• Journal of Plant Biotechnology
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• 제44권3호
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• pp.264-270
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• 2017

식물의 유일한 활성 스테로이드 호르몬인 Brassinosteroid (BR)는 다양한 내재적 또는 외부 신호 전달 경로와의 통합적인 결합을 통해 식물의 생장 및 발달 과정에서 중요한 기능을 하는 것으로 알려져 있다. 최근 식물학 연구들은 종자의 발아와 초기 발달과정에서 BR과 ABA 사이의 필수적인 상호작용 메커니즘이 존재하고 있음을 보고하고 있다. 하지만 이들 두 호르몬의 중요한 신호전달 상호작용에 대한 분자 메커니즘은 거의 알려지지 않았다. 식물의 초기 발달과정에서 BR에 의해 매개되는 ABA 신호전달과의 기능학적, 생물학적 상호작용 네트워크를 이해하기 위해 Agilent Arabidopsis $4{\times}44K$ 올리고 칩을 사용하여 비교 전사체 분석을 수행하였다. ABA에 반응하지 않는 bes1-D 돌연변이체에서의 ABA 처리에 따른 다양한 유전자의 발현 패턴을 야생형 식물과 비교 분석하였다. 그 결과 발현의 변화가 발생하는 유전자(DEGs) 2,353개를 확인하였다. GO 분석을 통해 ABA 신호전달 및 대사에 관여하는 유전자들이 BR 신호전달 경로에 의해 하향 조절되는 것으로 확인되었다. 뿐만 아니라, BR 신호전달 경로는 다양한 비생물학적/생물학적 스트레스, 오옥신 및 ROS 등 다양한 신호전달 체계와 밀접하게 연관되어 있음을 확인하였다. 본 연구를 통해 BR 신호전달의 활성화는 ABA 신호전달에 관여하는 다양한 유전자들의 발현을 억제함을 확인하였다. 또한 본 연구는 다양한 신호 경로 사이의 상호작용이 다양한 환경요인에 대한 식물의 적응 반응에 중요하게 작용할 수 있음을 보여주고 있다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제44권3호
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• pp.296-302
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• 2017

지구온난화로 인해 온도 상승에 따른 고온 스트레스는 전세계 많은 지역에서 농업적으로 문제가 되어 세계 3대 곡물인 벼의 생산에 피해가 크게 나타나고 있다. 식물은 생장하면서 다양한 환경스트레스에 노출되며, 이러한 스트레스는 작물의 생장, 발달, 수확량 등에 영향을 미친다. 본 연구는 벼의 안정적인 생산성을 높이기 위해 벼 유래 OsOPT 유전자를 이용한 형질전환 후대에서 고온 조건하에서도 생육이 가능한 계통을 선발하여 그 특성을 살펴보았다. 먼저, OsOPT10 유전자 도입 형질전환 벼를 이용하여 고온 처리에 따른 저항성 계통을 선발하고, 선발된 계통의 생리적 특성을 분석하였으며, 분자적 특성을 qRT-PCR을 통해 유전자의 발현 양상을 분석하였다. 고온 스트레스에 의한 세포막 피해 정도를 알아보기 위해 전해질 누출(electrolyte leakage), 삼투조절제 역할을 하는 수용성 당 및 proline 함량 분석을 하여 대조구와 비교분석 하였다. 본 실험에서 고온 처리에 의한 가용성 당 함량의 변화는 OsOPT10-16 형질전환 벼를 제외하고 OsOPT10-1와 OsOPT10-7 계통이 WT 보다 당 함량이 높게 나타났다. 모품종 동진에 비해 형질전환 벼 계통의 EL 값이 낮게 나타난 것과 가용성 당 함량이 비슷하거나 높게 나타난 것으로 보아 OsOPT10 형질전환 벼가 고온 스트레스에서 저항성 반응을 나타낸 것으로 판단하였다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제30권4호
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• pp.323-328
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• 2003

