다양한 Zoysiagrass 4가지 품종들을 식물재료로 사용하여 Agrobacterium만 이용한 방법 그리고 particle bombardment로 배발생캘러스에 상처를 낸 후, Agrobacterium으로 공동배양 시키는 2가지 다른 형질전환 방법을 비교하였다. 예비실험에서 일반적으로 형질전환에 널리 사용되는 kanamycin과 PPT(phospinitricin)의 적적선발농도에 대해서 실험하였는데, kanamycin의 경우 300mg/l 그리고 PPT의 경위 50mg/l의 농도에서 가장 효과적인 선발 효율을 나타내었다. Agrobacterium을 이용한 형질전환은 Agrobacterium을 2일간 배양시킨 다음, 박테리아 농도를 O.D 600nm=1.0-1.2로 맞추고, 배발생캘러스를 30분간 간염 시키는 방법이 효과적이었는데, particle bombardment를 이용하여 캘러스에 상처를 유발시킨 후, Agrobacterium으로 감염시키면 3배 이상 높은 형질전환 수율을 획득할 수 있었다. 이상의 결과는 한국잔디 형질전환에 있어서 particle bombardment과 Agrobacterium을 병행하여 실시한 최초의 보고이고, 이러한 시스템을 기반으로 하여 향후 한국잔디를 포함하여 다른 난지형 및 한지형 잔디의 품종개량에 널리 이용되리라 생각된다.
Kim, Young-Tae;Park, Byoung-Keun;Hwang, Eui-Il;Yim, Nam-Hui;Lee, Sang-Han;Kim, Sung-Uk
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제14권2호
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pp.390-394
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2004
The genetically modified glyphosate-tolerant soybean contains the following introduced DNA sequences: the EPSPS (5-enol-pyruvylshikimate-3-phosphate synthase) gene from Agrobacterium sp. strain CP4, the 35S promoter from the cauliflower mosaic virus, and the NOS terminator from Agrobacterium tumefaciens. In the present study, detection of these introduced DNAs was performed by amplification using the polymerase chain reaction (PCR). A multiplex PCR method was also applied to prevent false positive results. When primers for 35S promoter, nos3', CTP(chloroplast transit peptide), and CP4 EPSPS (EPSPS from Agrobacterium sp. CP4) were used, positive results were obtained in PCR reactions using DNA from genetically modified glyphosate-tolerant soybeans. There were no false positive results when using DNA from non-genetically modified soybeans. The CP4 EPSPS gene was detected when less than 125 pg glyphosate-tolerant soybean DNA was amplified. Lectin Lel and psb A were amplified from both non-genetically modified and genetically modified glyphosate-tolerant soybean DNA. Multiplex PCR was performed using different primer sets for actin Sacl, 35S promoter and CP4 EPSPS. The actin gene was detectable in both non-genetically modified and glyphosate-tolerant soybeans as a constant endogenous gene. Target DNAs for the 35S promoter, and CP4 EPSPS were detected in samples containing 0.01-0.1% glyphosate-tolerant soybean, although there were variations depending on primers by multiplex PCR. Soybean seeds from five plants of non-genetically modified soybean were co-cultivated for six months with those of genetically modified soybean, and they were analyzed by PCR. As a result, they were not positive for 35S promoter, nos3' or CP4 EPSPS. Therefore, these results suggest there was no natural crossing of genes between glyphosate-tolerant and non-genetically modified soybean during co-cultivation, which indicates that gene transfer between these plants is unlikely to occur in nature.
