In order to gain insight into the molecular changes at the protein level in plants exposed to low temperature for a long period of time (vernalization), proteome analyses of vernalization-treated Arabidopsis thaliana have been carried out by two-dimensional gel electrophoresis followed by matrix-assisted laser desorption/ ionization time-of-flight mass spectrometry. Fourteen proteins including ATP binding/GTP binding/translation elongation factor and glycine-rich RNA-binding protein 7 (GRP7) showed differential expression in vernalization-treated Arabidopsis thaliana. GRP7 showed the most dramatic increase in expression suggesting its involvement in response to vernalization treatment.
Chun, Jong Un;Park, Jeong-Seon;Bae, Chang-Hyu;Shin, Jeong-Sheop
한국육종학회지
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제41권2호
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pp.73-83
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2009
To investigate genes related to vernalization and cold- resistance in barley (Hordeum vulgare L. cv. Nagaoka), differentially expressed genes were identified from cold-resistant barley leaves with suppression subtractive hybridization (SSH) and Northern blot analyses. The nucleotide and the deduced amino acid sequences of the putative gene products were compared. The bvrn-7 showed high homology(84%) with gene related to vernalization, and the bvrn-3, bvrn-12, bvrn-28, bvrn-29 and bvrn-36 related to cold-resistant genes had high identity of 88~98% with low temperature-induced genes. The results indicate that the 6 genes were closely related to vernalization and cold-resistance during low temperature treatment.
Jin-Kyung Cha;Hyunjin Park;Youngho Kwon;So-Myeong Lee;Dongjin Shin;Jong-Hee Lee
한국작물학회:학술대회논문집
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한국작물학회 2022년도 추계학술대회
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pp.20-20
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2022
A traditional wheat breeding program needs more than 12-13 years to develop a new cultivar. In recent years, 'Speed breeding (SB)' system, which uses extremely extended photoperiod (22 h), enabled up to 4-6 generations of spring wheat per year. However, since almost 70% of wheat cultivars are winter type, and over 95% of total cultivation area is for winter wheat in Korea, optimized vernalization treatment was essential for improving the SB system. Several vernalization temperatures and durations were tested with various genotypes, and the 4 weeks of 8-10 ℃ vernalization treatment was the most effective to develop 4 generations per year, for both spring and winter type wheat cultivars. This 'Speed vernalization (SV)' system followed by SB, allowed developing a new F6 recombinant inbred lines (RILs) within 2 years. Among the 184 RILs, which derived from a cross between Jokoyung and Joongmo2008, two outstanding lines were selected for yield trial test, and then named Milyang52 and Milyang53. Compared to the traditional wheat breeding program, over 60% of the time was saved to develop these two lines. Marker-assisted selection and backcross were also combined with the SV system. YW3215-2B-1 (Jokoyung*3/Gamet), which has similar agronomic traits with Jokyoung and the same Glu-B1 allele with Garnet, was developed within 2.5 years. Thus, the SV system combined with molecular breeding technology would help breeders to make a new cultivar with less time and high efficiency.
Expression of 43 flowering-related genes was examined in two inbred lines of Chinese cabbage, Chiifu and Kenshin, under different photoperiod, vernalization and flower development stages. The floral genes cloned by RT-PCR with degenerated primers showed high homology with Arabidopsis counterparts. Genes in two inbred lines, TOC, CRY1, CO, RGAL and GAl, were highly expressed under all tested conditions. However, expression of three genes was regulated by particular experimental conditions. The expression of LHY gene was predominant in Chiifu under the short-day conditions, whereas the expression of RGAL gene was influenced by vernalization in both inbred lines. Besides, the expression of NAP gene was induced by vernalization only in Chiifu. Most of the flower identity-related genes were expressed during flower development. The transcript level for several genes was not detected in this experiment.
암흑처리가 라맥의 개화유기에 대한 일연의 시험 결과는 다음과 같다. 1. 저온과 암흑처리의 효과 저온효과에 대하여 반응이 뚜렷한 4가지 라맥품종에 대한 암흑처리의 효과는 모두 저온효과와 동일하고 $5^{\circ}C$하에서 80~90%의 개화유기를 보였으며 추파형이며 단일춘화에 민감한 Kobinkadagi 품종을 제외하고 나머지 3 품종은 고온($25^{\circ}C$)에서도 저온효과에는 미치지 못하나 71~80%의 개화유기를 보였다. 2. 암흑처리기간의 효과 Hashinhadaka 품종의 암흑처리기간에 따른 개화효과는 45일처리가 제일 높았고, $5^{\circ}C$인 경우에는 30일과 45일사이에서 차이가 없었으나 $25^{\circ}C$인 경우에는 3가지 수준사이에 유의적인 차이가 있었다. 3. 암흑처리전의 묘령에 의한 효과 2가지 온도수준에 있어서 개화효과는 5$^{\circ}C$인 경우에는 묘령에 관계없이 모두 개화하였으나 $25^{\circ}C$인 처리구에서는 묘령이 증가할수록 개화율이 감소하였다. 4. 저온암흑 교호처리효과 저온과 암흑의 전기간(45일) 처리에 의한 개화율은 100%와 60%로써 유의적 차이를 나타내었고 초기와 후기의 15일간씩의 교호처리효과는 91%, 중기 15일간의 교호효과는 92%의 개화율을 보였으므로 저온과 암흑의 작용기구는 상이한 것으로 사료된다.
