Differential screening을 통해 Moriguchi등 (1998)이 분리한 유전자와 상동성을 나타내는 CitMT45 유전자의 cDNA를 분리하였다. 본 실험에서 분리한 cDNA는 Moriguchi등 (1998)이 분리한 cDNA에 비해 긴 3' UTR을 가지고 있었다. 잎과 과피, 과육에서 CitMT45 유전자의 발현분석을 northern blot을 통해 수행한 결과, 발달단계에 따라 증가하는 비슷한 앙상을 관찰할 수 있었으나, 과육, 과피, 잎의 순으로 그 발현 양이 많았다. 이들의 발현조절에 대한 정보를 얻기 위해 게놈 DNA를 분리한 결과, CitMT45 게놈 구조는 3개의 exon과 2개의 intron으로 구성되어 있었고, primer extension 분석을 통해 CitMT45 유전자의 발현은 3개의 부위에서 개시되고 있음을 알 수 있었다. 전사개시부위의 5'upstream 지역에서 TATA box와 CCAAT box뿐만 아니라, 금속이온과 온도변화에 의한 조절에 중요한 부위로 알려진 cis-element를 발견하였다.

액체배지 첨가가 L. oriental hybrid 'Casa Blanca'의 자구비대 촉진에 미치는 영향을 조사하였다. MS기본배지에 활성탄 1 g/L과 sucrose 60g/L가 첨가된 배지에서 저반부가 비대된 자구절편체 (7 mm$\times$12 mm)를 2개월간 암배양한 후에 액체배지를 동일용기에 첨가하여 자구비대를 현저하게 촉진시켰다. 첨가된 액체배지는 2배의 MS배지 염류농도에 sucrose 120g/L가 첨가된 배지 25 mL를 첨가하는 것이 자구비대에 효과적이었다.

본 실험은 nptII 및 hpt 유전자가 삽입된 현사시나무를 이용하여 각 항생제 저항성 유전자로 형질전환된 세포의 효율적인 선발 조건을 규명하기 위하여 수행되었다. 액아가 포함된 줄기절편과 잎절편 조직의 생장, 발근 유도, 캘러스 유도로 항생제에 대한 감수성에 대한 효과를 검정하였다. 형질전환되지 않은 대조식물체의 잎절편을 이용한 경우 50 mg/L의 kanamycin이나 2 mg/L hygromycin으로 캘러스 유도 및 생장을 억제할 수 있었으나 형질전환된 식물은 100 mg/L kanamycin, 50 mg/L hygromycin에서도 왕성한 생장을 나타냈다. 절간조직의 개아의 경우 100 mg/L kanamycin, 5 mg/L hygromycin으로 줄기신장을 완전히 억제 가능하였으며, 뿌리유도는 50 mg/L kanamycin, 5 mg/L hygromycin에서 선발이 가능하였다. 형질전환체는 모두 이보다 높은 농도에서 왕성한 생장을 보였다. 형질전환이 되지 않은 세포의 생장을 억제하는 데는 hygromycin이 kanamycin보다 더 효율이 좋은 것으로 나타났다. 따라서 hpt유전자가 npt II 유전자보다 훨씬 강력한 선발표지임이 확인되었으며 엽절편의 캘러스 유도와 생장과 절간조직의 발근유도 모두 항생제에 예민하게 작용하여 형질전환체의 식별에 효과적으로 사용할 수 있음을 알 수 있었다.

고추 (Capsicum annum L.)의 잎, 과실 및 배양세포를 대상으로 capsidiol의 생산을 유도하기 위해 자외선, cellulase 및 jasmonic acid (JA)의 영향을 구명하였다. 배양세포는 cellulase 0.05 mg/L나 JA 0.1 mg/L처리로 세포의 capsidiol 생산을 위한 유도가 가능하였다. Elicitor를 처리한 배양세포는 자체 생성한 capsidiol의 독성에 의해 활력이 급격히 감소하여 48시간 이후에는 세포활력을 거의 잃어버리는 것으로 나타났다. 자외선 스트레스의 처리는 48시간의 처리로 고추 잎의 capsidiol의 함량을 최고 45.4배까지 증가시켰다. Cellulase 0.05 mg/L또는 JA 1.0mg/L를 식물의 잎 표면이나 과실의 기부에 미세주사기로 주입하면, 잎은 elicitor를 주입한 부위로부터 합성된 capsidiol의 독성으로 병반이 확대되어 가는 것을 관찰할 수 있었으며, 과실에서도 elicitor의 주입에 의해 병반이 확산되며 elicitor를 주입한 과실에서 capsidiol의 생성이 확인되었다.

