• 한국산업정보학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.1-8
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• 2019

식물 표현체(plant phenomics) 연구는 우수한 형질의 식물 품종과 유전적 특성을 선별하기 위해 여러 식물체의 형태적 특징을 관측하고, 획득한 영상 빅데이터를 분석하는 기술이다. 기존의 방법은 검출 대상에 따라 직접 색상 임계값을 변경해야 하기 때문에 빅데이터를 다루는 정밀검정시스템에 적용하기 어렵다. 본 논문에서는 정밀검정시스템을 위한 식물체와 배경의 자동 분할이 가능한 합성곱 신경망(Convolution neural network: CNN) 구조를 제안한다. LeafNet은 9개의 컨벌루션 계층과 식물의 유무를 판단하기 위한 시그모이드(Sigmoid) 활성화 함수로 구성된다. LeafNet을 이용한 학습 결과, 식물 모종 영상에 대하여 정밀도 98.0%, 재현율 90.3%의 결과가 도출되어 정밀검정시스템의 적용 가능성을 확인하였다.

• 식물조직배양학회지
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• 제26권4호
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• pp.245-250
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• 1999

수분 후 담배의 배에 중이온 ($^{14}$ N) beam을 조사하여 유도한 variegated담배의 잎 조직을 기내배양하여 재생된 식물체의 특성을 조사하였다. NAA 0.1mg/L 와 BAP 1/0mg/L를 첨가한 MS배지에서 variegated담배의 잎을 배양하면 백색부위에서는 백색 식물체만이 유도되었으나 녹색부위에서는 녹색 식물체가 47.2%, 백색 식물체가 37.4%, variegated식물체가 15.4% 유도되었다. 재생된 녹색 식물체는 자가수분한 후대 (F$_1$)에서 녹색 식물체 1,651 개:백색 식물체 54개로 분리되었다. 또한 variegated 잎에서 재생된 녹색 식물체와 정상주를 정역교배 한 결과, 전부 녹색체가 분리되었다. 이 결과는 variegated잎의 표현형 유전은 최소한 모성 유전이 아님을 보여준다. Variegated잎의 녹색부위를 배양하여 재생된 variegated식물체의 잎을 이용하여 DNA gel blot한 결과, 엽록체 유전자인 psbA, rbcL, 165 rDNA, 23S rDNA의 양은 흰색부위 잎에서 정상주인 녹색 잎과 variegated식물체 잎의 녹색부위 보다 많았다.

• 한국자원식물학회:학술대회논문집
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• 한국자원식물학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.85-85
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• 2018

식물의 특성조사요령에서 조사항목을 정하는 것은 특정한 식물의 고유특성을 표현하고 새로운 품종에 대한 DUS를 확인할 수 있는 가장 중요한 과정이다. 이를 위해 참억새(Miscanthus sienesis) 품종들의 양적형질에 대한 조사결과를 각각의 특성조사 항목별로 분석하였다. 각 특성조사 항목의 측정값이 여러 품종에서 균일하게 나타날 경우 식물의 형태를 표현할 수 있는 조사항목으로 채택하는데 문제가 없으나, 그렇지 않은 경우 조사항목이 품종의 특성을 표현하기 어렵기 때문에 채택을 고려해야 한다. 이에 따라 참억새(M. sienesis) 재배종을 대상으로 양적형질의 측정값에 대해 변이계수(Coefficient of Variation)를 이용하여 균일한 정도를 확인하고 조사항목으로서의 타당성을 검토해보았다. 조사대상은 참억새 15개 재배종으로 양적특성 16개를 분석하였다. 분석결과 식물체 높이, 줄기 길이, 마디의 수, 까락 길이는 변이계수가 5%이하로 작아 양적형질을 표현하는데 있어 문제가 없으나, 마디길이와 엽초길이는 변이계수 22%에서 68% 사이로 높아 형질의 특성이라고 설명하는데 문제가 있었다. 조사항목에 대한 변이계수가 다른 특성들에 비해 높은 경우 변이의 범위가 넓어 품종의 형질이라고 판정하기 모호하기 때문에 조사항목으로의 채택은 고려해야한다. 이러한 분석결과는 향후 특성조사요령의 양적형질에 대한 특성조사항목을 결정하는 방법에 있어서 유용한 자료로 이용될 것이라 사료된다.

• 식물조직배양학회지
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• 제27권3호
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• pp.219-226
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• 2000

