대두 철분결합단백질 유전자 발현 형질전환 감자의 감자무름병 방어 증진효과

배신철,여윤수,허성기,황덕주,변명옥,고승주,Bae, Shin-Chul,Yeo, Yun-Soo,Heu, Sung-Gi,Hwang, Duk-Ju,Byun, Myung-Ok,Go, Seung-Joo 한국식물생명공학회 2002 식물생명공학회지 Vol.29 No.4

Ferritin is ubiquitous in bacteria, animals and plants. Ferritin is thought to play two main roles in living cells to provide iron for the synthesis of iron protein such as ferretoxin and cytochromes and to prevent damage from radicals produced by iron/dioxygen interaction. To enhance the resistance of potato to Erwinia carotovora, the soybean ferritin gene was introduced into the potato either under CaMV 35S or hsr203J promoter. Potato transgenic plants were screened by PCR analysis using specific primers to the ferritin gene. Expression of ferritin gene under CaMV 35S and hsr203J promoter in potato transgenic plants was confirmed by northern blot analysis. hsr203J promoter known to pathogen inducible in tobacco drives the induction upon Phytophthora infestan in potato and the transcript level of ferritin gene was extremely high after 24 hours post inoculation. One of transformants under CaMV 35S promoter was increased 2.5 fold than untransformant. Each one of transgenic potato containing gene promoter CaMV 35S and hsr203J-ferrtin fusion exhibited tolerance against potato soft rot. 식물의 항산화력을 증진하여 식물병원균 저항성 작물을 개발하고자, 철분 결합 단백질인 대두의 ferritin 유전자를 CaMV 35S와 hsr203J promoter에 연결하여 감자에 형질전환하였다. PCR및 Northern분석에 의한 형질전환 감자에 ferritin 유전자가 존재하는 것과 이들 유전자 식물체내에서 발현되는 것을 확인하였다. ferritin 유전자를 담배 유래 병원균 특이 발현promoter인 hsr203J와 연결하여 획득된 형질전환 감자 식물체는 감자역병균 접종 후 24시간대에서 전사체 발현량이 가장 많았으며 그 후 줄어드는 경향을 나타내었다. 유전자 도입이 확인된 형질전환체 감자괴경의 철분 함량은 CaMV 35S와 ferritin 유전자 도입 형질전환체가 2.5배, hsr203J promoter와 ferritin 유전자 도입 형질전환체가 1.5배 각각 증가하는 것으로 나타냈다. 또한 이들 형질전환체는 감자 무름병균에 대한 저항성 증진효과를 관찰할 수 있었다.

형질전환 식물을 이용한 산업용 오일 생산 연구개발 현황

배신철 ( Shin Chul Bae ),김정봉 ( Jung Bong Kim ),김용환 ( Yong Hwan Kim ),조강진 ( Kang Jin Cho ) 한국국제농업개발학회 2007 韓國國際農業開發學會誌 Vol.19 No.4

Phytophthora cambivora KACC 40160으로부터 새로운 elicitin의 분리

윤상홍,배신철,박인철,구본성,김용환,여윤수,Yoon, Sang-Hong,Bae, Shin-Chul,Park, In-Cheol,Koo, Bon-Sung,Kim, Young-Hwan,Yeo, Yun-Soo 한국응용생명화학회 2003 한국농화학회지 Vol.46 No.2

난균류에 속하는 Phytophthora spp.와 pythium spp.에서 분비되는 단백질인 elicitin은 식물과 병원균과의 비친화적 관계에서 과민감반응을 유도하는 인자로 알려져 왔다. 국내에서 수집된 5종의 Phytophthora spp로부터 분리된 elicitin들은 무, 배추, 고추에서 과민감 반응을 유도 하였으나 오이, 토마토에서는 볼 수 없었다. 특히 지금까지 보고가 되지않은 P. cambivora KACC 40160균주의 배양액으로부터 ion exchange와 gel filtration을 이용하여 고추에 과민감반응을 유도하며 분자량이 10kDa인 새로운 elicitin을 순수분리 하여 cambivorein이라 명명 하였다. 분리된 cambivorein의 N-말단 아미노산 서열분석 결과 ${\beta}-isoform$의 특징인 13번째 아미노산이 Iysine을 가지고 있었으며 기존의 다른 종류의 elicitin과는 다른 아미노산으로 구성되어 있었다. Elicitins, proteinaceous elicitors secreted from Oomycetes fungi (Phytophthora spp. and Pythium spp.), have been known as inducer of hypersensitive response (HR) in incompatible interactions between plant and pathogens. Five elicitins among many Korean Phytophthora species caused the reactions of distal HR in radish, chinese cabbage and some hot pepper cultivars, but not in cucumber and tomato. Because the isolation of elicitin from Phytophthora cambivora hasn't been reported yet, we have purified a cambivorein, a new member of the elicitin family, from the culture filtrate of Phytophtilora cambivora (KACC 40160) by using FPLC (Fast Protein Liquid Chromatography, AKTA) with sepharose S and Sephacryl HR columns. We confirmed that it induces necrosis activities in some hot pepper cultivars and its molecular weight is about 10 KDa by Tricine-SDS-PAGE. Comparison of amino acid sequences of its N-terminal ends also informed the identification of Iysine at the 13th position, which is characteristic of a kind of basic elicitin isoform $({\beta}-isoform)$. It Also showed that our elicitin is not identical with N-terminal sequences of many elicitins reported from Phytophthora spp..

