• Journal of Plant Biotechnology
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• 제37권2호
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• pp.212-219
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• 2010

Selectable marker gene systems are vital for the development of transgenic plants, but the presence of selectable marker genes encoding antibiotic or herbicide resistance in genetically modified plants poses a number of problems. A lot of research results and various techniques have been developed to produce marker-free GM plants. The aim of this review is to describe the principal methods used for eliminating selectable marker genes to generate marker-free GM plants, concentrating on the three significant methods(co-transformation, site-specific recombinase-mediated excision, non-selected transformation) in several marker-free techniques.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제3권3호
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• pp.113-121
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• 2001

The use of a marker gene in a transformation process aims to give a selective advantage to the transformed cells, allowing them to grow faster and better, and to kill the non-transformed cells. In general, the selective gene is introduced into plant genome along with the genes of interest. In some cases, the marker gene can be the gene of interest that will confer an agronomic characteristic, such as herbicide resistance. In this review we list and discuss the use of the most common selective marker genes on plant transformation and the effects of their respective selective agents. These genes could be divided in categories according their mode of action: genes that confer resistance to antibiotics and herbicides; and genes for positive selection. The contention of the marker gene flow through chloroplast transformation is further discussed. Moreover, strategies to recover marker-free transgenic plants, involving multi-auto-transformation (MAT), co-transformation, site specific recombination and intragenomic relocation of transgenes through transposable elements, are also reviewed.

• 한국식물생명공학회:학술대회논문집
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• 한국식물생명공학회 2004년도 생명공학 실용화를 위한 비젼
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• pp.109-109
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• 2004

• 생명과학회지
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• 제26권10호
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• pp.1121-1129
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• 2016

밀의 고분자 글루테닌 서브유닛[high molecular-weight glutenin subunit (HMW-GS)]은 밀가루의 성질을 결정하는데 가장 중요한 요소이며 가공적성을 나타내는데 중요한 역할을 수행한다. 우리는 Agrobacterium 동시 형질전환법을 이용하여 한국 밀 품종인 ‘조경’으로부터 밀 HMW-GS을 암호화하는 TaGlu-Ax1 유전자를 가지는 marker-free 형질전환 벼를 생산하였다. TaGlu-Ax1 유전자의 종자 특이적 발현을 위하여 밀에서 존재하는 TaGlu-Bx7 유전자의 자체 프로모터를 벡터 내에 삽입하였다. 동시 접종을 위해서 오직 TaGlu-Ax1 유전자와 hygromycin phosphotransferase II (HPTII) 저항성 유전자만으로 구성된 두 종류의 발현 카세트를 독립적으로 Agrobacterium EHA105에 도입하였고, TaGlu-Ax1와 HPTII가 도입된 각각의 EHA105 Agrobacterium을 3:1 비율로 혼합하여 벼 캘러스에 접종하였다. 210개의 HPTII 저항성 형질전환체 중에서 벼 게놈에 TaGlu-Ax1과 HPTII가 모두 삽입된 20개의 형질전환 라인을 획득하였다. TaGlu-Ax1와 HPTII가 벼 게놈에 도입된 것을 Southern blot을 통해서 다시 확인하였다. 형질전환 벼 T₁ 세대의 종자에서 밀 TaGlu-Ax1 유전자가 전사와 번역되어 오직 TaGlu-Ax1만을 가지는 marker-free 식물체를 T₁세대에서 성공적으로 선발할 수 있었다. TaGlu-Ax1 유전자가 발현되는 marker-free 형질전환 식물체는 야생형(wild type)과의 표현형 차이는 없었다. 형질전환 벼의 쌀가루의 제빵적성을 비교하였을 때 TaGlu-Ax1 유전자만이 발현되어서는 제빵적성이 더 나아지지 않았다. 그러므로 더 많은 밀 고분자 및 저분자 글루테닌, 글리아딘의 유전자의 집적과 조합이 쌀가루 가공적성을 증진시키는데 필요하다. 결론적으로 TaGlu-Ax1 marker-free 형질전환 벼는 쌀가루 가공적성을 증진시키는데 좋은 재료로 사용될 것이다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제40권3호
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• pp.135-140
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• 2013

