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애기장대에서 고염 스트레스 내성에 관여하는 OSM1/SYP61 유전자의 동정
김지연,백동원,이효정,신동진,이지영,최원균,김동균,정우식,곽상수,윤대진,Kim, Ji-Yeon,Baek, Dong-Won,Lee, Hyo-Jung,Shin, Dong-Jin,Lee, Ji-Young,Choi, Won-Kyun,Kim, Dong-Giun,Chung, Woo-Sik,Kwak, Sang-Soo,Yun, Dae-Jin 한국식물생명공학회 2006 식물생명공학회지 Vol.33 No.1
고염 스트레스에 대한 연구는 농업 생산성에 직결되기 때문에, 고염에 대한 식물의 반응 및 신호전달, 적응기작은 중요한 연구주제가 되어 왔다. 현재까지 연구된 고염 스트레스에 대한 저항성 기작 및 유전학적 요소들이 많이 밝혀졌는데도 불구하고 아직 많은 연구를 필요로 하고 있다. 그래서 본 연구에서는 모델식물로 잘 알려진 애기장대에 pSK1015 vector로 T-DNA를 삽입하여 고염 스트레스에 대해 감수성을 보이는 돌연변이체, ssm1 돌연변이체를 선별하였다. ssm1 돌연변이체는 고염 스트레스를 받게 되면 이온의 독성 스트레스와 세포내 삼투압의 불균형에서 오는 스트레스에 대해 대조군에 비해 감수성을 보였다. ssm1 돌연변이체의 genomic DNA 상의 T-DNA가 삽입된 부위를 찾기 위하여 genomic DNA mutant library screening을 수행한 결과, 기존의 알려진 syntaxin 기능 및 환경 스트레스에 관련된 F3M18/AtSYP61/OSM1 임을 알 수 있었다. Salt stress is one of major environmental factors influencing plant growth and development. To identify salt tolerance determinants in higher plants, a large-scale screen was conducted with a bialaphos marker-based T-DNA insertional collection of Arabidopsis ecotype C24 mutants. One line for salt stress-sensitive mutant (referred to as ssm1) exhibited increased sensitivity to both ionic (NaCl) and nonionic (mannitol) osmotic stress in a root growth assay. This result suggests that ssm1 mutant is involved in ion homeostasis and osmotic compensation in plant. Molecular cloning of the genomic DNA flanking T-DNA insert of ssm1 mutant was achieved by mutant genomic DNA library screening. T-DNA insertion appeared in the first exon of an open reading frame on F3M18.7, which is the same as AtSYP61. SSM1 is SYP61/OSM1 that is a member of the SNARE superfamily of proteins required for vesicular/target membrane fusions and factor related to abiotic stress.
대두 calmoduine유전자 SCaM-5를 발현하는 형질전환 토마토의 병 저항성 검정
이효정,백동원,이옥선,이지영,김동균,정우식,윤재길,이신우,곽상수,남재성,김도훈,윤대진,Lee, Hyo-Jung,Baek, Dong-Won,Lee, Ok-Sun,Lee, Ji-Young,Kim, Dong-Giun,Chung, Woo-Sik,Yun, Jae-Gil,Lee, Sin-Woo,Kwak, Sang-Soo,Nam, Jae-Seung,Kim, Doh-Ho 한국식물생명공학회 2006 식물생명공학회지 Vol.33 No.2
