• 원예과학기술지
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• 제32권6호
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• pp.845-852
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• 2014

다양한 비생물적 스트레스 중 토양 염 집적은 식물의 광합성 효율, 생장 및 수확량의 감소를 초래한다. 최근 염 저항성 향상을 위한 많은 유전자들이 보고되고 있다. 본 연구의 목적은 형질전환 배추를 이용하여 아직 기능이 밝혀져 있지 않지만 완전장이 보고된 Brassica rapa Salt Stress Resistance(BrSSR) 유전자의 기능을 검정하는 것이다. BrSSR의 생리적 역할을 분석하기 위해, BrSSR의 과발현 vector인 pSL94 vector를 이용하여 내혼계 배추('CT001')를 형질전환하였다. Quantitative real-time RT-PCR 분석에서 형질전환체의 BrSSR 발현량은 대조군 대비 2.59배까지 증가하였다. 한편, 염 처리 후 표현형 분석에서 BrSSR이 과발현된 형질전환체들이 정상적인 생장을 보여줌으로써 염 스트레스에 내성을 가지는 것을 확인할 수 있었다. Microarray 분석을 통해 구축된 염 스트레스 저항성 관련 유전자들의 발현 네트워크 상에서 BrSSR은 기존에 염 저항성 관련 유전자로 보고되어 있는 ERD15(AT2G41430), protein containing PAM2(AT4G14270), GABA-T(AT3G22200)와 매우 밀접하게 연결되어 있는 것으로 분석되었다. 위 결과들을 바탕으로 BrSSR은 염 스트레스 발생 시 식물의 생장 및 저항성에 관련된 중요한 역할을 하는 것으로 판단된다.

• 생명과학회지
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• 제23권1호
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• pp.1-7
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• 2013

작물의 생산성 증가를 위해 염해 저항성 메커니즘을 이해하는 것이 중요하다. 식물의 염해 저항성에 관련된 유전자를 확보하기 위한 여러 가지의 선별방법이 개발되었다. 본 논문에서는 애기장대의 cDNA 라이브리를 염해감수성 효모인 cnb 돌연변이체에 삽입하여 염해 감수성 표현형을 회복하는 콜로니를 선발하였다. 이 선별방법을 통하여 34종의 cnb 돌연변이체의 염해 감수성을 회복하는 콜로니를 선별하였으며, 염기서열분석을 통하여 CaS와 AtSUMO1, AtHB-12 등 9종의 유전자임을 확인하였다. 이들 유전자 중 CaS의 발현이 염해 저항성을 증가시키는 것과 염해 처리에 의해 CaS의 유전자의 발현이 증가되는 것을 확인하였다. CaS 발현억제 형질전환체는 100 mM 염처리에 의하여 뿌리생장이 저해되었다. 또한 150 mM 염처리에 의하여 CaS 발현억제 형질전환체의 잎에서 백화현상을 나타내었다. 이러한 결과를 통하여 CaS 유전자가 효모와 식물에서 염해 저항성에 중요한 유전자임을 증명하였다.

• 생명과학회지
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• 제34권7호
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• pp.493-499
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• 2024

항균 펩타이드는 동물과 식물이 가지고 있는 고유의 항균 물질로 적은 양으로도 강한 항균활성을 나타내며 이외에도 항바이러스, 항산화 등 다양한 기능을 가지고 있다. 식물은 물과 햇빛으로 키울 수 있어 적은 비용으로 대량 생산이 가능하다. 식물의 엽록체를 형질전환 시켜 항균 펩타이드를 생산하면 단백질 발현량이 증가하고 꽃가루에 의한 유전자 이동이 일어나지 않기 때문에 생태계가 오염될 가능성이 적다. 그러나 형질전환 된 엽록체를 이용하여 재조합 단백질을 생산하면 단백질이 분해되고 용해도가 감소한다. 이를 해결하기 위해 융합 단백질 종류 중 하나인 SUMO를 발현시킬 재조합 단백질과 융합하여 제작하였다. 항균 펩타이드 stomoxyn은 침파리(stable fly)에 있는 항균물질이다. Stomoxyn은 α-helix 구조이고 양친매성이어서 박테리아 세포막에 부착된 후 세포막을 용해시킨다. 본 연구에서는 stomoxyn을 식물 엽록체와 대장균에서 발현시키기 위한 형질전환 벡터를 제작하였고, 이 벡터를 이용하여 대장균에서 stomoxyn의 발현을 확인하였다. 대장균에서 발현된 stomoxyn을 nickel column과 SUMOase를 처리하여 정제한 후 agar diffusion assay를 이용하여 항균 활성을 확인하였다. 또한 식물 엽록체에서 벡터의 삽입을 확인하기 위해 EGFP 유전자를 사용하여 확인하였다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제36권1호
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• pp.30-37
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• 2009

