• Journal of Plant Biotechnology
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• 제37권1호
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• pp.89-95
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• 2010

Dihydroflavonol 4-reductase(DFR)는 flavonoid 생합성 경로의 가장 중심부에 작용하는 효소로 2R,3R-trans-dihydroflavonols로부터 leucoanthocyanidins 으로의 변환을 촉매한다. 본 연구에서는 색소유전자의 전이를 통하여 새로운 색소발현체계를 가진 품종을 육종하기 위한 기초연구로 안개초 (Gypsophila paniculata L.)의 꽃봉오리로부터 cDNAlibrary를 합성하였고 카네이션의 DFR 유전자를 probe로 사용하여 anthocyanin 합성경로의 중요 효소의 하나인 DFR 유전자를 분리하였다. 염기서열분석을 수행하여 분리유전자의 크기가 1279 bp이며 이 중 coding region은 1063 bp임을 확인하였다. 이미 밝혀진 다른 식물체의 DFR 유전자와 서로 염기서열의 일치성을 비교해 본 결과 Cheddar pink, 카네이션, 양배추, 개나리, 페튜니아, cup flower, 장미, 과꽃 및 거베라에서 각각 62% 이상을 나타내었다. 분리유전자의 발현을 확인하기 위하여 Northern blot 분석 및 인위적으로 기내에서의 transcription과 translation을 수행하였고, 분리한 유전자의 효소활성을 측정해 본 결과 leucopelargonidin의 작은 peak를 확인하였다. Southern blot 분석 결과 안개초의 DFR 유전자는 다른 대부분의 식물체와 유사하게 한 개가 존재함을 확인하였다.

• 화훼연구
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• 제17권4호
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• pp.308-315
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• 2009

본 실험에서 Lilium longiflorum 과 11 나리품종에 대한 생화학적, 효소학적 방법을 적용하여, 화색생합성조절 유전자 flavonoid 3'hydroxylase(F3'H)와 dihydroflavonol 4-reductase(DFR)의 활성을 분석한 결과는 다음과 같다. L. longiflorum에서 F3'H가 dihydrokaempferol(DHK) 기질을 촉매하여 dihydroquercetin(DHQ) 산물을 생성하였고, 그 외 실험에 사용한 모든 8품종에서도 F3'H 활성이 확인되었다. 나리의 F3'H는 기질특이성이 있어 naringenin(NAR)에서는 eridictiol(ERI)를 생성하지 않았다. L. longiflorum에서 DFR은 DHQ를 기질로 사용하여, leucocyanidin(LCy) 산물을 생성하였고 'Montreux', 'Monte Negro', 'Star Gazer', 'Acapulco', 'Etude', 'Le Reve'품종에서도 DFR의 활성이 나타났다. 또한 'Siberia', 'Royal Race', 'Nove Cento', 'Elite', 'Cannes' 품종에서는 DFR의 활성이 나타나지 않았다. 나리의 DFR는 기질특이성이 있어 DHK에서는 leucopelargonidin(LPg)를 생성하지 않았다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제49권3호
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• pp.75-81
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• 2006

A full-length cDNA encoding dihydroflavonol 4-reductase (st-dfr) of potato was isolated by rapid amplification of cDNA ends, and their expression was investigated from purple-fleshed potato (Solanum tuberosum L. cv. Jashim). The st-dfr exists as a member of a small gene family and its transcripts was abundant in the order of tuber flesh, stem, leaf, and root. The expressions of st-dfr gene were light inducible and cultivar dependant. Transgenic potato plants harboring antisense st-dfr (AS-DFR) sequences were analyzed. The accumulation of mRNA was nearly completely inhibited as a result of introducing an AS-DFR gene under the control of the 35S CaMV promoter into the red tuber skin Solanum tuberosum L. cv. Desiree. The anthocyanin content of the tuber peels of the transgenic lines was dramatically decreased by up to 70%. The possible production of flavonols in the peels of AS-DFR transgenic potatoes was discussed.

• Plant Biotechnology Reports
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• 제3권1호
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• pp.95-101
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• 2009

Tea leaves are major source of catechins—antioxidant flavonoids. Dihydroflavonol 4-reductase (DFR, EC 1.1.1.219) is one of the important enzymes that catalyzes the reduction of dihydroflavonols to leucoanthocyanins, a key ''late'' step in the biosynthesis of catechins. This manuscript reports characterization of DFR from tea (CsDFR) that comprised 1,413 bp full-length cDNA with ORF of 1,044 bp (115-1,158) and encoding a protein of 347 amino acids. Sequence comparison of CsDFR with earlier reported DFR sequences in a database indicated conservation of 69-87% among amino acid residues. In silico analysis revealed CsDFR to be a membrane-localized protein with a domain (between 16 and 218 amino acids) resembling the NAD-dependent epimerase/dehydratase family. The theoretical molecular weight and isoelectric point of the deduced amino sequence of CsDFR were 38.67 kDa and 6.22, respectively. Upon expression of CsDFR in E. coli, recombinant protein was found to be functional and showed specific activity of 42.85 nmol $min^{-1}$ mg $protein^{-1}$. Expression of CsDFR was maximum in younger rather than older leaves. Expression was down-regulated in response to drought stress and abscisic acid, unaffected by gibberellic acid treatment, but up-regulated in response to wounding, with concomitant modulation of catechins content. This is the first report of functionality of recombinant CsDFR and its expression in tea.