광섬유를 이용한 레이저섬광의 균일분포 증진효과에 따른 열확산계수 측정에 관한 고찰

이원식,배신철,Lee, Won-Sik,Bae, Shin-Chul 대한기계학회 1998 大韓機械學會論文集B Vol.22 No.8

When thermal diffusivity is measured by laser flash method, the thermal diffusivity call be calculated front the assumption of the uniformly heated whole surface of the specimen. It has been known that the approximate 5% error is made by the non-uniform energy distribution on the specimen surface of laser pulse heat source. In this study, to obtain the highly-uniformed laser beam, which has both the low non-uniform heating error from non-uniform laser beam and the energy loss, research was carried out on no transmitting loss by optical fiber and high repetitions. In addition, heating error and thermal diffusivity were measured as the measuring positions were varied and compared with the results using the uniform and the non-uniform laser beams. In addition, dole to using the uniformalized laser beam, the whole surface of the specimen was heated uniformly and as a result, it was the thought that this was very effective to reduce the variations of the errors of the thermal diffusivity as the measuring positions were varied. It can be obtained that when the thermal diffusivity of POCO-AXM-5Q1 of SRM in NBS was measured with both the uniform and the non-uniform laser beams, the dispersion error of the former was from 2 to 2.5%, which was more improved than that of the latter.

라플라스 변환을 이용한 1차원 열전도의 수치해석

신운철 ( Woon Chul Shin ),배신철 ( Sin Chul Bae ) 한국안전학회 2007 한국안전학회지 Vol.22 No.4

전사인자 OsNAC58 과발현을 통한 벼 흰잎마름병 저항성 증진 벼

박상렬,김혜선,이경실,황덕주,배신철,안일평,이서현,김선태,Park, Sang Ryeol,Kim, Hye Seon,Lee, Kyong Sil,Hwang, Duk-Ju,Bae, Shin-Chul,Ahn, Il-Pyung,Lee, Seo Hyun,Kim, Sun Tae 한국식물생명공학회 2017 식물생명공학회지 Vol.44 No.2

벼는 중요한 식량작물이며 지속적으로 벼흰잎마름병균, 도열병균, 잎집무늬마름병균, 바이러스 등 여러 병원균에 의해 수확량이 영향을 받고 있다. 이들 중 Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo)에 의해 유발되는 벼흰잎마름병은 세계 벼 재배지역에 발병하여 막대한 피해를 주고 있어 문제가 되고 있다. 따라서 생물적/비생물적 스트레스 저항성에 관여한다고 알려져 있는 식물 특이 전사인자 중의 하나인 NAC(NAM, ATAF, and CUC) 전사인자를 이용하여 벼의 벼흰잎마름병에 대한 저항성을 증진시키고자 하였다. 본 연구에서는 벼에서 NAC 전사인자 중 하나인 OsNAC58 유전자를 분리해 냈으며 아미노산 서열을 바탕으로 분석해 본 결과이 유전자는 5개의 NAC전사인자 group 중에서도 stress와 많은 관련이 있다고 알려진 group III에 속하였다. 또한 세포 내 위치를 확인하기 위해 GFP와 융합한 단백질을 이용해 조사해 본 세포 내에서도 핵에 위치하는 것으로 조사되었다. OsNAC58 유전자의 생물학적 기능 분석을 위해 이 유전자를 과발현시킨 벼 형질전환체를 만들었다. 동진벼를 기준으로 보다 발현이 높은 13개 계통을 선발하였으며, 이들 계통에 벼흰잎마름병균을 접종하여 병저항성을 검정한 결과 동진벼에 비해 벼흰잎마름병에 대한 저항성이 크게 증대함을 보였다. 이것은 벼의 OsNAC58 유전자가 벼흰잎마름병균 침입 시 숙주인 벼 핵 내에서 벼의 병저항성 기작을 조절하여 나타난 결과로 추정된다. Bacterial blight in rice caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) greatly reduces the growth and productivity of this important food crop. Therefore, we sought to increase the resistance of rice to bacterial blight by using a NAC (NAM, ATAF, and CUC) transcription factor, one of the plant-specific transcription factors that is known to be involved in biotic/abiotic stress resistance. By isolating the OsNAC58 gene from rice and analyzing its biological functions related to Xoo resistance, phylogenetic analysis showed that OsNAC58 belongs to group III. To investigate the biological relationship between bacterial leaf blight (BLB) and OsNAC58 in rice, we constructed a vector for overexpression in rice and generated transgenic rice. The expression analysis resulting from use of RT-PCR showed that OsNAC58-overexpressed transgenic rice exhibited higher levels of OsNAC58 expression than wild types. Further, subcellular localization analysis using rice protoplasts showed that the 35S/OsNAC58-SmGFP fusion protein was localized in the nuclei. Thirteen OsNAC58-overexpressed transgenic rice lines, with high expression levels of OsNAC58, showed more resistant to Xoo than did the wild types. Together, these results suggest that the OsNAC58 gene of rice regulates the rice disease resistance mechanism in the nucleus upon invasion of the rice bacterial blight pathogen Xoo.