의료용 단백질로 중요한 인체 혈관 내피세포 유래 t-PA를 알팔파 식물체를 이용하여 생산하는 기술을 개발하였다. 식물체에서 발현된 t-PA는 동물세포에서 생산된 t-PA와 동등한 시험관 내의 인공 혈전 용해 활성 및 생화학적 특성에서 유사함을 가지고 있었다. 본 연구에서는 식물체에서 발현되는 t-PA 단백질의 알팔파 코돈 이용에 최적화된 합성 유전자이용 양적 증대, 소포체에 표적에 따른 발현양 증대, 6개의 histidine의 부착에 따른 정제의 효율성을 고려하였고 두 종류의 프로모터 (CaMV 35S와 알팔파 Rbcsk-1A)를 이용하여 t-PA 및 파생 단백질들의 발현 효율을 비교 확인하고자 6가지의 식물발현 벡터를 제작하였다. 0.3%의 제초제 살포 후에 저항성을 갖는 알팔파 식물체들의 t-PA 유전자 및 파생 유전자의 genomic DNA내의 삽입 유무는 PCR법을 활용하여 t-PA, 파생 유전자 및 합성 유전자의 크기에 해당하는 1.6 kb의 PCR 산물을 확인 할 수 있었다. 6가지 발현벡터로 형질전환된 알팔파 잎 추출물에서 전체 수용성 단백질내의 t-PA 및 파생 단백질의 평균 발현양은 $9.7-39.5{\mu}g/TSP$ (mg)로 측정되었다. 이중 p221a-t-PAER 발현벡터로 형질전환된 알팔파의 잎 추출물에서 가장 높은 $75.1{\mu}g/TSP$(mg)의 발현양을 나타났다. 알팔파 잎에 발현된 재조합 t-PA 분자량은 상업적으로 판매되는 t-PA와 동일한 68 kDa으로 확인되었다. 형질전환된 알팔파 잎 추출물들의 평균 피브린 용해활성은 3.2-8.1cm를 나타내었다. 또한 t-PA 및 그의 파생 단백질을 발현하는 알팔파 식물체는 야생종 알팔파와 비교했을 때 성장에 있어서 별 다른 차이를 보이지 않았다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제45권9호
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• pp.1385-1390
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• 2016