마커프리 형질전환 식물체 개발 방법의 하나인 무선발 형질전환은 선발마커 유전자를 이용한 도입유전자의 선발과정 없이, 연쇄중합반응(PCR)과 같은 직접 분석방법을 사용해 도입유전자가 도입된 형질전환 식물체를 개발하는 방법이다. 현재까지 감자, 담배, 알팔파, 밀, 땅콩 등 여러 작물에서 무선발 형질전환을 이용한 마커프리 형질전환체가 보고되었다. 그러나 대부분 무선발 형질전환체의 분석이 $T_0/T_1$세대에서의 PCR을 이용한 도입유전자 확인과 후대검정으로 수행되어, 유전자의 안정적 도입 확인을 위한 분자생물학적 특성평가 결과는 보고된 바 없다. 본 연구에서는 4계통의 무선발 형질전환 Bt벼에 대한 도입유전자 특성을 분자생물학적 방법으로 검정하여 유전자도입 위치, 도입유전자의 구조, 벡터 삽입여부 등의 분석 결과를 제시하였다.

• 한국식물생명공학회:학술대회논문집
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• 한국식물생명공학회 2003년도 식물바이오벤처 페스티발
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• pp.107-107
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• 2003

• 생명과학회지
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• 제24권6호
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• pp.618-625
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• 2014

쌀가루는 많은 식품 가공에 이용된다. 그러나 밀가루 반죽이 빵과 면을 포함한 많은 식품 가공 제품에 적합한 반면에, 쌀로 만든 반죽은 신장성과 탄력성이 부족하다. 고분자 글루테닌 서브유닛(HMW-GS)은 밀의 가공 적성을 결정하는데 중요한 역할을 한다. 본 연구에서, 우리는 아그로박테리움(Agrobacterium) 동시 형질전환법을 이용하여 한국 밀 품종인 '조경'으로부터 HMW-GS를 암호화하는 밀 Glu-1Dy10 유전자를 발현하는 marker-free 형질전환 벼 식물체를 개발하였다. 오직 Glu-1Dy10 유전자와 HPTII (hygromycin phosphotransferase II) 저항성 유전자만을 포함하는 분리된 DNA 조각들로 구성된 두 가지 발현 카셋트(cassettes)를 독립적으로 아그로박테리움(Agrobacterium) EHA105 에 도입하였다. Glu-1Dy10 또는 HPTII를 함유하는 EHA105 를 각각 3:1 비율로 벼 캘러스에 접종하였다. 290개의 하이그로마이신(hygromycin) 저항성 $T_0$ 식물체 중에서 우리는 벼 게놈에 Glu-1Dy10과 HPTII 유전자가 모두 삽입된 29개의 형질전환 라인을 획득하였다. 우리는 Glu-1Dy10 유전자가 벼 게놈 내로 도입된 것을 Southern blot 분석을 통해 다시 확인하였다. 형질전환 벼 종자에서 Glu-1Dy10의 전사(Transcripts)와 단백질을 semi-quantitative RT-PCR과 Western blot 분석을 통해서 확인하였다. 최종적으로, 오직 Glu-1Dy10 유전자를 갖는 marker-free 식물체를 $T_1$ 세대에서 성공적으로 선발할 수 있었다.

• 생명과학회지
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• 제23권11호
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• pp.1317-1324
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• 2013

고분자 글루테닌 서버유닛(high molecular-weight glutenin subunit, HMW-GS)은 밀의 가공적성을 결정하는데 중요한 역할을 수행한다. 우리는 Agrobacterium 동시 형질전환법을 이용하여 한국 밀 품종인 '조경'으로부터 밀 HMW-GS을 암호화하는 Glu-1Bx7 유전자를 가지는 marker-free 형질전환 벼를 생산하였다. Glu-1Bx7 유전자의 종자 특이적 발현을 위하여 밀 Glu-1Bx7 유전자 자체 프로모터를 벡터 내에 삽입하였다. 동시 접종을 위해서 오직 Glu-1Bx7 유전자와 hygromycin phosphotransferase II (HPTII) 저항성 유전자만으로 구성된 두 종류의 발현 카셋트를 독립적으로 Agrobacterium EHA105에 도입하였고, Glu-1Bx7와 HPTII가 도입된 각각의 EHA105 Agrobacterium 을 3:1 비율로 혼합하여 벼 캘러스에 접종하였다. 216개의 HPTII 저항성 형질전환체 중에서 벼 게놈에 Glu-1Bx7과 HPTII가 모두 삽입된 24개의 형질전환 라인을 획득하였다. Glu-1Bx7와 HPTII가 벼 게놈에 도입된 것을 Southern blot을 통해서 다시 확인하였다. 형질전환 벼 $T_1$ 세대의 종자에서 밀 Glu-1Bx7 유전자가 전사와 번역되어 오직 Glu-1Bx7만을 가지는 marker-free 식물체를 $T_1$ 세대에서 성공적으로 선발할 수 있었다.