VVTL1은 포도 과육에서 특이적으로 다량 발현되는, PR5 계열의 thaumatin과 높은 상동성을 나타내는 단백질로서, 품종에 따라 염기서열의 차이를 나타낸다고 알려져 있다. 현재까지 포도의 VVTL1에 대해서 몇몇 연구가 진행되었지만, 우리나라에서 가장 많이 재배되는 품종인 캠벨에서는 전혀 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 캠벨 품종으로부터 VVTL1-homolog 유전자의 게놈 DNA를 분리하여, 염기서열을 분석하였다. VVTL1-homolog 유전자는 일반적으로 PR5 유전자의 구조와 동일한 구조인, intron이 없는 하나의 exon으로만 구성되어 있었다. 염기서열로부터 추론된 VVTL1-homolog 단백질의 아미노산 서열은 VVTL1을 비롯한 다른 품종의 포도에서 분리된 TLP와는 달리 염기성의 등전점을 가지고 있었다. Primer extension 분석을 통해 전사개시 부위를 결정하였고, promoter영역을 포함하는 5'upstream 지역에 전사에 중요한 TATA box (4개)와 CAAT box (1개)가 존재하였으나, 이들의 위치와 수는 다른 PR5 유전자의 promoter와는 다랐다. 이러한 연구결과는 VVTL1-homolog 유전자의 발현이 과육 성숙과정동안 abscisic acid와 스트레스 또는 자극에 의해 발현이 유도되고 있음을 제시해준다. 포도 과육특이발현 promoter인 VVTL1-homolog 유전자의 promoter 분리는, 유전자의 도입에 의해 유용형질을 과육에 나타내는 포도품종을 개발하고자 할 때 효율적으로 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

고추의 약을 배지에 치상한 후 4$^{\circ}C$와 32$^{\circ}C$의 온도 전처리가 소포자의 활력, 초기분열 및 소포자 배 발생에 미치는 영향을 조사하였다. 활력 있는 소포자의 비율은 모 식물에서 채취하여 치상할 당시에는 62~64%정도였으나 치상 후 온도처리 기간 중에는 매우 급속하게 저하되었다. 소포자의 활력은 4$^{\circ}C$ 처리에 비해 32$^{\circ}C$ 처리 시에 더욱 심하게 감소하였으며 배양 9일이 되면 온도처리와 관계없이 활력 있는 소포자가 거의 없었다. 치상 당시의 소포자는 대부분이 후기 1핵성 소포자기였으며 배양 2일 후부터 핵이 소실된 무핵 소포자들과 함께 다양한 유형의 다핵 소포자들이 나타났다. 배 발생적 소포자의 비율은 고온처리에서 높았으나 균등분열에 의한 동형2핵 소포자의 출현에는 온도처리에 따른 차이가 크지 않았으며 다핵 소포자들은 균등 또는 불균등 분열에 의해 생겨났다. $25^{\circ}C$와 32$^{\circ}C$ 처리에서는 배양 2일 후에 이미 퇴화 소포자들이 50% 이상이 되었는데 4$^{\circ}C$ 처리에서는 14일 동안 대부분의 소포자들에서 핵이 완전하였다. 소포자 배의 발생은 4$^{\circ}C$ 처리에 비해 32$^{\circ}C$ 처리에서 높았으며 가장 효과적인 고온처리 기간은 4일이었다. 이에 비해 4$^{\circ}C$ 처리에서는 2일 처리가 가장 효과적이었으며 처리기간이 길어질수록 소포자 배의 발생이 감소되었다.