• 한국식물학회:학술대회논문집
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• 한국식물학회 1998년도 The 12th Symposium on Plant Biotechnology Vol.12
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• pp.79-82
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• 1998

White and blue/white varieties of Torenia hybrida cv. Summerwave (SWB) were successfully obtained from the blue variety of by cosuppressing gene expression of two of the enzymes involved in anthocyanin biosynthesis; chalcone synthase (CHS) and dihydroflavonol 4-reductase (DFR). Such molecular brceding is the only precise and efficient way to widen the flower color variation of SWB due to its male and female sterility. Flower color and the degree of suppression varies depending on the transgenic lines. The dorsal and ventral petal lobes and corolla tube consistently lose anthocyanins prior to lateral petal lobes. A pink variety was also obtained by cosuppressing the flavonoid 3`5`-hydroxylase (F3`5`H) gene. Yellow torenia was obtained from T-33, an in-house cultivar that contained both carotenoids and anthocyanins, by blockage of anthocyanin biosynthesis with cosuppressing CHS or DFR genes.

• 식물조직배양학회지
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• 제25권5호
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• pp.341-346
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• 1998

색소유전자의 전이를 통하여 새로운 색소발현체계를 가진 품종을 육종하기 위한 기초연구로 stock (Matthiola incana R. Br.)의 꽃봉오리로부터 cDNA-library를 합성하였고 screening을 통하여 anthocyanin 합성경로의 중요효소의 하나인 DFR (dihydroflavonol 4-reductase) 유전자를 분리하였다. 염기서열분석을 수행하여 분리유전자의 크기가 1450bp 이며 이중 coding region은 1029 bp 임을 확인하였다. 이미 밝혀진 다른 식물체의 DFR 유전자와 서로 염기서열의 일치성을 비교해 본 결과 외자엽식물인 옥수수와 보리와는 각각 61%를 보였으며, 쌍자엽식물인 페튜니아, 금어초, 거베라, 과꽃 그리고 카네이션 등 과는 66%-67%의 일치성을 나타내었다. 아울러 염기서열의 G/C 함량분석을 통하여 쌍자엽식물의 G/C 함량은 외자엽식물의 그것에 비해 매우 낮은 수치를 나타내었다. 분리유전자의 발현을 확인하기 위하여 인위적으로 기내에서의 전사와 해석을 수행한 결과 42-44 kd 크기의 단백질을 확인하였다. Southern blot 분석의 결과 DFR 유전자는 stock의 genome에 다른 대부분의 식물체와 유사하게 한 개가 존재하며 야생종과 돌연변이종의 stock을 분리 DFR 유전자를 probe 로 Northern blot 분석을 수행하여 돌연변이종인 lineK17b가 DFR 돌연변이임을 확인하였다.

• 한국식물생명공학회:학술대회논문집
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• 한국식물생명공학회 2005년도 추계학술대회 및 한일 식물생명공학 심포지엄
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• pp.3-8
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• 2005

Torenia hybridacv. Summerwave Blue and Violet mainly produce delphinidin. Down regulation of their flavonoid 3'-hydroxylase and flavonoid 3',5'-hydroxylase (F3'5'H) genes and over expression of rose or pelargonium dihydroflavonol 4-reductase (DFR) cDNA yielded pelargonidin-based bright pink flowers. Nierembergia cv. Fairybells lack pink color as they produced only delphinidin and flavonols. Pelargonidin-based pink flowers were achieved by down regulation of F3'5'H and flavonol synthase genes and over expressing rose DFR cDNA. Introduction of petunia F3'5'H and DFR cDNAs into white carnations deficient in DFR activity produced violet carnations, which arc now commercialized in the USA, Canada, Australia, Europe and Japan. Introduction of pansy F3'5'H and iris DFR cDNAs and down regulation of rose DFR gene produced rose flowers which accumulates delphinidin imparting novel violet color.

