Agrobacterium공동배양법으로 오이의 기관발생을 통한 형질전환에서 가장 문제점 중 하나는 chimeric 형질전환체의 발생빈도이다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 항생제로서 paromomycin이 첨가된 선발배지에서 "은성" 품종의 배축절편으로부터 체세포배발생을 통한 형질전환시스템을 개발하였다. 배축절편을 pPPTN290발현벡터가 도입된 Agrobacterium 균주 (EHA101)에 30분간 접종한 후 2일간 공동배양 하였고, 선발배지에서 2주 간격으로 5회 계대 배양하면서 항생제 저항성 캘러스 선발, 체세포배발생 및 식물체를 유도하였다. pPPTN290발현벡터의 T-DNA는 reporter유전자로서 Ubi 프로모터에 의해 gus유전자가 발현조절 되도록 그리고 항생제로서 paromomycin에 저항성을 갖는 nptII유전자가 35S 프로모터에 의해 발현되도록 제조하였다. 안정적 형질전환과 빈도는 캘러스의 paromomycin항생제 저항성과 GUS유전자의 발현 여부에 의해 조사하였다. Agrobacterium과 공동배양한 928개의 배축절편에서 paromomycin에 저항성을 갖는 56개의 캘러스 클론을 얻었고, 이중 48개 캘러스 클론 (5.2%)에서 GUS유전자가 안정적으로 발현되고 있음을 확인하였다. 48개의 캘러스 클론중에서 오직 5개의 캘러스 클론으로부터 식물체를 얻어 낮은 빈도 (0.5%)를 나타냈다. 수확한 $T_1$종자에서 GUS양성반응은 gus유전자가 오이 게놈에 안정적으로 도입 및 발현되고 있음을 확인하였다.
토마토에서 GUS 유전자를 가진 Agrobacterium을 이용하여 형질전환된 캘러스와 형질전환 되지 않은 캘러스의 peroxidase(POD)와 superoxide dismutase(SOD) 활성 차이를 조사하여 형질전환된 세포의 안전성평가의 기초자료로 삼고자 얻어진 결과는 다음과 같다. JA101 종자로부터 형성된 hypocotyl의 POD, SOD 비활성은 각각 23 unit/mg protein와 2,156 unit/mg protein로 공시품종 중 가장 높은 활성을 나타내었다. Hypocotyl 절편체로부터 유도한 캘러스 생장은 1mg/L 2,4-D의 농도에서 가장 좋았으며, 1 mg/L 2,4-D가 함유된 배지에서 유도된 캘러스에서 POD 와 SOD 비활성은 각각 47 unit/mg protein 와 95,786 unit/mg protein로 높게 나타났다. Agrobacterium과 hypocotyl 절편체와의 공동배양으로부터 형성된 캘러스중 21.6%의 형질전환된 캘러스를 얻을수 있었으며, 형질전환된 캘러스의 POD 비활성은 54 unit/mg protein로 형질전환 되지 않은 캘러스의 64 unit/mg protein보다 낮게 나타났고, SOD 비활성은 형질전환된 캘러스가 30,300 unit/mg protein로 형질전환되지 않은 캘런스의 37,077 unit/mg protein 보다 낮게 나타났다. 형질전환된 캘러스와 형질전환되지 않은 캘러스간의 isozyme pattern 차이는 인정할 수 없었다.
본 연구는 종유용 들깨 품종인 다유들깨'의 유식물체에서 캘러스 유도를 통한 고효율의 재분화 체계를 구축하기 위해 수행되었고 이미 보고된 바 있는'남천들깨'와 함께 연구를 진행하였다. 캘러스는 잎, 자엽, 하배축 중 0.1 mg/L NAA와 0.5 mg/L BA가 첨가된 배지에서 배양된 다유들깨의 하배축에서 가장 건강한 캘러스가 형성되었다. 암상태와 장일조건에서 각각 캘러스를 유도한 후 신초 재분화를 유도했을 때 모든 조건에서 남천들깨보다 다유들깨가 재분화율이 월등하게 높았다. 또한 0.1 mg/L NAA와 0.5 mg/L BA 배지의 암상태와 장일조건에서 다유들깨 하배축의 신초 재분화율은 각각 86.7%와 84.4%로 두 조건 간 차이는 낮은 것으로 조사되었지만 전체적으로 암조건에 비해 장일조건에서 유도된 캘러스의 재분화 빈도가 높았다. 본 연구에서 다유들깨의 하배축으로부터 고효율의 재분화 조건을 확립하기 위해 다양한 식물생장호르몬 조합실험을 수행한 결과 NAA 없이 0.5 mg/L BA 만 첨가된 배지에서 가장 높은 90%의 재분화율을 보여 주었으며 이 중 정상적인 식물체가 70.5% 와 비정상적인 식물체가 19.3%로 조사되었고 NAA가 첨가되거나 농도가 높아질수록 비정상 식물체의 출현율이 높아졌다. 정상적으로 재분화된 신초는 1/2 MS 배지로 옮긴 후 10~15일 후에 뿌리가 관찰되었고 30일 후에는 완전한 식물체로 성장하였다. 본 연구에서 확립된 다유들깨 하배축을 이용한 재분화체계는 지금까지 보고된 다른 들깨 품종들의 재분화 체계에 비해 재분화 효율이 높았으며 향후 들깨에서 조직배양과 형질전환에 의존하는 유전자편집 등의 분자육종 분야에 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다.