토양의 물리화학적 특성에 따른 제초제 bentazon의 용탈행적을 구명하기 위하여 3종의 토양을 soil column(내경 5 cm ${\times}$ 길이 34 cm)에 30cm 높이까지 충전하고 [$^{14}C$]bentazon을 처리한 후 벼(Oryza sativa L.)를 9주간 관행법에 따라 재배하였다. 용탈된 $^{14}C$ 방사능의 양은 벼를 재배하지 않은 경우는 토양의 물리화학적 특성에 관계없이 총처리 방사능의 약 $91{\sim}92%$이었으나 벼를 재배한 경우는 $21{\sim}50%$로서 $^{14}C$ 용탈량이 현저히 감소하였으며, pH가 높고 유기물 함량이 낮은 토양에서 더 많았다. $^{14}CO_{2}$의 발생량은 총처리방사능의 0.2% 미만으로 매우 적었고 유기물 함량이 높은 토양일수록 뿌리를 통한 지상부로의 이행율이 적었다. Soil column으로부터 모은 용탈수의 $^{14}C$ 방사능이 수상에 분포하는 양은 용탈기간과 벼의 생육에 따라 증가하였으나 토양의 이화학적 특성에 따른 영향은 나타나지 않았다. 토양결합잔류물의 양은 벼를 재배하고 유기물 함량이 높은 토양에서 증가하였다.
난지형 사료작물들의 신품종 개발을 위해서는 형질전환기법에 의한 유용 유전자의 도입이 필수적이다. 기니아그라스를 포함하여 높은 조직배양 능력을 가진 3종의 Panicum속 식물을 대상으로 Agrobacterium법을 통한 효율적인 형질전환 체계를 확립하였다. P. meyerianum의 성숙종자 유래 캘러스를 이용하여 acetosyringone과 betaine이 Agrobacterium의 감염에 미치는 영향을 GUS 유전자의 발현 정도를 통해 조사하였다. 그 결과, acetosyringone 10 mg/L와 betaine 60 mg/L를 첨가하였을 때 높은 GUS 유전자의 발현이 관찰되었다. 최적의 형질전환조건을 이용하여 기니아그라스 2품종의 미성숙 배 유래 캘러스와 P. longijubatum, P. stapfianum의 성숙종자 유래 캘러스에 각각 형질전환을 시도한 결과, 모든 캘러스에서 높은 GUS 유전자의 발현이 관찰되었다. 또한 hygromycin이 첨가된 선발배지에서 저항성을 나타내는 캘러스를 대상으로 GFP 유전자의 발현을 관찰한 결과 안정적으로 세포 내에서 발현되고 있음을 확인할 수 있었다. Hygromycin이 첨가된 선발배지에서 내성을 나타낸 P. meyerianum 캘러스는 유식물체로 재분화되었다. 형질전환체를 대상으로 PCR 분석을 실시한 결과, 발현벡터 T-DNA 영역의 hpt 유전자가 형질전환체의 genome내에 성공적으로 도입되었음을 확인할 수 있었다.
폐 한방슬러지의 pH는 5.3으로 주재료인 콘코프의 pH 5.2와 비슷하였으나, 환원당 함량은 4.8 mg/g으로 콘코프의 1.9 mg/g 보다 2.5배 높게 나타났다. 평판배지를 사용하여 폐 한방슬러지의 첨가농도를 검토한 결과 폐 한방슬러지를 첨가하지 않은 대조구보다 5, 15 및 10%(w/w) 첨가 순으로 팽이버섯 균사 성장이 왕성하였다. 콘코프 및 미송톱밥배지에 폐 한방슬러지를 각각 10% 첨가하여 제조한 배지를 시험관에 충진시킨 다음 팽이버섯 액체종균을 접종하여 $25^{\circ}C$에서 6일 동안 배양한 결과 대조구에서는 약 2.2~3.4 cm, 시험구에서는 약 5.8~6.4 cm의 균사성장이 이루어졌다. 그리고 팽이버섯뿐만 아니라 표고버섯 및 녹각버섯(영지버섯 일종)을 접종한 시험구에서도 동일한 결과를 얻었다. 폐 한방슬러지를 10% 첨가한 배지로 현장실험을 행한 결과 팽이버섯의 수확량은 대조구보다 약 5%정도 떨어졌지만 기형버섯 발생율과 2등품 버섯의 생산량은 시험구에서 월등하게 적었다. 팽이버섯의 생산량이 16만병/1일 행하는 재배사를 기준으로 경제성 분석을 행한 결과 당해 년에는 약 5천만원이 절약되고 그 다음해부터는 인건비와 운영비를 제외한 약 1억3천만원의 생산단가 절약이 예상되었다.