두릅나무의 체세포배 유래 소식물체의 효과적인 순화 방법을 개발하고자 플라스틱 용기를 사용 4가지 인공배양토 및 MS 액체배지 등 7가지 수용액 처리를 통해 활착률 및 생장을 조사하였다. 상토는 perlite가 vermiculite보다 활착 및 생장에 양호하였고, 입자가 클수록 활착률 및 생장이 좋았다. 액체배지는 2차 증류수 처리가 가장 양호하여 96%의 활착률을 나타냈으며, 염류농도를 1/4 및 1/8로 낮춘 MS배지는 각각 92%의 활착률을 보인 반면 기본배지 및 1/2 MS배지는 활착률이 저조하였다. 한편 0.1% hyponex와 2% sucrose 처리는 84% 및 76%의 활착률을 각각 나타냈다. 결론적으로 두릅나무의 체세포배 유래 소식물체의 순화는 입자가 큰 perlite를 사용하고 증류수 처리 혹은 염류 농도를 낮춘 MS배지 처리로 효과적인 순화가 가능함을 보여주었다.

자생 왕포아풀 (Poa pratensis L.)의 배발생 캘러스 유도 및 식물체 재분화 조건을 규명하였다. 도입된 다섯 품종과 국내에서 수집한 네 가지 생태형의 미성숙 화서와 완숙종자를 sucrose 30 g/L, Phytagel 3 g/L와 2,4-D 1 mg/L가 함유된 MS배지에 치상하여 24$^{\circ}C$로 조절된 항온실에서 배양하면서 캘러스를 유도하였다. 대부분의 배양에서 캘러스가 형성되었으나 배발생 캘러스는 완숙종자를 절편체로 썼을 때보다 미숙화서에서, 온실에서 재배되어 형성된 화서보다는 자연 재배조건에서 형성된 화서에서 배발생 캘러스의 유도율이 높았다. 배발생 캘러스는 85~98%의 효율로 높게 유도되었으며 계대배양 및 액체 진탕배양을 통해 6개월 이상 장기 증식되었으며, 생장조절제가 함유되지 않은 MS 재분화 배지에 이식하면 다수의 식물체로 재분화되었다. 재분화 식물들은 온실재배에서도 정상적으로 생장을 하였다.

감자 (Solanum tuberosum L. cv. Irish Cobbler)의 괴경형성과정 (tuberization) 동안에 발현하는 유전자들의 발현양상을 조사하고자 differential display법을 실시하였다. Differential display를 이용하여 분리된 eIF5A DNA단편을 probe로 사용하여 감자의 cDNA library screening을 통하여 eIF5A full-length cDNA를 감자에서 처음으로 분리하였다. 감자의 eIF5A, clone은 토마토의 eIF5A cDNA 염기서열과 94.8%. 아미노산 서열에서는 97.5%로 매우 높은 유사성을 나타내었다. 감자의 eIF5A 유전자는 길이가 716 bp로 하나의 단백질 code영역 (ORF)을 포함하고 있었다. 이 영역은 분자량 17.4 kD, pI 5.5로 추정되는 160개의 아미노산으로 구성된 eIF5A단백질을 code하고 있었다. eIF5A 단백질들에서 12개의 아미노산 서열 (STSKTGKHGHAK)은 효모에서 사람에 이르기까지 완벽하게 보존되어 있는 것으로 알려져 있는데, 감자에서도 또한 잘 보존되어 있었다. 이 영역은 eIF5A 단백질의 활성을 나타내는 데 있어서 필수적인 hypusine을 생성하는 전사 후 수식 부위가 들어 있는 아주 중요한 곳이다. 감자에서 eIF5A 유전자의 발현양상을 조사한 결과 감자의 전조직에서 발현을 보였는데, 성숙잎이나 괴경보다는 세포분열 및 물질축적이 활발히 일어나고 있는 꽃기관들 (stamen, ovary, petal. sepal), 과실 (fruit)과 stolen 등의 조직들에서 비교적 활발히 발현되고 있었다.