폴리페놀 화합물은 천연에 광범위하게 존재하는 천연 화합물로 과일, 주스, 야채 등에 존재하여 일상생활에서 쉽게 섭취할 수 있으며, 이들 화합물의 건강증진 및 질병 예방 효과로 오랫동안 주목을 받고 있다. 천연물 유래의 항산화 및 항당뇨 개발과 관련하여 많은 연구가 효소 저해, 세포 및 동물실험을 통하여 다양하게 이루어져 왔다. 본 연구는 배유래의 polyphenol oxidase를 이용하여 천연에 존재하는 단순 페놀성 화합물인 gallic acid의 산화 축합반응을 실온에서 1, 3, 5, 7, 10시간 동안 유도하여 얻어진 결과물에 대하여 DPPH 및 $ABTS^+$ 라디칼을 활용한 항산화 활성 및 ${\alpha}$-glucosidase 저해능을 통해 항당뇨 활성을 평가하였다. 먼저 DPPH 라디칼 소거 활성은 gallic acid의 5시간 반응물의 경우, $100{\mu}g/mL$의 농도에서 84.9%의 활성을 나타내어, 양성대조군인 (+)-catechin보다 우수한 활성을 나타내었으며 7시간 및 10시간 반응물의 경우 라디칼 소거 활성이 점차 감소하는 경향을 확인하였다. 또한, $ABTS^+$ 라디칼 소거 활성은 반응 1, 3, 5시간 반응물에서 양성대조군인 (+)-catechin보다 강한 라디칼 소거능을 확인하였으며 7시간 반응물부터는 라디칼 소거 활성이 감소함을 확인하였다. ${\alpha}$-Glucosidase 저해능은 5시간 반응물의 $250{\mu}g/mL$ 농도에서 87.4%의 가장 강한 저해 활성을 나타내었으며, 이 활성은 같은 농도에서 양성대조군인 acarbose의 81.8%보다 강한 활성이었다. 향후 이들 반응을 통하여 생성된 화합물의 대량생산을 통한 물질 분리 및 구조 동정을 통하여 항산화 및 항당뇨 활성과 추가적인 메커니즘 검증을 수행할 필요성이 있다고 생각한다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제40권3호
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• pp.169-177
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• 2013

최근 급속도로 당뇨병 환자가 증가하면서 인슐린 시장이 크게 성장하고 있다. 또한 최근 식물체를 이용하여 의약용 단백질 생산이 경제적인 측면과 안정성 측면에서 매우 효과적임이 보고되고 있어 이를 이용한 분자농업이 주목을 받고 있다. 본 연구에서는 인슐린 단백질을 식물체에서 생산하기 위한 유전자 발현 construct를 설계하기 위한 실험으로서 식물발현용 preprominiinsulin construct를 제조하기 위한 단계적 실험을 수행하였다. 우선 proinsulin이 무세포 식물 전사/번역시스템에서 성공적으로 발현됨을 확인하였다. Prominiinsulin construct를 제조하여 대장균에서 발현시키는데 성공하였으며, 이를 트립신으로 절단한 후 인간 항인슐린 항체를 이용한 western 분석을 통하여 효과적으로 A-펩타이드와 B-펩타이드가 형성되며 이후 적절하게 접힘이 일어나고 hexamer로 조립됨을 확인하였다. 이후 식물체에서 재조합 인슐린 유전자가 발현되는지를 확인하기 위하여 RFP 결합 construct를 제조하여 담배의 현탁배양세포인 BY-2 세포에 형질전환시켜 RFP 결합 preprominiinsulin이 성공적으로 발현됨을 확인 하였다. 이러한 성공적인 연구 결과를 토대로 향후 이 construct는 RFP 단백질을 제거하여 35S 프로모터에 직접 유도되는 [N 말단 ${\rightarrow}$ tobacco E2 시그널 펩타이드 ${\rightarrow}$ B-펩타이드(1-29 AA) ${\rightarrow}$ AAK ${\rightarrow}$ A-펩타이드(1-21 AA) ${\rightarrow}$ RR ${\rightarrow}$ His6 ${\rightarrow}$ KDEL ${\rightarrow}$ C 말단] construct를 제조하여 담배 식물체에 형질전환시켜 분자농업을 통해 인간 인슐린 단백질을 생산하는데 활용하고자 한다.

• 원예과학기술지
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• 제19권1호
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• pp.17-21
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• 2001