깻잎 중의 각종 성인병 관련 생리기능성을 탐색하여 고부가가치의 건강식품을 개발하고자 먼저 깻잎의 주산지중의 한곳인 금산에서 1월, 5월 온실재배한 깻잎들과 8월 노지재배한 깻잎의 추출물 수율을 조사하였다. 8월 노지에서 재배한 깻잎의 에탄올 추출물 수율이 29%로 제일 높았고, 1월과 5월 온실재배 깻잎보다는 8월 노지재배 깻잎의 추출물 수율이 더 높았다. 물과 30% 에탄올 추출물에 대한 생리기능으로 혈전용해활성은 5월 온실재배 깻잎의 에탄올 추출물이 8.2U로 제일 높았고 고지혈증 예방에 관련된 HMG-CoA reductase 저해활성은 8월 노지재배의 물 추출물에서 83%의 높은 활성을 보였다. 항고혈압활성을 나타내는 안지오텐신 전환효소(ACE) 저해활성은 1월 온실재배 깻잎의 물 추출물에서 64.5%의 높은 활성을 보였다. 항산화활성은 물 추출물 보다는 대체로 30% 에탄올 추출물에서 높았고, 특히 8월 노지재배 깻잎의 에탄올 추출물에서 69%를 보였다. Elastase 저해활성은 5월 온실재배 깻잎의 30% 에탄올 추출물에서 47.5%의 활성을 보였고 혈전용해활성과 아질산염 제거활성, SOD-유사활성과 tyrosinase 저해활성 등은 모든 깻잎 추출물에서 없거나 매우 미약하였다.
비선택성 제초제 Bialaphos(basta)에 저항성인 PAT gene을 감자(Solanum tuberosum. cv. Desiree)에 도입하고자 본 실험을 실시하였다. 잎과 줄기절편을 이용한 신초재분화의 최적조건은 MS배지에 IBA 0.1mg/L+BA 0.5mg/L 조합처리하였을 때 가장 양호하였으며 재분화율은 잎은 54%, 줄기는 46%이었다. 이 조건에서 감자의 잎과 줄기 절편을 GUS : NPTII gene과 PAT gene을 가진 binary vector를 함유한 A. tumefaciens MP90에 공동배양하였다. 공동 배양시 acetosyringone 100${\mu}M$을 첨가할 경우 형질전환율이 잎의 경우 19%, 줄기의 경우 10%로 무처리보다 공히 약 4배가량 높았다. Kanamycin 100mg/L에서 캘러스가 형성된 후 이로부터 재생된 식물체를 약 6주후 Basta 10mg/L를 포함한 재분화배지에 옮겼을 경우 모두 생존하였다. 선발된 식물체의 형질전환여부를 조사하기 위해서 PCR, GUS반응 및 Southern blot를 실시한 결과 형질 전환체에 도입된 유전자가 안정되게 삽입되어 발현됨을 확인하였다. 확인된 형질전환체는 포장에 이식하여 순화시켰으며, 4주 후 제초제를 살포한 결과 대조구로 사용한 감자는 모두 고사되었으나, 형질전환체는 정상적인 생육을 보였다. 따라서 본 실험결과 PAT 유전자를 감자 식물체에 도입하여 감자 genome내에 안정되게 삽입되어 발현되는 제초제 저항성 감자를 선발할 수 있었다.