농작물 생산에 있어서 병원균 침입에 의한 피해를 줄이는 것은 아주 중요한 과제이다. 식물은 스스로도 생체 방어 신호 전달 기작을 가지고 있지만 그 피해를 줄이는데 있어서 한계가 있다. 본 연구는 콩과 식물에서 분리한 식물생체방어 신호전달 유전자인 SCaM-5를 토마토에 형질전환하여 형질전환 식물체를 작성하고 병 저항성에 관한 실험을 수행한 것이다. SCaM-5 유전자가 형질전환 된 토마토에서는 pathogen-related(PR-5) 유전자를 항상 발현시킴으로서 계속적으로 식물 생체방어 신호기작을 활성 시킨다는 사실을 확인하였다. 또한, SCaM-5를 형질전환 시킨 토마토는 식물에 막대한 피해를 주는 중요한 곰팡이 (P. capsici와 F. oxysporm)와 bacteria (Pst DC3000)에 대하여 병 저항성을 가진다는 것을 검증하였다. The calmodulin as a Ca$^{2+}$-binding protein mediates cellular Ca$^{2+}$ signals in response to a wide array of stimuli in higher eukaryotes. Plants produce numerous calmodulin isoforms that exhibit differential gene expression patterns and sense different Ca$^{2+}$ signals. SCaM-5 is a soybean calmodulin that is involved in plant defense signaling. Here, we constructed a SCaM-5 CDNA under control of CaMV 35S promoter and transformed it into tomato (Lycopersicon esculentum). The constitutive over-expression of SCaM-5 in tomato plants exhibited a high levels of pathogenesis-related (PR) gene expression, and conferred an enhanced resistance to two fungal pathogen (Phytophthora capsici, Fusarium oxysporum), and a bacterial pathogen, Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000. Thus, this results collectively suggest that SCaM-5 plays an important role in plant defense of tomato.
신평,상완규,김준환,이윤호,백재경,권동원,조정일,서명철,Shin, Pyeong,Sang, Wan-Gyu,Kim, Jun-Hwan,Lee, Yun-ho,Baek, Jae-Kyeong,Kwon, Dong-Won,Cho, Jung-Il,Seo, Myung-Chul 한국작물학회 2020 한국작물학회지 Vol.65 No.4
본 연구는 2017년과 2018년의 기상을 가지고 연도별에 따른 대원, 대풍2호, 풍산나물콩의 생육 및 수량구성요소와 종자 크기, 지방, 단백질 함량을 분석하였다. 두 연도별 생육 시기를 보면 대원과 대풍2호에서 2018년이 2017년보다 생육 시기가 빠른 경향을 보였으나 풍산나물콩은 큰 차이가 없었다. 생육 기간 중 R1~R5에서 평균기온은 모든 품종에서 2018년이 2017년보다 높은 반면에 강수량은 풍산나물콩을 제외한 모든 품종에서 2018년이 2017년보다 적었다. 수분모형으로 각 연도의 일별 토양수분함량을 예측한 결과 2018년이 2017년보다 한발 기간이 길었고 개화시부터 종실비대기 이전까지 한발이 지속된 것으로 예측되었다. 종실 수량과 백립중은 2017년이 2018년보다 더 컸으며, 종실 크기는 2017년의 종실이 2018년보다 큰 경향을 나타내었다. 지방 함량은 모든 품종에서 2017년의 지방함량이 2018년보다 많았고 대풍2호, 대원이 연도별 기상에 따른 큰 차이를 보였다. 반면 단백질 함량은 2018년이 2017년보다 높은 경향을 보였지만 품종별 차이를 나타내었다. 결과적으로 2018년의 개화시부터 종실비대시 이전 기간이 2017년보다 평균기온이 높고 강수량이 적은 기상으로 인하여 콩의 수량, 지방 및 단백질 함량에 영향을 주었다. 이번 연구를 통하여 고온과 한발에 내성이 있음과 동시에 품질 감소가 저하되는 콩 품종 개발 및 재배 연구가 활발하게 이루어질 것이라 생각된다.
