형질전환 감자 소괴경의 발달단계에 따른 Patatin Promoter-GUS 유전자의 발현 분석 = Distinct Spatio-temporal Expression Patterns of Patatin Promoter-GUS Gene Fusion in Transgenic Potato Microtubers

국문 초록 (Abstract)

본 실험은 감자괴경에 특이적으로 나타나는 patatin promoter에 의한 외부 도입 유전자의 발현 양상을 파악하고자 수행되었다. Patatin promoter에 의하여 GUS 유전자의 발현이 조절되도록 pATGUS 벡터를 제작한 후 Agrobacterium tumefaciens LBA4404를 이용하여 감자의 잎 절편에 형질전환하였다. 대조구로 GUS 유전자의 상시발현 벡터인 pBI121을 사용하였으며, 항생제를 포함한 재분화 배지에서 개체를 유도한 결과 8주 후부터 신초를 관찰할 수 있었다. NPTII 유전자의 삽입여부를 PCR로 검정한 후, 선별된 형질전환체의 소괴경 형성을 위해 sucrose 농도를 높인 배지에서 1주일 간격으로 줄기의 하단 부분을 배양하였다. 주별로 시료를 채취한 후, RNA gel blot 분석을 해 본 결과 CaMV35S promoter에 의한 GUS 발현은 소괴경의 전단계에서 고르게 발현되는 반면, 괴경-특이적인 patatin promoter의 경우 감자 줄기에서는 관찰이 어려웠고, 주별 발현율은 1주부터 5주까지는 점점 증가하다가 그 이후부터는 점차 감소함을 알 수 있었다. 또한, GUS의 효소활성 역시 mRNA의 발현율과 비례함을 알 수 있었다. 제시된 실험결과들로 보아 감자 괴경에서의 patatin promoter에 의한 GUS 유전자의 발현은 5주경에 가장 높게 나타났으며, 이러한 결과들로 보아 patatin promoter에 의해 감자 소괴경내로 도입된 외래 유전자의 발현을 확인하기 가장 좋은 시기는 소괴경 형성 후 5주째임을 알 수 있었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study was carried out to investigate the expression patterns of foreign gene that controlled by tuber-specific patatin promoter in transgenic potatoes. Potato leaf disc cultured in vitro were transformed by the Agrobacterium strain LBA4404 containing pBl121 or pATGUS from potato cv. Desiree. In order to select the transgenic lines, gene-specific primers deduced from the NPTII were synthesized and used for polymerase chain reaction. The down part of the putative transgenic potatoes was transplanted weekly onto sucrose-enriched medium to accelerate the microtuber formation. RNA gel blot analysis was performed on the total RNAs obtained from tuber that had been harvested at a week interval. Also, histochemical assay was observed in the explants transformed with either pBI121 or pATGUS. Results showed that the transgenic plant containing pATGUS expressed GUS transcripts mainly at the tuber, not in stem, with the highest expression level in 5 weeks-grown microtubers. In contrast to pATGUS plants, the transformed plants with pBI121 showed an equal expression pattern throughout the whole developing stages. Consistent with RNA gel blot analysis, histochemical GUS staining and enzyme activity exhibited pATGUS transcripts were at the highest level in 5 weeks cultures. From these results, we suggest that the best stage to analyze the foreign gene introduced by patatin promoter into potato plants is at 5 weeks cultures after tuber formation.