박종인(Jongin Park),김회택(Hoyteak Kim),정미영(Mi-Young Chung),노일섭(Ill-Sup Nou) 한국원예학회 2016 원예과학기술지 Vol.34 No.2
갓(Brassica juncea; 2n = 4x = 36, AABB genome, 1,068Mb)은 U’s triangle의 배추와 흑겨자 사이의 복이배체 작물로 구분한다. 본 연구는 갓 15 품종의 ribosomal DNA ITS 영역과 MITE를 이용하여 갓의 유연관계 및 품종구분 분자표지를 확인하였다. Ribosomal DNA ITS 영역은 종 및 품종의 유연관계를 알아보는 연구로 많이 사용되고 있어서, 이를 이용하여 갓 15 품종의 유연관계를 알아보았다. 또한, MITE는 매우 많은 copy 수를 가지고 있고, 유전적으로 안정적이기 때문에 유전체 및 진화연구에 매우 적합한 재료이다. MITE를 이용한 갓의 품종구분 분자표지를 확인하기 위해 MITE super-families 중 Stowaway(BraSto) 관련 70점, Tourist(BraTo) 관련 79점, hAT(BrahAT) 관련 6점, Mutator(BraMu) 관련 5점으로 품종구분 표지를 알아보았다. 총 160점의 분자표지 중 32점이 갓 15 품종에서 뚜렷한 다형성을 보였다. 특히, 흑갓은 표현형뿐만 아니라 유전자형도 매우 다르게 나타났다. 또한 8점의 MITE 분자표지를 활용하여 47점의 유전자원에서 다형성 및 품종구분 표지로의 활용 가능성을 확인하였다. 이러한 다형성 표지들은 갓의 품종구분 및 품종 보호에 매우 유용하게 사용할 수 있을 것이라 기대한다. Brassica juncea (2n = 4x = 36, AABB genome, 1,068 Mb) is a U’s triangle species and an amphidiploid derivative of B. rapa and B. nigra. Fifteen varieties were used to study the ITS (internal transcribed spacer) regions of ribosomal DNA and MITEs (miniature inverted-repeat transposable elements) with a view of developing specific molecular markers. ITSs and MITEs are an excellent resource for developing DNA markers for genomics and evolutionary studies because most of them are stably inherited and present in high copy numbers. The ITS (ITS1 and ITS2) sequence was compared with the consensus sequence of B. rapa and B. nigra. Variation in ITS1 created two separate groups among 15 varieties, with 10 varieties in one group and 5 in the other. Phylogenetic analysis revealed two major clusters for those 10 and 5 varieties. Among the 160 different MITE primers used to evaluate the selected 15 varieties of B. juncea, 70 were related to the Stowaway, 79 to the Tourist, 6 to the hAT, and 5 to the Mutator super-families of MITEs. Of 160 markers examined, 32 were found to be polymorphic when fifteen different varieties of B. juncea were evaluated. The variety ‘Blackgat’ was different from the other mustard varieties with respect to both phenotype and genotype. The diversity of 47 additional accessions could be verified using eight selected molecular markers derived from MITE family sequences. The polymorphic markers identified in this study can be used for varietal classification, variety protection, and other breeding purposes.