• 원예과학기술지
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• 제35권3호
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• pp.323-332
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• 2017

Homology-specific transcriptional and post-transcriptional silencing, an intrinsic mechanism of gene regulation in most eukaryotes, can be induced by anti-sense, co-suppression, or hairpin-based double-stranded RNA. Hairpin-based RNA interference (RNAi) has been applied to analyze gene function and genetically modify crops. However, RNAi vector construction usually requires high-cost cloning steps and large amounts of time, or involves methods that are protected by intellectual property rights. We describe a more effective method for generating intron-spliced RNAi constructs. To produce intron-spliced hairpin RNA, an RNAi cassette was ligated with the first intron and splicing sequences of the Brassica rapa ssp. pekinensis histone deacetylase 1 gene. This method requires a single ligation of the PCR-amplified target gene to SpeI-NcoI and SacI-BglII enzyme sites to create a gene-specific silencing construct. We named the resulting binary vector system pKHi and verified its functionality by constructing a vector to silence DIHYDROFLAVONOL 4-REDUCTASE (DFR), transforming it into tobacco plants, and confirming DFR gene-silencing via PCR, RT-qPCR, and analysis of the accumulation of small interfering RNAs. Reduction of anthocyanin biosynthesis was also confirmed by analyzing flower color of the transgenic tobacco plants. This study demonstrates that small interfering RNAs generated through the pKHi vector system can efficiently silence target genes and could be used in developing genetically modified crops.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제36권4호
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• pp.415-422
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• 2009

This study aimed to develop carnation cultivars with new coloring system. We used four genes of Petunia hybrida - chalcone synthase (CHS), flavanone 3-hydroxylase (FHT), dihydroflavonol 4-reductase (DFR), and anthocyanidin synthase (ANS) - as probes, in order to isolate four genes from carnations (Dianthus Caryophyllus). The isolated genes were used as probes in order to select mutants out of collected carnations, using Northern blot analysis. The Northern blot analysis revealed 10 DFR mutants - Gumbyul, Eunbyul, Ballatyne, Crystal, Eugenia, Koreno, Imp. White Sim, West Crystal, White Alpine, and White Charotte. Six among the selected 10 cultivarswere excluded from the target cultivars, because Eugenia, Imp. White Sim, and White Alpine were proved to be double mutants of DFR and ANS, Koreno was considered to be a double mutant of DFR and CHS, and Gumbyul and Ballatyne were proved to be double mutants of DFR and CHI (Chalcone isomerase). Consequently, we selected five DFR mutants, including Virginie, which was already selected as a DFR mutant. Finally, we measured DFR activities in order to confirm the selection, and the results showed that all of the five cultivars - Eunbyul, Crystal, West Crystal, White Charotte, and Virginie - had got no DFR activity.

• 생명과학회지
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• 제18권2호
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• pp.234-240
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• 2008

매향' 딸기의 안토시아닌 생합성은 개화 후 26일째 시작되어 과실의 성숙기 동안 계속된다. 딸기로부터 안토시아닌의 생합성에 관여하는 주요 유전자를 분리하였다. 각각의 유전자에 대해, 다양한 식물체의 유사 유전자의 염기서열을 비교하여 PCR (polymerase chain reaciton) primer를 제작하였다. 숙기의 딸기에서 분리된 total RNA로부터 합성된 CDNA와 각 primer를 이용하여 RT (reverse transcriptase)-PCR을 수행하였다. 각 CDNA clone의 염기서열을 작성하여 분석한 결과, 이들은 안토시아닌 생합성에 관여하는 phenylalanine ammonia lyase (PAL), 4-cummarate CoA ligase (4CL), chalcone synthase (CHS), chalcone isomerase (CHI), flavanone-3-hydroxylase (F3H), dihydroflavonol 4-reductase (DFR), anthocyanidine synthase (ANS) 그리고 UDP-glucose:flavonoid-3-O-glucosyltransferase (UFGT) 효소에 해당되었다. Northern blot 분석 결과, 이들 유전자는 과실 발달과정에서 시기적으로 조절되었다. 특히 PAL을 제외한 모든 유전자는 과실에서만 주로 발현되었다. PAL, DFR 그리고 ANS유전자는 과실 초기 발달 단계인 개화 후 10일에 검출된 후 감소하다가, 22일에 다시 증가하기 시작하여 34일에 최대가 되었다. 한편, 다른 유전자들은 초기에는 발현되지 않다가, 안토시아닌이 축적되기 시작하는 개화 후 $22{\sim}30$일에 처음으로 검출되었다. 본 연구를 통해, 딸기 과실 발달과정에서 안토시아닌 생합성 과정에 관여하는 여러 유전자가 과실 숙기에 함께 조절되는 현상을 알 수 있다. 이러한 연구 결과는 안토시아닌 합성과정을 제어하는 조절 유전자가 존재한다는 것을 시사한다. 그리고 딸기의 안토시아닌 생합성 유전자의 발현패턴을 크게 두 가지로 나눌 수 있는 것으로 보아, 딸기의 안토시아닌 생합성에는 적어도 두 가지 서로 다른 조절 기작이 관여하여 색소 발달 과정을 제어할 것으로 보인다.