Saccharomyces cerevisiae에서 N acetyl L cysteine 처리와 감마선 조사에 따른 Glutathione Peroxidase 유전자 발현
박지영 ( Ji Young Park ),백동원 ( Dong Won Baek ),모하마드닐리 ( Mohammad Nili ),김진규 ( Jin Kyu Kim ) 한국환경생물학회 2011 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.29 No.4
Glutathione (GSH) has important roles in cellular defense against oxidative stress, 1) direct scavenging of reactive oxygen species (ROS), and 2) coenzyme of ROS scavenging enzyme like glutathione peroxidases (GPx). GSH peroxidase reduces free hydrogen peroxide to water using 2GSH. N acetyl L cysteine (NAC), one of the antioxidants, is used as a precursor for intracellular GSH. In this study, relation of GSH, NAC, and GSH peroxidase was investigated through transcriptional expression of GPX1 and GPX2, which are GSH peroxidase encoding genes, in yeast cells treated with 0 mM to 20 mM of NAC or in combination with 100 Gy gamma rays. The transcriptional expression of GPX1 and GPX2 was induced by NAC and 100 Gy gamma rays. The gene expression of both GSH peroxidases was decreased with increasing concentrations of NAC in irradiated yeast cells. These results suggest that elevation of intracellular GSH by NAC and oxidative stress and ROS generated from gamma rays induces expression of GSH peroxidase genes, and that NAC can protect the yeast cells against ROS generated from gamma rays through direct scavenging of ROS and transcriptional activation of GSH peroxidase.
박지영 ( Ji Young Park ),백동원 ( Dong Won Baek ),모하마드닐리 ( Mohammad Nili ),김진규 ( Jin Kyu Kim ) 한국환경생물학회 2011 환경생물 : 환경생물학회지 Vol.29 No.1
N-acetyl-L-cysteine (NAC) having a thiol, a precursor for glutathione (GSH), is known as one of the antioxidants. NAC used as a radioprotector against ionizing radiation (IR)-induced injury and damage. The aim of this study was to evaluate the radioprotective effects of NAC against IR-induced cell damage in Saccharomyces cerevisiae and the antioxidative effect of NAC on transcriptional level of yeast antioxidant enzyme genes such as superoxide dismutase (SOD) and catalase. In the present study, yeast cells were pretreated with various concentrations of NAC and/or irradiated with various doses of gamma rays. The cell viability was measured by counting the cell forming unit (CFU). The quantitative real-time PCR was performed for analysis of gene expression of SOD and catalase. The viability of irradiated cells was not improved by pretreatment with NAC. Ionizing radiation with 100 Gy highly induced the gene expression of antioxidant enzymes. In the irradiated group with NAC pretreatment, the gene expression of SOD and catalase was gradually reduced with the increased concentrations of NAC. These results indicate that NAC can act as a useful antioxidant to scavenge reactive oxygen species in vivo, but does not protect cells against IR-induced cell death in S. cerevisiae.
지상 고정형 작물 원격탐사 센서 자료와 표준 생육정보를 융합한 작물 모니터링 기법