감자 (Solanum tuberosum L.) CycD3유전자의 분리 및 특성 분석

강인홍,최승호,이홍근,황현식,이석찬,정태영,임학태,배신철,Kang, In-Hong,Choi, Seung-Ho,Lee, Hong-Geun,Hwang, Hyun-Sik,Lee, Suk-Chan,Jung, Tae-Young,Lim, Hak-Tae,Bae, Shin-Chul 한국식물생명공학회 2003 식물생명공학회지 Vol.30 No.4

D-type cyclins are believed to regulate the G1 to S phase transition in response to nutrient and hormonal signals. We investigated the expression characteristics of the key cell-cycle regulators, mitotic and G1 cyclins in potato (Solanum tuberosum L.). We isolated D-type cyclin gene from potato and it was classified as D3 cyclin by sequence similarities and a phylogenetic analysis, and named as StcycD3;1. The accumulation of transcripts was predominantly associated with mitotically active organs, such as stolons, roots, flowers, leaves, and stems. Transcription of StcycD3;1 can be induced by sucrose. D-type cyclin은 호르몬과 영양분의 영향을 받아 세포주기의 G1기에서 S기로 전환을 조절하는 인자이다. 우리는 감자에서 이 유전자를 분리 해냈고, 염기서열 분석을 통하여 D3 cyclin으로 분류하였다. 그리고 StCycD3;1이라 명명하였다. 다른 D cyclin유전자가 세포 분열이 활발한 조직에서 발현되는 것과 같이 StCycD3;1은 감자의 괴경, 뿌리, 꽃, 잎, 줄기, 뿌리줄기, 복지에서 다양한 발현 양상을 보였고, 영양분의 하나인 sucrose에 의하여 발현이 유도되는 것을 확인하였다.

작물육종 효율 극대화를 위한 피노믹스(phenomics) 연구동향 : 화상기술을 이용한 식물 표현형 분석을 중심으로

이성곤(Seong-Kon Lee),권택윤(Tack-Ryoun Kwon),서은정(Eun-Jung Suh),배신철(Shin-Chul Bae) 한국육종학회 2011 한국육종학회지 Vol.43 No.4