하수처리장의 활생오니를 분리원으로 하여 수십종의 PHA 생산균을 분리하였다. 일반적으로 hyd droxyvalerate monomer unit의 전구물질로 알려져 있지않은 glucose로부터 비교적 많은 PHA를 생산 하는 균주를 공시균으로 선정하여 형태학척, 배양적, 생리학적 제 특성을 검토한 결과 Pseudomonas 속으 로 통정되었다. 균체 생육을 위한 최적 배양온도 벚 배양 pH는 각각 $37^{\circ}C$와 7.0이었으며, 최적 탄소원 으로셔 glucose 1 %, 최적 질소원으로서 $(NH_4)_2SO_4$ 0.2%, K1HPO. 0.3%, $KH_2PO_4$ 0.45% 였다. 최적 P PHA 생산조건을 조사하기 위하여 2단계 배양법을 이용하였다 PHA 생산은 배지성분중 $NH_4, O_4$, Mg가 결핍되 였을 때 향상되었고, 그중 $NH_4$, 의 결핍시 PHA 축적률과 HV monomer의 함량이 가장 높았다. C/N molar ratio 95.2에서 PHA 축적률이 가장 높았다. 공시균주 Pseudomonas sp. HJ는 alkane, alkanoic acid, alcohol을 탄소원으로 하여 P PHB/HV를 생산하였다. PHA의 생산량과 HV monomer의 함량은 이용된 기질에 따라 다양하였으며, 특히 hexadecane와 propiOnate를 탄소원으로 하였을 때 PHA중의 HV monomer의 함량이 49~74mol %로 매우 높았다. IH-NMR로셔 공시균으로 부터 분리정제된 PHA의 조성을 분석한 결과 PHB/ H HV copolymer임을 알 수 였였다
신품종 백아는 갈색계통간 교잡에 의하여 우리 고유의 백색계통을 최초로 개발하여 이 계통을 이용하여 육성하였기 때문에 기존의 일본 유래의 백색계통에서 벗어난 한국형 백색 품종이라 할 수 있다. '백아'의 주요특성으로 균사배양 최적온도는 $25{\sim}30^{\circ}C$이며, 버섯발생온도는 $12{\sim}13^{\circ}C$, 자실체 생육온도는 $67^{\circ}C$이다. 자실체의 갓 색깔은 백색으로 다발성이며 품질이 우수하고, 자실체 대가 단단하고 곧으며 굵고 길며 식미감이 좋은 특성을 가지고 있다. 균긁기후 발이까지 7일정도 소요 되며 병당(850 ml) 수량은 $111{\pm} 34$ g로 전형적인 병재배용 백색 팽이 품종이라고 할 수 있다. 재배상 유의할 점은 환기량이 많으면 대가 짧아지고 갓이 커져 품질이 저하되므로 $CO_2$ 농도를 4,000 ppm까지 높여 주는 것이 좋다.
본 연구에서는 A. blazei의 DO-스탯 현탁 유가식 배양을 통하여 균사체 및 세포외 다당체 생산을 극대화하고자 하였다. 탄소원만을 포함하는 기질 공급액을 사용하는 경우보다 질소원이 적절히 첨가된 혼합 기질 공급액을 사용하는 것이 균사체 및 세포외 다당체 생산에 보다 효과적이었다. 기질공급액 중의 탄소원 조성을 달리하여 실험을 수행한 결과, 덱스트린을 배제하고 포도당만을 탄소원으로 사용하였을 때 가장 높은 균사체 및 세포외 다당체 생산성을 얻을 수 있었다. 이 때의 균사체 농도 및 생산성은 각각 36.5 g/l, 0.37g/l-h이었으며, 세포외 다당체 농도 및 생산성은 각각 10.9 g/l, 0.11 g/l-h이었다. 이는 회분식 배양 결과와 비교하여 균사체 농도 및 생산성 면에서는 각각 6배 및 2.2배, 세포외 다당체 농도 및 생산성 면에서는 각각 4.7배 및 1.8배 증가한 값이다. 이상의 결과들로부터 A. blazei의 고농도 균사체 배양을 위해 유가식 배양 방법이 매우 효과적임을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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