유전공학 기술은 지금까지 발전 유지하여 온 전통 육종기술의 약점을 보완하고 연계할 때만이 무한한 잠재력을 발휘할 수 있기 때문에 농업생산에서 새로운 전기를 마련할 수 있는 품종개발을 전제로 연구 방향을 설정하는 것이 바람직하다. 따라서 우리나라의 품종 보급의 양대 축인 정부 주도의 식량작물 육종사업과 개인 종묘회사가 주도하는 원예작물 육종사업에 필요한 유전공학연구를 수행해야 할 것이며 철저한 현황파악과 성공가능성을 세계 경쟁의 입장에서 분석하여 연구의 우선 순위를 정하고 집중적인 인력 양성과 연구투자를 지속하여야 결실을 얻을 것으로 본다. 유전공학연구의 기본 방향으로는 실용화 촉진을 위한 연구와 원천기술확보를 위한 기초 연구로 대별하여 농가 또는 작물 육종기관에 필요한 연구는 농림부에서 주관하고 원천 기술 확보를 위한 기초연구는 과학기술부에서 주도하여 구체적이고 실현 가능한 정책을 수립 추진하여야 할 것이다. 구체적으로 실용화 촉진연구는 전통 육종 기술의 목표인 획기적 수량증대, 작물의 재배안정성 향상 및 품질 개량범주에 속하는 유전자 전환작물 개발 및 생리활성물질 생산 작물의 개발로 볼 수 있으며 기초 연구로서는 각 작물의 유전체 연구개발과제라고 생각된다. 이미 선진국에서는 몬산토 등 대기업을 중심으로 대두, 옥수수, 감자, 유채 등 주요 작물에서 제초제 저항성, 내충성, 내병성 등 유전자 전환작물을 상용화하여 농업 생산비를 절감하고 수량성을 향상시키는 등 기술 부가가치를 높이고 있으며, 이들 수확물을 수출하거나 또는 종자로 수출하여 농업의 상업화와 국제화를 추진하고 있는 동시에 지적소유권을 선점하고 그 기술까지 수출하고 있는 실정이다. 국내에서도 유전공학 연구가 어느 정도 수행되어 벼를 비롯한 주요 농작물의 형질 전환 기술이 정립되었고 다양한 소재로부터 개발된 신기능성 형질전환작물이 개발되고 있으나 아직은 농가 및 농장에 보급되지 못하고 연구소나 대학 실험포장에 격리 실험을 실시 중에 있다. 또한 기초 연구인 유전체 연구로 국, 공립연구소 및 대학 실험실에서 벼, 배추, 고추 등 일부 작물에서 산발적으로 시작되어 유전자 지도 작성 및 유용 유전자 개발 등 필수적인 연구를 시작하고 있으나 연구비와 인력 부족으로 국제 경쟁력을 갖추지 못하고 있다. 그러므로 앞으로의 과제는 연구 중에 있는 과제들을 보다 활성화하여 연구결과를 조속히 얻도록 노력해야 하며 새로 시작하는 과제는 연구기관의 능력과 연구 후의 실용화를 촉진할 수 있도록 일괄 system 확립을 전제로 하는 협동연구체제로 수행하는 것이 바람직하다. 그 동안 식량작물의 종자개량 및 보급사업은 정부주도로 국공립 연구소를 중심으로 수행되어 왔으나 앞으로는 민영화 및 기업화를 촉진하는 정책을 추진하여야 외국의 종자회사 또는 농업 생산자와 경쟁할 수 있는 농기업 체제가 탄생될 것이다. 또한 국공립 연구 기관은 대학 및 개인회사연구소의 농업 연구를 지원하는 Infra system 확충을 목표로 연구 방향을 수정해야 할 것이며 유전 자원 연구, 작물 유전체 연구 등 직접적으로 수익성이 없는 기초적 연구에 치중하여 나라 전체의 연구 수준을 향상시키도록 노력해야 21세기에 농업에서 국제 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 보여진다.