김현기 ( Hyunki Kim ),문현동 ( Hyun-dong Moon ),류재현 ( Jae-hyun Ryu ),권동원 ( Dong-won Kwon ),백재경 ( Jae-kyeong Baek ),서명철 ( Myung-chul Seo ),조재일 ( Jaeil Cho ) 대한원격탐사학회 2021 大韓遠隔探査學會誌 Vol.37 No.5
원격탐사 기술을 이용하면 작물의 생육·생리 상태를 비파괴적이고 연속적으로 탐지할 수 있어 그 농업적 활용 가치가 크다. 원격탐사 기반 센서를 농장에 설치하여 스마트팜 시스템에 활용하면, 작물의 이상 여부를 실시간으로 연속해서 감시하여 농업정보(Agro-information)를 생산할 수 있다. 하지만, 작물은 동적으로 변하는 생물이므로, 관측 물리량이 작물의 이상 상태를 나타내는 것인지 생육단계에 따른 생육 변화를 나타내는 것인지 판단하기는 쉽지 않다. 따라서, 작물의 표준 생육정보(Standard growth information) 와 비교한 상대적인 생육을 파악해야 한다. 이상적인 재배관리에서 획득한 작물 생육관련 누적기온인 GDD (Growing Degree Days)와 식생지수의 관계를 표준 생육정보로 두고, 표준 재배관리 시행 논과 무비료처리한 논 각각에서 분광반사측정 센서로 관측된 식생지수(NDVI, Normalized Difference Vegetation Index; CCI, Chlorophyll/Carotenoid Index)와 비교해 작물 상태를 파악했다. 영양생장기 동안에는 생육 정도에 따라 NDVI의 차이가 나타났으며, 식물 스트레스에 따라 CCI가 반응했다. 벼가 익는 동안은 NDVI와 CCI 모두 감소하지만, 표준 생육에서 노화에 따른 그 감소 폭이 더 컸다. 향후 공학적 관측 기법과 농학적 해석 방법을 융합하여 유용한 농업정보를 생산하기 위해 다양한 기후조건과 품종을 대상으로 표준 생육정보 데이터베이스 구축이 필요하겠다. Accordingly, attention is also being paid to the agricultural use of remote sensing technique that non-destructively and continuously detects the growth and physiological status of crops. However, when remote sensing techniques are used for crop monitoring, it is possible to continuously monitor the abnormality of crops in real time. For this, standard growth information of crops is required and relative growth considering the cultivation environment must be identified. With the relationship between GDD (Growing Degree Days), which is the cumulative temperature related to crop growth obtained from ideal cultivation management, and the vegetation index as standard growth information, compared with the vegetation index observed with the spectral reflectance sensor (SRSNDVI& SRSPRI) in each rice paddy treated with standard cultivation management and non-fertilized, it was quantitatively identified as a time series. In the future, it is necessary to accumulate a database targeting various climatic conditions and varieties in the standard cultivation management area to establish a more reliable standard growth information.
유기물 종류별 연용에 따른 벼 재배시 토양탄소 함량 변화에 관한 연구
서명철(Myung Chul Seo),상완규(Wan-Gyu Sang),조정일(Jung-Il Cho),김준환(Jun-Hwan Kim),백재경(Jae-Kyeong Baek),권동원(Dong Won Kwon) 한국토양비료학회 2021 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2021 No.11
작물 재배기간 토양 탄소의 대부분은 유기물로 존재하며 토양양분 공급, 토양물리성 개선 등 중요한 역할을 한다. 또한 토양에 탄소를 저장하여 기후변화에 따른 온실가스 감축에 역할을 하여 그 역할이 더욱 더 중요해지고 있다. 토양탄소의 축적은 단기간 이루어지지 않고 장기간에 걸쳐 이루어 지기 때문에 이와 관련한 기초자료가 중요하다. 본 연구에서는 벼 재배 조건에서 7년간 볏짚, 헤어리베치, 가축분퇴비, 유박을 연용하였을 때 토양 탄소의 변화를 평가하였다. 초기 토양의 탄소함량은 7.9이었으며 볏짚을 연용하였을 경우 서서히 증가하여 11.5, 헤어리베치는 11.6, 가축분퇴비는 15.9 및 유박은 11.6 g/kg으로 증가하였다. 그러나 유기물의 투입량에 따라 증가속도는 차이가 있었으며 가축분 퇴비가 토양탄소 축적에 가장 적합한 것으로 평가되었다. 토양탄소 유기물 형태를 풀빅산, 휴믹산, 휴민으로 구분하여 평가한 결과 세가지 형태의 변화는 일정 범위에서 변동성을 가지며 증가 또는 감소 추세는 보이지 않았다. 지난 7년간의 유기물 연용에 따른 토양탄소의 변화량을 보았을 때 토양탄소의 중장기적 축적을 위해서는 퇴비의 시용이 필요하며 유기물의 연용을 통한 유기물 축적과 분해의 연차간 수지를 조절하는 것이 무엇보다 중요한 것으로 판단된다. 따라서 본 연구결과는 향후 토양탄소 축적을 위한 토양관리 방법을 제시하는데 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.