식물 피노믹스 분야에서 초고속 대량선발이 가능하도록 만든 화상기술(imaging technology)을 온실자동화 기술, 이미지 촬영 및 분석기술 등으로 분류하여 개념을 정리하고, 화상 기술을 개발 및 응용하고 있는 주요 연구기관의 현황을 소개 하였다. 연구동향 파악을 위해 작물의 내재해성 검정, 병해충 진단, 종자활력 검정, 수확후 관리, 생체리듬 연구 등 다양한 분야에서 응용되고 있는 사례들을 살펴보았다. 향후 열화상, 형 광 화상 기술을 UV-induced blue green fluorescence, hyperspectral imaging 등과 상호 보완해서 multi-sensor 개념으로 발전시켜 나간다면, 식물의 생산량 증대를 위한 스트레스 내성자원 선발의 효율성을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 파장 대의 영상정보로부터 각 스트레스의 특징을 catalogue화하는 것이 가능하여 다양한 스트레스를 정확히 진단하고 정량화할 수 있을 것으로 보이며, 나아가 각종 스트레스에 대한 조기 경보시스템으로도 활용할 수 있을 것이다. 호주 Plant Phenomics Centre에서는 온실과 포장을 포함 한 Phenomics 기술의 종합적 개념도를 그림 4와 같이 제시하고 각 부문별 필요기술을 개발 중에 있는데, 종합기술로 완성 된다면 현재의 작물 품종개량 속도를 획기적으로 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 호주는 그 동안 분자생물학, 식물생리학 분야에서는 기술력을 확보해 왔지만 BT, IT 등 융복합 농업기술분야에서는 다른 나라에 비해 역량을 결집하지 못하고 뒤쳐져 있었다고 볼 수 있는데, 연구개발의 궁극적인 목표인 실용화 단계에서의 기술우위를 선점함으로써 그간의 약세를 만회하고자 Phenomics 연구시설을 설치하였다고 한다. 이 점은 BT 후발주자이면서 국제적 경쟁력을 확보하려는 우리에게 시사하는 바가 크다. Phenomics 연구는 생명공학기술을 통해 창출된 GM 식물체, 전통육종을 통해 육성된 육종재료 등 모든 유용 유전자원을 평가, 검정할 수 있는 신품종 육성의 기본 기술로 부상하고 있다. 지난 수년간 정체되어 있는 국내 종자시장을 고부가 수출산업으로 육성하기 위해서는 유용 유전자원, 농업생명공학산물의 실용화를 가속화하여야 하며, 이를 위해 피노믹스 기술 확보 및 시설 인프라 구축을 전략적으로 신중히 검토해봐야 할 시점이다. Food security has been a main global issue due to climate changes and growing world population expected to 9 billion by 2050. While biodiversity is becoming more highlight, breeders are confronting shortage of various genetic materials needed for new variety to tackle food shortage challenge. Though biotechnology is still under debate on potential risk to human and environment, it is considered as one of alternative tools to address food supply issue for its potential to create a number of variations in genetic resource. The new technology, phenomics, is developing to improve efficiency of crop improvement. Phenomics is concerned with the measurement of phenomes which are the physical, morphological, physiological and/or biochemical traits of organisms as they change in response to genetic mutation and environmental influences. It can be served to provide better understanding of phenotypes at whole plant. For last decades, high-throughput screening (HTS) systems have been developed to measure phenomes, rapidly and quantitatively. Imaging technology such as thermal and chlorophyll fluorescence imaging systems is an area of HTS which has been used in agriculture. In this article, we review the current statues of high-throughput screening system in phenomics and its application for crop improvement.

총설 : 단백질 분해가 식물의 진균 병 진전에 미치는 영향

안일평 ( Il Pyung Ahn ),박상렬 ( Sang Ryeol Park ),배신철 ( Shin Chul Bae ) 한국균학회 2010 韓國菌學會誌 Vol.38 No.2

Plant pathogenic fungi are the most diverse and drastic causal agents of crop diseases threatening stable food production all over the world. Plant have evolved efficient innate immune system to scout and counterattack fungal invasion and pathogenic fungi also developed virulence system to nullify plant resistance machinery or signaling pathways and to propagate and dominate within their niche. A growing body of evidences suggests that post translational modifications (PTMs) and selective/nonselective degradations of proteins involved in virulence expression of plant pathogenic fungi and plant defense machinery should play pivotal roles during the compatible and incompatible interactions. This review elucidates recent investigations about the effects of PTMs and protein degradations on host defense and fungal pathogens` invasions.

Phytophthora cambivora KACC 40160으로부터 새로운 elicitin의 분리

여윤수 ( Yun Soo Yeo ),윤상홍 ( Sang Hong Yoon ),배신철 ( Shin Chul Bae ),박인철 ( In Cheol Park ),구본성 ( Bon Sung Koo ),김용환 ( Young Hwan Kim ) 한국응용생명화학회 2003 Applied Biological Chemistry (Appl Biol Chem) Vol.46 No.2

Elicitins, proteinaceous elicitors secreted from Oomycetes fungi (Phytophthora spp. and Pythium spp.), have been known as inducer of hypersensitive response (HR) in incompatible interactions between plant and pathogens. Five elicitins among many Korean Phytophthora species caused the reactions of distal HR in radish, chinese cabbage and some hot pepper cultivars, but not in cucumber and tomato. Because the isolation of elicitin from Phytophthora cambivora hasn`t been reported yet, we have purified a cambivorein, a new member of the elicitin family, from the culture filtrate of Phytophthora cambivora (KACC 40160) by using FPLC (Fast Protein Liquid Chromatography, AKTA) with sepharose S and Sephacryl HR columns. We confinrmed that it induces necrosis activities in some hot pepper cultivars and its molecular weight is about 10 KDa by Tricine-SDS-PAGE. Comparison of amino acid sequences of its N-terminal ends also informed the identification of lysine at the ]3th position, which is characteristic of a kind of basic elicitin isoform (β-elicitin). It also showed that our elicitin is not identical with N-terminal sequences of many eliciting reported from Phytophthora spp..