• 생명과학회지
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• 제22권9호
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• pp.1152-1158
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• 2012

작물의 수확량이나 병 저항성을 증가시키는 형질전환 식물체 개발은 세계 식량 부족을 해결하는 좋은 방법이다. 하지만 항생제나 제초제의 사용은 형질전환 작물의 안전에 대해서 일반 사람들의 심각한 우려를 초래한다. 본 연구에서는, 아그로박테리움을 이용한 동시 형질전환 방법을 이용하여 한국의 밀 재배종인 '조경밀'의 유전자인, 고분자 글루테닌 서브유닛[high molecular-weight glutenin subunit (HMW-GS)] $D{\times}5$가 삽입된 마커프리 형질전환벼를 개발하였다. 각각 $D{\times}5$ 유전자와 하이그로마이신(HPTII) 저항성 유전자만으로 구성된 두 종류의 발현 카셋트(Two expression cassettes)를 독립적으로 아그로박테리움 EHA105에 도입하였고, $D{\times}5$와 HPTII가 도입된 각각의 EHA105 아그로박테리움을 3:1 비율로 혼합하여 벼 캘러스에 접종하였다. 66개의 HPTII 저항성 형질전환체 중에서 벼 게놈에 $D{\times}5$와 HPTII가 모두 삽입된 2개의 형질전환 라인을 획득하였다. $D{\times}5$와 HPTII가 벼 게놈에 도입된 것을 Southern blot을 통해서 다시 확인하였다. 또한, semi-quantitative RT-PCR을 통해 형질전환벼 $T_1$ 세대 종자의 밀 $D{\times}5$ 전사여부를 확인하였고 결국, $D{\times}5$ 유전자만을 가지는 마커프리 형질전환벼를 $T_1$ 세대에서 선발할 수 있었다. 본 연구 결과는 두 종류의 발현 카셋트를 사용한 아그로박테리움 동시 접종 시스템이 마커프리 형질전환벼를 생산하기 위한 효과적인 전략이 될 수 있음을 보여준다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제2권2호
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• pp.55-60
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• 2000

Experiments initiated 30 years ago to obtain selectable markers have led to a series of studies of Trp biosynthesis and anthranilate synthase (AS) the control enzyme using largely plant tissue cultures since they have experimental properties that can be readily exploited. Enzymological and compound feeding studies provided evidence that AS is the control point in the Trp biosynthesis branch and that altering the AS feedback control by the selection of mutants resistant to the Trp analog 5-methyl-tryptophan (5MT) can lead to the overproduction of this important amino acid. Plants regenerated from these Trp overproducing lines of most species also had high free Trp levels but Nicotiana tabaum (tobacco) plants expressed the feedback altered AS only in cultured cells and not in the regenerated plants. further tests by transient and stable expression of the cloned promoter for the naturally occurring tobacco feedback-insensitive AS, denoted ASA2, confirmed the tissue culture specific nature of the expression control. The 5MT caused by the expression of a feedback-insensitive AS from tobacco has been used to select protoplast fusion hybrids with several species since the resistance is expressed dominantly. Recently the ASA2 gene has been used successfully as a selectable marker to select transformed Astragalus sinicus and Glycine max hairy roots induced by Agrobactetium rhizogenes. These results show that the ASA2y-subunit can interact with the y-subunit of another species to form active feedback-insensitive enzyme that may be useful for selecting transformed cells. Plastid DNA transformation of tobacco has also effectively expressed ASA2 in the compartment in which Trp biosynthesis is localized in the cell.