Transient Expression of β-gulucuronidase (GUS) gene in Immature Ovules and Calli Derived from Cottonwood Species (Populus deltoides) by Microprojectile Bombardment

포플러의 미성숙(未成熟) 배(胚)와 캘러스에서 유전자총(遺傳子銃)에 의(依)한 GUS-gene의 일시적(一時的) 발현(發現)

Excised immature ovules and calli derived from the stems of cottonwood were bombarded with microprojectiles carrying plasmid DNA containing CaMV-35S promoter and ${\beta}$-glucuronidase(GUS) gene. After bombarded, the expression of GUS gene was detected by the assay of 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-${\beta}$-gluconide(X-gluc). Transient gene expression was measured by counting the number of distinct regions of GUS activity per explant. As major parameters, the number of shots and the period of exposure to X-gluc after the bombardment were investigated for detecting GUS gene expression. In this experiment, the percents of GUS gene expression showing spots were 56.8 from immature ovules and 75.9 from micro-calli of cottonwood species. Among the treatments, two consecutive shots and 48 hour exposure produced about $25.75{\pm}2.77$(per ovule), $11.43{\pm}1.22$(per mini petridish) spots, respectively, Microprojectile particle bombardment provides a useful method to assay transient expression in both types of explants. Furthermore, our results represent that the excised ovule and/or the calli might be stably transformed by the biolistics.

미류나무의 미성숙 ovule과 줄기로부터 유기된 캘러스에 plasmid pBI221 유전자를 유전자총을 이용하여 인위적으로 삽입하였다. Plasmid pBI221은 CaMV-35S 유전자에 의하여 발현되는 ${\beta}$-glucuronidase(GUS) reporter 유전자를 포함하고 있다. Plasmid pBI221이 물리적으로 삽입된 후 GUS 유전자의 발현정도는 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-${\beta}$-gluconide(X-glue)의 반응에 의해 분석되었고, 유전자의 일시적 발현현상은 ovule, 캘러스 시료에 X-glue substrate의 반응에 의하여 나타나는 뚜렷한 점(spot)의 수에 따라서 조사하였다. 본 실험에서 particle bombardment후 GUS유전자의 발현검정에 있어 가장 중요한 요인은 bombardment 횟수와 X-glue substrate에 노출된 시간이었다. X-glue substrate와의 반응결과, 캘러스와 ovule에서 각각 56.8%, 75.9%의 반응 점들을 나타냈다. 여러 처리중 두번의 연속적인 shot와 bombardment 이후, X-glue과 sample을 48시간 반응시킨 후 24시간 동안 alcohol로의 침지가 가장 많은 수의 점을 유기시켰고, 이들 반응으로부터 평균 $25.75{\pm}2.77$(ovule), $11.43{\pm}1.22$(calli)개의 반응 점을 보였다. 유전자총에 의한 외래 유전자 도입에 관한 본 연구는 두종류의 시료로부터 빠른 시간 내에 유전자 발현을 볼 수 있을 뿐만 아니라, 지금까지 Agrobacterium을 이용한 형질전환이 보고되지 않은 미류나무(Populus deltoides)의 형질전환 연구에 대체 방법을 제공하리라 생각된다.