한 개의 pladsmid에 Gus gene과 Hygromycin resistant gene(Hpt)을 합친 vector를 개발하였다. 이 재조합된 DNA를 벼의 건조한 종자에 imbibition시켜 형질전환했을 때, hygromycin 배지에서 선별한 결과 그 발현율은 single Hpt vector와 차이 가 없었으며, 주로 뿌리의 생장점이나 자엽초에서 Gus expression을 볼 수 있였다. 또한 hygromycin 배지에서 선별되어 성체가 된 개체에서 그 genomic DNA를 뽑아 PCR을 한 결과 1Kb Hpt gene을 확인하였다. 그리고 생체에서 추출한 총 RNA에서 cDNA를 만든 후 reverse transcription PCR을 통하여, 외부 유전자의 발현을 증명하였다.
Hong, Joon Ki;Lim, Myung-Ho;Kim, Jin A;Kim, Jung Sun;Lee, Seung Bum;Suh, Eun Jung;Lee, Soo In;Lee, Yeon-Hee
Plant Breeding and Biotechnology
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제2권3호
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pp.289-300
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2014
A tissue-specific and developmentally expressed gene was isolated from Chinese cabbage (Brassica rapa L. ssp. pekinensis), designated BrREF (B. rapa Rubber elongation factor). BrREF transcripts were expressed at high levels in seedlings and at low levels in flower buds and roots. To study the activity of this promoter, the 2.2 kb upstream sequence of BrREF gene was fused to a β-glucuronidase (GUS) reporter gene and was introduced into Arabidopsis thaliana and B. napus by Agrobacterium-mediated transformation. Strong expression of GUS driven by the BrREF promoter was detected in the cotyledons and hypocotyls of transgenic plant seedlings, but GUS expression was weak in roots, excluding the root tips. GUS expression in the cotyledons and hypocotyls decreased dramatically as the seedlings matured and was not detected in the tissues of mature plants. During floral development, GUS expression was observed in immature anthers. These findings suggest that the BrREF promoter can modulate the tissue-specific and developmental expression of gene at the early stages of growth and development.
종자를 자연건조시킨 상태에서 ${\beta}-glucuronidase$ (GUS) 유전자와 hygromycin phosphotransferase (HPT) 유전자를 가진 plasmid DNA 용액을 imbibition시켰다. GUS 유전자의 경우 품종, vector의 종류, imbibition의 온도에 따라 표지유전자의 발현율에 차이가 있었으며 약 30-50%의 transient expression을 나타내었다. Hygromycin B (HmB)배지에서 선별된 개체의 genomic DNA를 뽑아 외부유전자의 존재를 dot 분석을 통하여 확인하였다. Inverse polymerase chain reaction 결과 만들어지는 생성물을 cloning하고 sequencing한 결과 CaMV35S promoter sequence를 찾았다. Hygromycin이 첨가된 배지에서 선별된 개체들에서 GUS 유전자의 primer를 이용하여 PCR를 수행한 결과 20개체 중 18개체에서 GUS 유전자가 안정되게 존재하여 HmB 배지에서 GUS 유전자의 존재비율은 90%였다. 본 연구의 결과로부터 두 개의 유전자를 소유한 pYJH vector system이 고등식물의 형질전환에 유용하게 이용될 수 있음을 알 수 있었다.
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.
Kim, Joonki;Lee, Hye-Jung;Tyagi, Wricha;Kovach, Michael;Sweeney, Megan;McCouch, Susan;Cho, Yong-Gu
한국작물학회:학술대회논문집
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한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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pp.163-163
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2017
A deletion analysis of the Oryza sativa dihydroflavonol reductase (DFR) promoter defined a 25 bp region (-386 to -362) sufficient to confer pericarp-specific expression of ${\beta}$ -glucuronidase(GUS) reporter gene in transgenic rice. Site-specific mutagenesis of these conserved sequences and subsequent expression analysis in calli which transiently expressed the mutated promoter::GUS gene showed that both bHLH (-386 to -381) and Myb (-368 to -362) binding sites in the DEL3 (-440 to 70) promoter were necessary for complete expression of the GUS gene including the tissue-specific expression of DFR::GUS gene. The GUS gene was expressed well in the mutated Myb (-368 to -362) binding site, but not as strong as in normal condition, implying that the Myb is also necessary to express GUS gene fully. Also, we found the non-epistatic relation between Rc and DFR. There were no changes of expression patterns GUS under the Rc and rc genotypes. Thus, DFR expression might be independent of the presence of functional Rc gene and suggested that Rc and Rd (DFR) share the same pathway controlling the regulation of flavonoid synthesis but not a direct positive transcriptional regulator of DFR gene.