Yang Zhi Hong;Jin Hua;Plaha Prikshit;Woong Bae Tae;Jiang Guo Bin;Woo Jong Gyu;Yun Han Dae;Lim Yong Pyo;Lee Hyo Yeon
Journal of Plant Biotechnology
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제6권4호
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pp.235-239
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2004
We studied the effect of genotype, explant, age of explant, medium (plant growth regulators and gelling agents), and standardized an efficient regeneration protocol for inbred lines of Chinese cabbage (Brassica rapa ssp. pekinensis). Of the different concentrations of NAA and BA tested, the combination of $5\;\cal{mg/L}\;BA\;and\;0.5\;\cal{mg/L}$ NAA gave the highest frequency of shoot regeneration. The cotyledonary explants had more shoot regeneration frequency ($\ge40\%$) than the hypocotyl ex-plants. Besides, the cotyledonary explants, excised from the 4-day old seedlings, showed higher shoot regene-ration ($56.7\%$). Of the three gelling agents and their concentrations used, 16 g/L agar was found to be the best for shoot regeneration. Shoot regeneration frequency in-creased significantly by supplementing the medium with $4\;\cal{mg/L}\;of\;AgNO_3$ MS medium devoid of NAA showed higher frequency of rooting in the regenerated shoots than the ones supplemented with NAA. Our improved regeneration protocol will be especially useful for the genetic transformation of Chinese cabbage inbred lines to develop transgenic hybrids.
Genetic transformation was carried out by using biolistic gun method. The hypocotyl derived embryogenic calli (explants) of cotton (Gossypium hirsutum L.) cv. Cocker-312 were transformed with a recombinant pGreen II plasmid, in which both, bar (selection marker) and GUS (${\beta}$-glucuronidase) reporter genes were incorporated. Explants were arranged on osmoticum-containing medium (0.5M mannitol) 4 hours prior to and 16 hours after bombardment that was resulted into an increase about >80% for GUS stable expression. 3 days after bombardment, GUS assay was performed, which exhibited, $18.36{\pm}1.00$ calli showed blue spots. The transformed embryogenic calli were cultured on selection medium (@ 6 mg/L basta) for 3 months. The putative transgenic plants were developed via selective somatic embryogenesis (@1.50 mg/L basta); maximum $27.58{\pm}1.25$ somatic embryos were obtained while $17.47{\pm}1.00$ embryos developed into plantlets (@ 0.75mg/L basta). In five independent experiments, up to 7.24% transformation efficiency was recorded. The presence of the transgenes was analyzed by using PCR and southern hybridization analysis. The transgenic plants were developed with in 6-7 months, but mostly transformants were abnormal in morphology.
Lee, Soo-Young;Park, Pil-Son;Chung, Hwa-Jee;In, Dong-Soo;Park, Dong-Woog;Jang R. Liu
Journal of Plant Biotechnology
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제5권1호
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pp.59-61
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2003
Petiole explants from 20 cultivars of Catharanthus roseus were cultured on various shoot-inducing media to assess their competence for adventitious shoot formation. After eight weeks of culture on Murashige and Skoog' s medium supplemented with 4.4 $\mu\textrm{m}$6-benzyladenine and 0.5 $\mu\textrm{m}$$\alpha$-naphthaleneacetic acid, petiole explants from 'Cooler Icy Pink' exhibited the greatest frequency of adventitious shoot formation at 40%, which was followed by 'Little Bright Eye'. By comparing with a previous study on assessment of competence for adventitious shoot formation in hypocotyl explant cultures of various cultures, it is indicated that the relative degree of their competence among cultivars varies to the organ used for the source of explant. Excised adventitious shoots were readily rooted on half-strength MS basal medium. Regenerated plantlets were successfully transplanted to potting soil and grown to maturity in a greenhouse.