배추(Brassica campestris L. ssp. pekinensis) 형질전환 세포로부터의 식물체 재분화를 위한 선발체계를 확립하기 위하여 kanamycin, hygromycin, carbenicillin, cefotaxime등 4가지 항생제와 제초제 phosphinotricin가 자엽 및 배축 절편체로부터의 신초형성에 미치는 영향을 조사하였다. 자엽절편체는 kanamycin $1mg{\cdot}L^{-1}$처리에서 신초형성에 아무 영향을 받지 않았으나 $2mg{\cdot}L^{-1}$ 처리부터 형성수가 감소하여 $6mg{\cdot}L^{-1}$ 이상 처리구부터는 신초가 전혀 형성되지 않았다. 배축 절편체도 자엽과 비슷한 결과를 나타내어 kanamycin의 경우 $7mg{\cdot}L^{-1}$의 농도가 배추 형질전환체의 선발에 적당하다고 생각되었다. Hygromycin은 $4mg{\cdot}L^{-1}$ 처리부터 신초형성을 억제하여 배추형질전환을 위하여 낮은 농도로 사용할 수 있는 선발 마커로 생각된다. Cephalosporin type의 항생제인 carbenicillin과 cefotaxime은 신초형성에 아무 영향을 주지 않아 배추 절편체에 독성을 주지 않는 결과를 보여 주어, Agrobacterium과의 공동배양 후 이를 제거하는데 적당한 항생제라 할 수 있었다. 제초제인 phosphinotricin의 경우 $1mg{\cdot}L^{-1}$ 처리부터 신초 형성이 감소하기 시작하여 $2mg{\cdot}L^{-1}$ 이상부터는 완전히 억제되어 항생제와 더불어 형질전환 세포의 선발에 이용될 수 있다고 생각된다. 배추는 다른 배추속의 작물과 비교할 때 신초 재분화가 어렵기 때문에 비록 escape율이 높아진다고 해도 낮은 농도의 항생제나 제초제를 사용하여 선발압을 낮추어 주는 것이 형질전환에 효과적이라 생각된다.

• 한국조경학회지
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• 제40권5호
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• pp.148-159
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• 2012

본 연구의 목적은 서울시 솔밭근린공원 소나무림을 대상으로 울타리 설치, 관목 및 초본식물 식재 등의 답압 피해 개선사업의 효과를 검증하는 것이다. 2005년과 2010년 현장조사를 통해 소나무 식재유형, 식재구조, 토양경도, 토양단면구조, 토양 이화학적 특성 등의 변화 상태를 분석하였다. 또한 소나무의 가지생장량과 직경생장량을 측정하여 개선사업전과 후 상태를 비교 분석하여 답압 피해지역 개선사업에 따른 효과를 고찰하였다. 식재유형 변화에서는 하층 식생이 없는 소나무림이 2005년 48.5%에서 2010년에는 6.8%로 감소하였으며, 관목 및 초본이 식재된 소나무림이 7.4%에서 46.8%로 크게 증가하였다. 식재구조 변화에서는 대부분 조사구가 하층식생이 거의 없는 소나무림에서 진달래, 철쭉꽃, 원추리, 돌단풍, 옥잠화 등 관목 및 초본식생이 넓게 피복된 소나무림으로 변화되었다. 2005년 솔밭근린공원의 토양경도는 평균 $54.8kg/cm^2$로 딱딱한 토양층이었다. 2010년 솔밭근린공원 개선사업 후 토양경도는 대부분 $4kg/cm^2$ 미만으로 식물생육에 영향이 없는 양호한 상태였다. 2005년에 토양단면구조는 답압 영향으로 인해 낙엽층이 소실되어 있었으며, 유기물층이 1.0cm로 식물이 생육하는데 적합하지 않았다. 개선사업 후 2010년에는 답압에 대한 피해가 줄어서 낙엽층이 3.0cm까지 새롭게 형성되었고, 지속적인 시비에 따라 유기물층의 깊이도 1.5~8.0cm로 증가하였다. 2005년 토양 이화학적 특성에서는 pH 5.76~6.70, 유기물 함량 7.15~10.55%, 유효인산 9.38~26.47mg/kg으로 소나무 생육 토양환경조건으로 큰 문제가 없었다. 또한 소나무 15주를 선정하여 가지생장량을 분석한 결과, 개선사업 이후 가지생장량이 점차 증가하는 경향이었다. 토양경도 등급에 따라 소나무 70주를 선정하여 직경생장량을 측정한 결과, 대부분 조사구에서 소나무가 개선사업 이후 생육이 양호해지는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구결과를 통해 울타리 설치, 관목 및 초본식물 식재 등의 답압 피해 개선사업이 소나무 생장을 향상시키는 효과를 검증할 수 있었다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제38권4호
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• pp.293-300
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• 2011