야생종 토마토의 자가불화합성에 관여하는 S RNase 유전자를 자가화합성인 재배종 토마토에 도입하여 형질전환 식물체를 만들었다. 재조합 Ti-plasmid pBI-S$_{11}$을 제작하여 Agrobacteria를 이용한 leaf disc transformation방법으로 재배종 토마토에 형질전환시켰으며, Southern분석을 통해 형질전환 식물체의 염색체 내에 자가불화합성 유전자가 안정된 구조로 도입되었는지 확인하였다. 형질전환 식물체의 화주 단백질을 이용하여 RNase활성 염색을 하여 화주 내 5단백질의 활성을 확인하였다. 또한 형질전환 식물체의 화주 단백질을 이용하여 western분석을 수행한 결과, 야생종 토마토 유래의 자가불화합성 유전자에 의해 5단백질을 정확하게 발현하는 식물체를 확인, 선발하였다. 선발된 형질전환 식물체의 화분, 화주, 화변, 잎, 줄기 등 5개의 조직을 western분석하여 5 RNase 유전자가 야생종 토마토에서와 유사한 형태로 화주조직에서만 높게 발현되며 형질전환된 재배종 토마토에서도 조직 특이적으로 발현한다는 것을 확인하였다. 위의 결과로 야생종 토마토에서 자가불화합성에 결정적인 영향을 미치는 S RNase를 재배종 토마토에 발현시켰을 때 자가불화합성을 나타내는 재배종 토마토의 표현형은 변화가 없다는 것과 어떠한 형태적인 변화도 없다는 사실을 확인하였다. 그리고 배우자체 자가불화합성 기작에는 화주쪽의 S RNase 이외에 화분쪽의 또 다른 기구가 있다는 것을 추측할 수 있었다.

• 식물조직배양학회지
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• 제21권4호
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• pp.233-237
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• 1994

용담의 잎 절편 배양을 통하여 유도된 배발생 캘러스로 부터 식물체의 재분화 체계를 확립하였다. 캘러스는 0.5 mg/L2,4-D, 2 mg/L BAP가 첨가된 MS 배지에서 유도되었으며, 이 캘러스를 2 mg/L P-CPA, 0.5 mg/L 2,4-D 및 0.5mg/L kinetin이 첨가된 SH 배지에 옮겼을 때 배발생 캘러스의 유도가 가능하였다. 배발생 캘러스는 SH 기본 배지에 옮겨 슈트의 증식 및 뿌리 발생을 유도하였다. 재분화 식물체는 피트모스, 펄라이트, 버미클라이트가 2:1:1의 비율로 혼합된 인공 토양에서 순화시킨 후 토양에 활착시켰다. 토양에 활착된 재분화 식물체는 키, 줄기의 모양과 수, 개화기등에서 표현형적 변이를 나타냈다. 세포유전적 분석에서 모식물체와 재분화 식물체의 염색체는 2n=26으로 안정성을 보였는데, 이는 본 연구에서 적용된 재분화 체계가 안정하다는 것을 시사한다.

• 생명과학회지
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• 제16권3호
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• pp.540-545
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• 2006

T-DNA 매개 형질전환은 삽입 돌연변이를 가지는 형질전환 식물체를 만들기 위한 유용한 방법이다. 애기장대의 shoot 발달 과정에서 중요한 역할을 하는 유전자를 확인하기 위해, 프로모터 trap 식물체 라인을 제작하고 분석하였다. 이를 위해 효율적인 프로모터 trap 백터인 pFGL561을 제작하였다. pFGL561은 basta 저항성 유전자, multiple splicing donor acceptor 서열들, 그리고 프로모터가 없는 GFP 리포터 유전자를 포함하고 있다. Agrobacterium 균주인 GV3101에 pFGL561을 도입하고, 이를 매개로 하여 300개의 $T_1$ 프로모터 trap 식물체를 제작하였고, 이들 식물체에서 GFP 발현을 조사하였다. $T_1$ 식물체에서 GFP 발현 비율은 26.7%로 매우 높았고, 이러한 발현은 $T_2$ 식물체에서도 재확인되었다. 한편, 식물의 shoot 발달에 관여하는 주요 유전자를 동정하기 위해서, shoot에서 GFP발현을 보인 19개 $T_1$ 식물체에서 유래한 $T_2$ 식물체를 대상으로 표현형을 조사한 결과, 비정상적인 shoot발달을 보이는 6개 $T_1$ 라인을 확인하였다. 이들 식물체는 shoot발달의 조절 기작 분석에 매우 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• Journal of Plant Biology
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• 제35권1호
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• pp.61-67
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• 1992

환경과 관련된 해산 녹조류 잎파래(Enteromorpha linza)의 형태적 변이 양상을 파악하기 위하여 한국 전 해안에서 채집된 재료를 대상으로 각 형질을 정량화한 다음 주성분 분석을 실시하였다. 그 결과 파도 등에 노출된 개체군의 식물체는 보호된 개체군의 식물체보다 자루의 길이와 엽록체의 최대 길이가 길고 엽체의 폭은 좁은 형태적 특징을 보였다. 각 형질에 대한 개체군 간의 형태적 차이 유무를 보여주는 다중비교분석에서도 이와 같은 결과를 확인할 수 있어, 파도 등에 의한 노출 정도로 인하여 나타나는 표현형의 변이성 출현에 대한 타당성을 확인할 수 있었다.