토양 내의 고농도의 염은 심각한 환경스트레스 중의 하나로 농작물의 생산을 감소시킨다. 식물은 염 스트레스로부터 벗어나기 위하여 많은 단백질을 합성한다든지 유전자들의 발현을 조절하는 등 여러 가지 생리, 생화학적인 변화를 일으킨다. 퉁퉁마디는 우리나라에 자생하는 염생식물로 갯벌과 염전주위에서 생육한다. 퉁퉁마디의 생화학적, 분자생물학적 내염성 기구를 이해하기 위하여 differential display방법으로 NaCl에 의하여 발현이 증가되는 cDNA들을 분리하였다. 본 연구에서는 그 중 하나인 ShADL의 특성을 조사하였다. ShADL은fructose-1, 6-bisphosphate aldolase와 높은 유사성을 보였다. 이 유전자는 1293bp길이에 359개의 아미노산으로 구성된 open reading frame을 포함하고 있으며, 이로부터 추정되는 분자량은 39 kDa이었다. ShADL단백질은 애기장대의 aldolase와 86％의 높은 유사성을 나타내었으며 같은 염생식물인 com-mon ice plant의 adolase와는 78％의 유사성을 보였다. Northern 분석결과, ShADL 유전자는 NaCl의 농도가 증가함에 따라 발현량이 급격히 증가하는 것으로 나타났다.

• 한국작물학회지
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• 제67권1호
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• pp.67-75
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• 2022

Roots play important roles in water and nutrient uptake and in response to various environmental stresses. Investigating diversification of cultivars through root phenotyping is important for crop improvement in adzuki beans. Therefore, we analyzed the morphological and architectural root traits of 22 adzuki bean cultivars using 2-dimensional (2D) root imaging. Plants were grown in plastic tubes [6 cm (diameter) × 40 cm (height)] in a greenhouse from July 25^th to August 28^th. When the plants reached the 2^nd or 3^rd trifoliate leaf stage, the roots were removed and washed with tap water to remove soil particles. Clean root samples were scanned, and the scanned images were analyzed using the WinRHIZO Pro software. The cultivars were analyzed based on six root phenotypes [total root length (TRL), surface area (SA), average diameter (AD), and number of tips (NT) were included as root morphological traits (RMT); and link average length (LAL) and link average diameter (LAD) were included as root architectural traits (RAT)]. According to the analysis of variance (ANOVA), a significant difference was observed between the cultivars for all root morphological traits. Distribution analysis demonstrated that all root traits except LAL followed a normally distributed curve. In the correlation test, the most important morphological trait, TRL, showed a strong positive correlation with SA (r = 0.97^***) and NT (r = 0.94^***). In comparison, between RMT and RAT, TRL showed a significantly negative correlation with LAL (r = -0.50^***); however, TRL did not show a correlation with LAD. Based on RMT and RAT, we identified the cultivars that ranked 5% from the top and bottom. In particular, the cultivar "IT 236657" showed the highest TRL, SA, and NT, while the cultivar "IT 236169" showed the lowest values for TRL, SA, and NT. In addition, the coefficient of variance for the six tested root traits ranged from (14.26-40%) which suggested statistical variability in root phenotypes among the 22 adzuki bean varieties. Thus, this study will help to select target root traits for the adzuki bean breeding program in the future, generating climate-resilient adzuki beans, especially for drought stress, and may be useful for developing biotic and abiotic stress-tolerant cultivars based on better root trait attributes.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제33권1호
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• pp.11-18
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• 2006

고염 스트레스에 대한 연구는 농업 생산성에 직결되기 때문에, 고염에 대한 식물의 반응 및 신호전달, 적응기작은 중요한 연구주제가 되어 왔다. 현재까지 연구된 고염 스트레스에 대한 저항성 기작 및 유전학적 요소들이 많이 밝혀졌는데도 불구하고 아직 많은 연구를 필요로 하고 있다. 그래서 본 연구에서는 모델식물로 잘 알려진 애기장대에 pSK1015 vector로 T-DNA를 삽입하여 고염 스트레스에 대해 감수성을 보이는 돌연변이체, ssm1 돌연변이체를 선별하였다. ssm1 돌연변이체는 고염 스트레스를 받게 되면 이온의 독성 스트레스와 세포내 삼투압의 불균형에서 오는 스트레스에 대해 대조군에 비해 감수성을 보였다. ssm1 돌연변이체의 genomic DNA 상의 T-DNA가 삽입된 부위를 찾기 위하여 genomic DNA mutant library screening을 수행한 결과, 기존의 알려진 syntaxin 기능 및 환경 스트레스에 관련된 F3M18/AtSYP61/OSM1 임을 알 수 있었다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제49권3호
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• pp.240-249
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• 2022

