제주산 파인애플 유래 Bromelain관련 유전자 (BL1)를 이용반 형질전환 상추의 특성 = Characterization of Transgenic Lettuce (Lactuca sativa L.) Using a BL1 Gene Encoding Bromelain Isolated from Pneapple

국문 초록 (Abstract)

파인애플 (Ananas comosus) 줄기에서 얻어지는 bromelain은 단백질 분해효소 중 cysteine protease의 복합체로 알려져 있다. 본 연구에서는 제주산 파인애플 줄기를 이용하여 bromelain 관련 유전자를 분리하였다. 분리된 BL1 유전자는 총 933개의 염기서열로 311개의 아미노산을 coding 하였다. 지금 까지 알려진 식물 유래 bromelain 관련 유전자와의 alignment 분석한 결과 BAA21929 유전자와 94%, T10516 유전자와 93% 및 P14518 유전자와 81%의 상동성을 보였다. BL1 유전자를 상추 게놈내에 도입하고자 NPTII 유전자 와 BL1 유전자로 제작한 pBI 121 BL 벡터를 Agrobacterium tumefacience LBA4404에 도입한 후, 상추잎 절편에 감염시켜 embryogenic callus 및 재분화 식물체를 육성하였다. 이들식물체로부터 T1세대를 육성하여 PCR 분석을 통해 왜래유전자의 도입 여부를 확인하였다. 또한 형질전환체의 발현여부는 Nothern blot분석 및 eno protease활성을 통해 형질전환체에서 BL1유전자가 안정적으로 상추세포내에서 발현되고 있음을 확인하였다. 따라서 본 실험에서 육성된 bromelain 관련 BL1 유전자가 도입한 형질전환 상추를 육종소재르 활용한다면 상업적으로 유용한 단백질을 분해하는 가수분해효소로써 건강 보조제, 사료첨가제 등에 널리 사용할 수 있을 것으로 생각되어진다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

To clarify the roles of bromelain in plants, we isolated BL1 gene encoding bromelain from pineapple stem tissues and sequenced. The full length cDNA is 933 bp and encodes a polypeptide of 311 amino acid residues. The cDNA is most similar 94% at the amino acid level to bromelain previously isolated from pineapple (BAA21929). Explants of Lactuca sativa were co-cultivated with Agrobacterium tume-faciences LBA 4404 strains containing nptII and BL1 gene for transformation. Through initial selection of regenerated explants by culturing on a kanamycin and carbenicillin containing MS medium, multiple shoots were obtained after 2 months of culture. For a complementary step of selection, putative transgenic shoots were transferred to 1/2 Ms basal medium supplemented with 100 mg/L kanamycin and 500 mg/L carbenicillin. The selected shoots were obtained T1 generation seeds with emasculation, and tested with PCR analysis using 35S promoter and BL1 specific primers whether BL1 gene was introduced to genome of the plants. These results confirmed that produced the specific PCR bands in the putative transgenic lines. Additionally the Northern blot and endo protease activity showed that transcripts of BL1 gene were detected in transgenic lines. Theses results suggest that BL1 gene be successfully integrated and transcripted in the transgenic lettuce plants.