• 한국자원식물학회지
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• 제19권2호
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• pp.374-380
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• 2006

양치식물인 참쇠고비에서 인위적인 돌연변이를 유기하기 위하여, 기내배양한 근경조직에 EMS, NMU 등의 화학돌연변이원과 colchicine을 처리하였다. 식물체 재생률을 근거할 때, EMS의 적정 처리농도는 $20{\sim}50mM$이었으며, NMU는 $5{\sim}10mM$인 것으로 확인되었다. 또한 참쇠고비에서 엽의 색소 및 형태적 변이를 유도하는 데 있어 NMU가 EMS보다 효과적인 것으로 확인되었다. 표현형 변이 식물체의 유전적 변이를 분석하기 위하여 RAPD를 수행한 결과, 두 개의 10-mer primer에서 야생종과 변이주 사이에 다형성 DNA 밴드 패턴이 나타났다.

• 식물병연구
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• 제30권2호
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• pp.148-156
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• 2024

Ralstonia pseudosolanacearum은 토양과 물에서 오랫동안 생존하고, 가지과 작물에 심각한 풋마름병을 일으키는 식물병원세균이다. Simga S는 세균의 스트레스 환경에서 반응 또는 정지기 동안 유전자 발현을 조절하는 RNA 중합효소 복합체의 일부인 단백질이다. 본 연구는 스트레스 조건에서 R.pseudosolanacearum의 sigma S의 역할을 조사하기 위해서, R.pseudosolanacearum의 GMI1000 균주의 sigma S를 암호화하는 rpoS 유전자 변이체를 준비하여 야생형 균주와 세균의 특징을 비교하였다. 아울러 rpoS 유전자 역할은 원래 유전자를 변이체에 도입하여 rpoS 유전자 표현형 회복을 확인하였다. 야생형 균주와 rpoS 결여 변이체는 생장 속도, 외피다당류 생산, 식물체에서 병원성, 식물 세포벽 분해 효소 활성에서 차이를 보이지 않았다. 그러나 야생형 균주는 영양분결핍 조건에서 변이체보다 더 민감하게 반응하였고 과산화수소가 첨가된 조건에서 변이체보다 덜 민감하게 반응하였다. 흥미롭게도 영양분결핍 조건에서 rpoS 결여 변이체에서는 장기간 생균수를 유지하지만, 같은 조건에서 야생형 균주 생균수는 빠르게 감소하였다. 그리고 두 균주 배양액 pH를 측정한 결과, 야생형 균주와 변이체 간에 상당한 차이가 나타났다. 야생형 균주는 생장하면서 빠르게 배지의 pH가 감소하여 산성화되었다. 그러므로 야생형 균주의 빠른 사멸은 배지가 산성화되면서 정지기 상태 세균의 산성 pH에 대한 민감도 때문일 것이다. Biolog 분석으로 rpoS 변이체는 acetic acid, D-alanine, D-trehalose, L-histidine을 이용하지 못함을 확인하였다. 본 연구 결과는 R. pseudosolanacearum 세균의 sigma S가 영양분결핍 조건에서 정지기 동안 유기산 생산 또는 이용을 조절하며 정지기 세포사멸도 조절하는 것을 보여준다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제41권2호
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• pp.81-88
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• 2014

식물생명공학 연구에 있어서 모델 식물인 Arabidopsis thaliana (애기장대)와 아주 유사한 염생 식물인 salt cress (Thellungiella halophila 또는 Thellungiella parvula)는 고염 스트레스에 대하여 강한 내성을 가지고 있다. 본 연구에서는 고염에 저항성을 가지는 유용유전자를 선별하기 위하여, 200 mM NaCl을 처리한 T. halophila 또는 T. parvula 식물로부터 mRNA를 분리하여 cDNA library를 작성하였다. Full length cDNA library를 Agrobacteria-methods 형질전환 방법에 필요한 binary vector pool을 작성하고 Arabidopsis에 형질전환 시켰다. 형질전환되어진 Arabidopsis를 항생제 Basta 선별을 통하여 형질전환체 pool을 구축하였다(305,400 종자). 이와 같은 방법을 통해 구축 되어진 pool중에서 168,500 종자를 이용하여 고염 스트레스 조건하에서 종자 발아율과 뿌리 생장 촉진되는 현상이 나타나는 내염성 형질전환체를 1차 선별하였다(7,157 개체; 4.24%). 1차 선별된 형질전환체 중에서 1,551개체를 이용하여 2차 선별을 수행하여 내염성 형질전환체 165 개체를 확보하였다(10.6%). 선별된 형질전환체 중 대부분 개체는 고염 스트레스에 대응하여 종자 발아 및 뿌리 생장 모두 야생형보다 촉진된 표현형을 보였다. 그 중 몇 몇의 형질전환체는 야생형에 비하여 특이적인 기관 발달 현상이 나타났다. 예를 들면, 꽃과 줄기의 발달이 야생형과는 다른 표현형을 보이는 형질전환체가 선별되었다. 이렇게 스트레스에 내성을 가지는 형질전환체로부터 유전자 분리 방법을 통하여 해당 유용유전자를 확보할 수가 있다. 본 연구에서는 향후 halopyte 식물체를 이용하여 고염 뿐만 아니라 다양한 환경스트레스(건조, 냉해, 고열, 호르몬 등) 신호전달에 관여하는 유용유전자를 보다 쉽게 확보하는 방법을 제시함으로서, 환경재해극복에 관여하는 신호전달 기작을 보다 쉽게 이해할 수 있을 것으로 사료된다.