본 연구는 인삼 습해 피해 설정을 확립하고 유전자원을 대상으로 엽록소형광 기법을 이용하여 습해 스트레스 수준을 평가하기 위해 수행되었다. 습해 스트레스 평가는 2년생 묘삼 57개 유전자원 대상으로 25일간 지제부까지 담수처리를 하였다. 피해 정도에 따라 5개 등급으로 분류하여 저항성 유전자원 3개, 감수성 유전자원 3개를 선발하였다. 인삼 유전자원 57개의 지하부 생체중 및 엽록소 함량은 대부분 감소하였고 저항성 유전자원보다 감수성 유전자원의 감소율이 크게 나타났다. 5개의 엽록소형광 매개변수는 습해 스트레스에 노출되는 기간이 길어질수록 증감하는 경향을 보였으며, 특히, Fv/Fm값이 0.8보다 낮으면 광계II의 반응중심이 손상을 입은 상태로 감수성 유전자원의 경우 습해 스트레스에 노출될수록 감소하였다. 본 연구결과에서 유전자원 57개의 최대양자수율(Fv/Fm)은 습해 스트레스 하에서 차이를 보였으며, 습해 스트레스에 저항성을 가진 습해 저항성 유전자원과 감수성 유전자원 간의 차이를 확인할 수 있는 매개변수로 판단되어 인삼 유전자원에 대해 습해 스트레스 수준을 평가할 수 있는 도구로 활용 가능하다고 사료된다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.91-91
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• 2017

Drought is the most serious abiotic stress limiting rice production. However, little progress has been made in the genetic analysis of drought tolerance, because it is a complex trait controlled by a number of genes and affected by various environmental factors. In here, we screened 218 rice genetic resources for drought tolerance at vegetative stage and selected 32 highly drought tolerant varieties in greenhouse. Under rain-fed conditions, Grain yield of Nagdong was decreased by 53.3% from 517 kg/10a to 241 kg/10a when compare to irrigation condition. By comparison, grain yield of Samgang was decreased by 23.6% from 550 kg/10a to 420 kg/10a. The variety Samgang exhibited strong drought tolerance and stable yield in rain-fed conditions and was selected for further study. To identify QTLs for drought tolerance, we examined visual drought tolerance (VDT) and relative water content (RWC) using a doubled haploid (DH) population consisted of 101 lines derived from a cross between Samgang (a drought tolerance variety) and Nagdong (a drought sensitive variety). Three QTLs for VDT were located on chromosomes 2, 6, and 11, respectively, and explained 41.8% of the total phenotypic variance. qVDT2, flanked by markers RM324 and S2016, explained 8.8% of the phenotypic variance with LOD score of 3.3 and an additive effect of -0.6. qVDT6 was flanked by S6022 and S6023 and explained 12.7% of the phenotypic variance with LOD score of 5.0 and an additive effect of -0.7. qVDT11, flanked by markers RM26765 and RM287, explained 19.9% of the phenotypic variance with LOD score of 7.1 and an additive effect of -1.0. qRWC11 was the only QTL for RWC to be identified; it was in the same locus as qVDT11. qRWC11 explained 19.6% of the phenotypic variance, with a LOD score of 4.0 and an additive effect of 9.7. To determine QTL effects on drought tolerance in rain-fed paddy conditions, seven DH lines were selected according to the number of QTLs they contained. Of the drought tolerance associated QTLs, qVDT2 and qVDT6 did not affect tiller formation, but qVDT11increased tiller number. Tiller formation was most stable when qVDT2 and qVDT11 were combined. DH lines with both of these drought tolerance associated QTLs exhibited the most stable tiller formation. These results suggest that qVDT11 is important for drought tolerance and stable tiller formation under drought stress condition in field.