Claudia Simoes;Alessandra S. Santos;Norma Albarello;Solange Faria Lua Figueiredo
Journal of Plant Biotechnology
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제6권3호
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pp.199-204
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2004
The medicinal value of the genus Cleome justifies bio-technological studies of Cleome rosea, a Brazilian annual species from sandy coastal ecosystems (restinga), which have been submitted to an intense process of antropogenic degradation. In the present work, was analyzed the influence of cytokinins, 6-benzyladenine (BA) and 6-furfurylaminopurine (kinetin) added to the Murashige and Skoog medium (MS), on the proliferation capacity of explants from the stem axis (hypocotyl, node and internode) for a period of five monthly subcultures (150 days). Regardless of the explant sources, plantlet regeneration by direct and indirect organogenesis was observed. The largest number of shoots proliferated through direct organogenesis was obtained on medium with 4.4 $\mu{M}$ BA. Also, the highest proliferation capacity through indirect organogenesis was found on medium with 4.4 $\mu{M}$ BA + 4.6 $\mu{M}$ kinetin. The presence of kinetin alone was not effective for multiplication of the species. Elongation and rooting were obtained when shoots were transferred onto growth regulator-free medium, and acclimatization rates from 70% to 81% were achieved depending on explant sources used. Plants were then successfully established in soil and showed normal phenotypes.
Camptotheca acuminata, a native of South China is a well known natural source of monoterpene-indole alkaloid camptothecin(CPT), one of the most promising anti-tumoural compounds. This study was conducted to optimize plant growth regulators and culture conditions on plantlets regeneration through organogenesis from callus of Camptotheca acuminta. Callus were induced from various explants of in vitro germinated plantlets of C. acuminta using WPM medium containing 0.2 ㎎/L 2,4-D. Hypocotyl segments were exhibited higher embryogenic callus than the other explants. Shoot buds formation from embryogenic callus was affected by plant growth regulators, pre-treated dark condition and liquid culture. Organogenesis was optimal in WPM liquid medium containing 0.5 ㎎/L BA. The dark pre-treatment for 2 weeks before the solid culture was effective for organogenesis. The regenerated shoots were rooted in WPM medium with 0.2 ㎎/L NAA and successfully acclimated in green-house conditions.
The tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) mutant diageotropica (dgt) lacking normal gravitropic response is known to be less sensitive to auxin compared with its isogenic parent VFN8. Straight growth as well as ethylene production in response to added auxin in hypocotyl segments of dgt was negligible. However, there was no significant difference between the two genotypes in auxin transport in petiole segments and its inhibition by the phytotropin N-1-naphthylphthalamic acid(NPA). Kinetic parameters of NPA binding to microsomal membranes were also non-distinguishable between the two. Its petiolar explants treated with ethylene developed epinastic curvature with the magnitude of response increased about 3 folds over non-mutant wild type. Ethylene-induced epinasty in both dgt and VFN8 was nullified by treatment of explants with the ethylene autagonist 2,5-norbonadiene. Lateral transport of 3H-IAA toward the upper side of ethylene-treated petioles in dgt, however, was not significantly more pronounced than in VFN8, the implications being that auxin sensitivity in the mutant was restored, or even rised above the wild type, by ethylene.
자운영 배양으로부터 신초발생에 대한 최적 배양조건을 조사하기 위하여 배축절편을 0.1, 1.0, 2.0 4.0 mg/L 2,4-D가 첨가된 MS배지에서 6주 동안 배양하였다. MS배지에 2,4-D가 0.1 또는 1.0 mg/L로 첨가된 배지에서 형성된 캘러스로부터 신초발생능 캘러스 형성을 조사하기 위하여 2,4-D와 BA 를 혼합 첨가한 배지에 옮겨 4주 동안 배양하면서 조사하였다. 먼저 2,4-D 농도에 따라 신초와 뿌리를 형성하는 캘러스, 뿌리를 형성하는 캘러스, 캘러스, 진한 갈색으로 변하는 캘러스 등 여러가지 형태발생을 관찰할 수 있었다. 일반적으로 신초와 뿌리를 갖는 캘러스는 2,4-D가 낮은 농도로 첨가 되었을 때 형성되었으며, 반면 신초가 없는 캘러스, 갈변 되는 캘러스는 고농도로 처리되었을 때 형성되었다. 또한 BA와 2,4-D가 조합첨가된 배지에서는 신초발생에 효과적이었으며, 뿌리 발생은 감소하였다. 가장 효과적인 신초발생은 1.0 mg/L 2,4-D 와 0.5 mg/L BA가 조합 첨가되었을 때 얻어졌으며, 이러한 신초들은 1/2 MS기본배지에서 대부분 유식물체로 생육되었으며, 토양에서 정상적으로 적응하여 생장하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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