Explants of button daisy were screened for their regeneration potential and transient GUS gene expression. Medium containing MS salts minerals and $B_5$ vitamins supplemented with $0.1\;\cal{mg/L}$ BA and $0.1\;\cal{mg/L}$ TDZ showed the best regeneration. Disc florets and receptacles were the most responsive explants in regeneration and transient gene expression respectively. Regenerated plants were successfully rooted and established in the green-house conditions. Infection and co-cultivation of explants with Agrobacterium tumefaciens containing pCAMBIA 1301 resulted in transient GUS foci. Among the different explants, receptacles showed the highest percentage of transient GUS gene expression. Enzymatic and molecular analyses of transformed calli confirmed the integration of GUS gene.
OsMADS1 is a rice MADS box gene necessary for floral development. To identify the key cis-regulatory regions for its expression, we utilized transgenic rice plants expressing GUS fusion constructs. Histochemical analysis revealed that the 5.7-kb OsMADS1 intragenic sequences, encompassing exon 1, intron 1, and a part of exon 2, together with the 1.9-kb 5' upstream promoter region, are required for the GUS expression pattern that coincides with flower-preferential expression of OsMADS1. In contrast, the 5' upstream promoter sequence lacking this intragenic region caused ectopic expression of the reporter gene in both vegetative and reproductive tissues. Notably, incorporation of the intragenic region into the CaMV35S promoter directed the GUS expression pattern similar to that of the endogenous spatial expression of OsMADS1 in flowers. In addition, our transient gene expression assay revealed that the large first intron following the CaMV35S minimal promoter enhances flower-preferential expression of GUS. These results suggest that the OsMADS1 intragenic sequence, largely intron 1, contains a key regulatory region(s) essential for expression.
Two potato (Solanum tuberosum L.) cultivars were transformed by Agrobacterium tumefaciens harboring cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter and $\beta$-glucuronidase (GUS) gene. Expression patterns of the CaMV 35S promoter according to tissue types and developmental stages, and genetic stability of GUS gene were investigated in the clonal progenies of transgenic potatoes. Kanamycin-resistant shoot emerged from tuber disc after 4 weeks of culture, and root was induced 6 weeks after culture on the selection medium. Shooting frequency of cvs. Superior and Dejima were 43% and 27%, respectively. Mature transformants and their clonal progenies showed no phenotypical abnormality. GUS activity was expressed primarily at parenchymatous cells of phloem tissue around the vascular cambium in the stem and root, and higher activity was found at the apical meristem of shoot, root and adventious shoot bud. GUS activity was higher at tubers of young explants than at stored tubers. These facts indicate that expression level of the CaMV 35S promoter differed according to tissue types and developmental stages of the organs. The GUS gene was stably inherited to each clonal progeny and normally expressed.
Calmodulin 유전자의 발현 조절을 연구하기 위해, 벼 calmodulin promoter (RCaM-2)를 분리하여 GUS (report 유전자)에 융합하였다. GUS 활성은 정단조직, 근단 및 관다발 영역과 같은 성장조직에서 높게 발현되었다. 줄기와 페티올의 transverse 절단부위 GUS 활성은 관다발계의 안쪽에 제한되었으며 관다발계의 외부에 위치한 피층과 표피에서는 강하게 발현된 식물에서도 GUS 활성이 나타나지 않았다. GUS 활성은 어린 조직에서 특이적으로 발현되었으며 상처에 의해서 신속하게 증가하였다. RCaM-2 promoter는 세포분열이 왕성한 어린조직이나 생장점에서 강하게 발현되며 mechanical 신호에 의해서 현저히 유도되었다. 이러한 결과는 RCaM-2 유전자의 5'-flanking 영역이 상처에 의해서 유도되는 발현을 조절하는 것으로 추정된다.
감자 (Solanum tuberosum L. cv. Superior)에서 cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter의 발현 양상 및 외래 유전자의 발현에 미치는 intron fragment의 효과를 조사하기 위하여 옥수수의 alcohol dehydrogenase 1-S (Adh1-S) intron 1의 249 base pairs 와 ${\beta}-glucuronidase$ (GUS) 유전자를 결합한, CaMV 35S/deleted Adh1 intron-GUS 구조의 유전자 전달벡터를 제조하고 이를 Agrobacterium tumefaciens를 매개로 형질전환을 유도하였다. 유전자 전달벡터인 pLS201는 17.7 kilobase pairs로서 형질전환의 초기 선별에 용이한 kanamycin 저항성 유전자와 GUS 유전자를 갖는 구조로 제조되었다. 형질전환된 개체의 조직화학적 분석 결과 CaMV 35S promoter에 의한 GUS 유전자는 모든 기관에서 발현되었고, 줄기 및 뿌리에서는 세포분열이 활발한 유관속 형성층을 중심으로 강한 발현을 나타내었다. GUS 유전자의 발현에 미치는 intron fragment의 효과를 조사하기 위하여 CaMV 35S/GUS 구조의 plasmid (pBI121)를 형질전환된 개체를 대조구하여 GUS 활성을 조사한 결과 pLS201의 잎, 줄기, 뿌리에서 각각 30, 34, 42배 높은 활성을 보여, 옥수수 탈수소 효소 유전자의 절단된 인트론이 GUS 유전자의 발현을 증가시킴을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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