실험은 심비디움 원괴체 (PLB: protocorm-like bodies)를 재료로 유전자총을 이용한 효율적인 형질전환 조건을 확립하고자 수행되었다. 이 PLB 조직에 제초제저항성 유전자인 bar 유전자와 reporter 유전자인 gus를 포함하고 있는 pCAMBIA3301 벡터를 이용하여 유전자총으로 형질전환 하였다. 형질전환 벡터에 포함되어 있는 제초제저항성유전자 (bar)를 이용하여 선발하게 되므로 선발배지에 첨가될 제초제로서 PPT (Phosphinotricin)의 적정 농도를 찾고자 실험한 결과, 5 mg/l에서 최적의 대부분의 PLB의 생육이 억제되고 신초형성이 이루어지지 않았다. 이를 기반으로 유전자총 실험에 맞는 최적 조건을 찾는 실험을 수행하여 1.0 ${\mu}m$ gold입자크기, 헬륨가스 압력은 1,100과 1,350 psi사이에서는 차이가 없다는 전제 하에 물리적 피해가 덜 가는 1,100 psi를 조건으로 선택하였고, 유전자총과 목표물과의 거리는 6 cm 그리고 DNA 농도는 1회 유전자총 발사횟수당 1.0 ${\mu}g$ 조건을 최적조건으로 하였다. 이 조건을 기반으로 100개의 PLB를 형질전환 하면 평균적으로 6 ~ 8개의 PLB가 제초제 저항성을 나타내는 개체로 성장하고 최종적으로 2개체 정도가 온실에서 순화과정을 거쳐 완전한 형질전환 식물체로 생산된다. 이외에도 유전자총 실험 전에 0.2 M sorbitol과 0.2 M mannitol을 혼합처리하여 4시간 동안 배양시키면 2배 이상 효율을 높일 수 있게 되어, 결론적으로 100개의 PLB를 형질전환 수행하면 최종적으로 3.2 ~ 4.0개 정도의 형질전환 심비디움 식물체가 나오는 효율이라고 할 수 있다. 본 실험을 통해 생산된 형질전환 심비디움 개체들은 PCR 분석을 통해 유전자 도입을 확인하였고, 형질전환 개체 중 임의로 선발된 5계통들의 잎을 Basta 0.5% 용액에 침지한 결과, 3 계통은 제초제에 저항성을 가지는 것으로 확인되었고, 그중 1계통은 아주 강한 저항성을 보여주었다. 본 실험 결과들을 바탕으로 환경저항성 등의 유용유전자가 도입된 형질전환 심비디움 식물체 개발에 기여하리라 사료된다.

• 원예과학기술지
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• 제29권4호
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• pp.345-351
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• 2011

원예작물의 내병성 육종에 있어 $F_2$와 그 이후 분리 세대에서 유용하게 사용할 수 있는 선발방법의 모델 시스템을 개발하고자 하였다. 상용 토마토 품종인 '모모따로 요크'에 제초제 저항성 유전자를 도입한 후 획득된 형질전환체의 도입 유전자 수와 후대 분리비를 분석하고, 제초제 저항성 유전자와 기존 병 저항성 유전자가 연관된 개체를 선발하였다. 총 60개의 형질전환체 중에서 42개체에 Southern blot을 실시하여 도입 유전자 수를 확인하고, 제초제 저항성 유전자에 대한 분리비를 비교 분석하여 Southern 결과와 도입된 유전자의 표현형의 분리비가 일치하지 않으며 여러 개의 copy가 삽입된 대부분의 경우, 실제 도입된 copy 수보다 더 적은 copy 수를 가지는 것처럼 분리비를 나타내는 것을 알 수 있었다. 삽입된 제초제 저항성 유전자와 기존 병 저항성 유전자가 가깝게 연관된 개체를 찾기 위해 $T_1(F_2)$세대 개체에 대하여 two-stepwise screening 방법을 실시하여 위조병 저항성 I2 유전자(11번 염색체)와 제초제 저항성 patII 유전자가 대략 12-13cM으로 가깝게 연관된 개체(T-20)를 선발하였다.