• 한국작물학회지
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• 제58권2호
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• pp.203-211
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• 2013

국내 대학과 국립식량과학원 간의 협력 연구를 통해 확보된 32개 벼 형질전환 계통들 중 작물학적 성능이 유망한 11개 계통들에 대해 작물학적 특성과 미질 특성이 평가되었다. 주요 결과는 아래와 같다. 1. 이들 계통들은 수량성, 환경스트레스저항성, 내병성에 관여하는 7종의 유전자가 니폰바레, 낙동벼, 동진벼 등에 형질전환 되어 육성된 계통들이다. 2. 미질 특성과 관련된 11개 조사형질을 이용한 다변량 분석결과, 형질전환에 이용된 모품종과 도입유전자들에 대한 각 형질전환 계통군들의 뚜렷한 집구현상은 관찰되지 않았다. 3. 실용적 측면에서는 작물학적 특성이 모품종과 유사하면서 미질 특성이 양호한 계통이 다수 확인되었다. 4. 그러나 모품종의 유용한 작물학적 특성, 즉 '상품성'을 온전히 견지하고 있다고 판단되는 계통은 선정하기 어려웠다. 5. 도입할 유전자의 선정과 유전적으로 고정된 형질전환 계통을 확보하는데 소요되는 경비와 시간을 고려할 때, 향후 우량 벼 형질전환 계통의 육성효율을 제고하기 위해서는 기존에 비해 보다 구체적이며 차별화 된 육종전략의 개발이 필요하다고 판단되었다.

• 한국작물학회지
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• 제58권2호
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• pp.196-202
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• 2013

국내 대학과 국립식량과학원 간의 협력 연구를 통해 확보된 32개 벼 형질전환 계통들에 대하여 주요 작물학적 특성 및 수량성을 평가하였다. 이들 계통들은 수량성, 내병성, 스트레스저항성, 미질변이 등에 관여하는 17종의 유전자가 니폰바레, 낙동벼, 동진벼 등에 형질전환 되어 육성된 계통들이다. 주요 결과는 아래와 같다. 1. 형질전환 계통들은 출수기, 간장, 수장, 수수 등의 주요 작물학적 특성뿐만 아니라 수량성에서도 모품종과 상당한 차이를 보였다. 2. 조사된 벼 형질 전환계통들에서 조사된 농업형질에 대한 다변량분석 결과, 모품종에 비해 각 형질전환 계통군 내에서 관찰된 작물학적 상이성은 일정한 방향성이 없는 무작위적이었으며, 그 변화폭도 3개의 모품종들의 작물학적 차이보다 훨씬 크게 관찰되었다. 3. 따라서 우량 벼 형질전환 계통 육성의 효율성을 제고하기 위해서는 모품종에 형질전환 되어 발현될 유전자의 우수성뿐만 아니라, 계통육성과정에서 다양한 유전학적 요인에 의해 야기되는 '표현형 왜곡현상'을 적절히 제어할 수 있는 육종전략도 함께 고려되어야 할 것으로 사료되었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제48권1호
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• pp.38-47
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• 2020

본 연구는 토양으로부터 분리한 균주를 대상으로 식물병 방제활성 및 식물 생장촉진 활성을 확인하고자 하였다. 식물병원성 곰팡이에 대한 길항능을 통해 방제기능을 확인할 수 있었으며, 이는 siderophore 및 항생물질 생성 등에 기인되는 것으로 판단된다. 또한 ANG40의 경우에는 amylase, cellulase, xylanase와 같은 세포외 효소활성을 갖고 있음을 확인하였다. 이 외에도 질소 고정능, 인산 가용화능, siderophore 생성능 등 다양한 실험을 통해 식물 생장에 필수적인 질소, 인, 철 등을 식물이 흡수 가능한 형태로 변화시켜 식물 생장에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 또한 6종의 분리균주는 모두 에틸렌 생성과 연관된 IAA를 생성하였으며, 그 중에서도 ANG51의 경우에는 ACC deaminase 활성도 갖고 있음을 확인하였다. 따라서, 최종 선별된 Pseudomonas geniculata ANG3, Exiguobacterium acetylicum ANG40, Burkholderia stabilis ANG51을 이용하여 식물 생장촉진 활성과 식물 병원성 곰팡이에 항진균 활성을 갖는 새로운 생물학적 제제로써 이용 가능성을 제시하였다.