본 연구는 여름철 배추재배시 안정적인 생산을 위한 몇가지 조건을 알아보기 위하여 춘화처리, 재배 기간 동안 온도처리, 토양수분 결핍 처리에 따른 배추의 엽육조직, 생장 및 수량에 미치는 영향을 구명하고자 실시하였다. 토양수분 결핍 2주 처리구에서는 울타리조직과 해면조직의 세포구조를 확인할 수 있었으나, 토양수분 결핍 4주 처리구에서는 세포조직이 완전히 붕괴되었다. 토양수분 결핍 처리가 가장 배추의 생장에 통계적으로 유의하게 영향을 크게 미쳤고, 배추의 생장은 토양수분 결핍 4주 처리구들에서 전반적으로 낮은 경향을 보였다. 토양수분 결핍처리는 배추의 상대생장률, 단위 엽건물중 증가율, 엽면적비율 및 비엽중, 및 엽중률에서 통계적으로 유의하게 효과가 인정되었다. 배추의 수량은 춘화처리 후 고온에서 충분히 관수한 처리구에서 가장 많았으며, 토양수분 결핍 4주 처리구들의 수량이 다른 처리구들에 비하여 유의하게 적었다. 배추 수확시 결구력은 토양수분 결핍 처리구에서 중이하로 나타나 심한 가뭄에 의한 식물체내 수분 부족은 결구력을 약화시키는 것으로 나타났다. 배추에서 문제가 되는 추대는 정식 초기에 저온처리후 고온으로 관리하여도 추대가 발생하지 않았다. 여름철 고온기 배추재배시 2주 동안 가뭄이 지속되면 엽육조직이 붕괴가 시작되고 생장이 지연되어 수확량이 줄어들기 때문에 적극적으로 관수해야 할 것으로 판단된다.
개화는 배추종 작물의 생산성과 연관된 중요 발달 특성 중 하나이다. 이식 후, 갑작스러운 저온에 노출되어 때이른 개화를 하게 되면 수확되는 생산물의 양과 질이 떨어지게 된다. 따라서, 개화조절 메커니즘을 이해하는 것은 배추 종 작물의 농업적 생산성을 향상시키는데 도움을 줄 것이다. 춘화는 배추과 작물에서 일반적으로 알려져 있는 개화를 유도하는 중요한 요소이다. 그러나 옐로우 사순이나 코마수나와 같은 배추 아종은 춘화처리 없이도 개화한다. 1일을 주기로 하여 생물의 생리기작을 조절하는 생체시계 유전자는 일장감응형의 개화 조절에 중요한 역할을 하지만 춘화처리를 통해 개화를 유도하는 기작과도 연관되어 있다. 본 논문에서는 22개의 배추 아종을 개화에 춘화처리가 필요한 춘화형과 춘화처리 없이도 개화하는 비춘화형으로 나누어 보존된 생체시계 유전자, BrPRR1 군의 염기서열 분석을 수행하였다. 그 중 BrPRR1b 유전자의 결손 영역으로 춘화형과 비춘화형 두 그룹을 구분할 수 있었다. 이 서열변이를 증폭할 수 있는 PCR 프라이머를 디자인하여 비춘화형 배추 아종에서는 451 bp의 긴밴드를, 춘화형 배추에서는 422 bp의 작은 크기의 밴드를 증폭할 수 있었다. 이 프라이머 세트는 43개 배추 아종과 4개의 배추속 작물, 브로콜리, 양배추, 갓, 그리고 유채의 개화형을 구분하는데 적용되었다. 각 작물의 PCR 결과와 개화시기에 대한 정보를 통하여 프라이머 세트가 개화형을 판별할 수 있는 마커로 이용될 수 있음이 확인되었다. 이 마커시스템은 배추 종 작물 육종에 유묘 단계에서 개화형을 판단하는데 이용할 수 을 것이다. 또한 이 결과들은 생체시계 유전자가 배추 종 작물의 개화를 조절하는 좋은 전략이 될 수 있음을 보여주었다.
파성소거정도가 보리의 유수분화 및 출수기에 미치는 영향을 검토하고자 파성이 다른 7개 보리품종의 최아종자를 3주 및 6주간 저온처리후 온실에 이식하여 온도 20/ 15$^{\circ}C$, 24시간 일장조건에서 실험한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 3주 및 6주간 춘화처리구에서 주간엽수는 평균 6.7~7엽으로 품종간 변이가 적었으나 무처리구에서는 11엽으로 변이가 컸고, 추파성이 강할 수록 엽수가 증가하였다. 2. 주간엽수 1엽이 전개되는데 소요일수는 무처리는 3주 및 6주간 춘화처리에 비해 평균 1.3~1.5 일 지연되었다. 일반적으로 춘파성 품종이 추파성품종에 비해 엽 전개속도가 빨랐다. 3. 이중륭기가 형성되는 VI기는 6주처리구에서 품종간 변이가 적었으나 무처리구에서는 춘파성(강보리, 동보리 002)과 중간 및 추파성 품종간에 뚜렷한 2종류의 차이양상을 보였다. X기는 처리 및 품종간 차이가 현저하여 춘파성은 빠르고, 추파성이 강할 수록 지연정도가 컸다. 같은 파성내에서 조숙형이 만숙형에 비해 X기가 빨랐고 지엽전개기는 X기와 비슷한 변화 양상을 보였다. 4. 최초 급속한 절간신장기는 6주처리 13 일, 3주처리 18 일, 무처리 45 일로 파성이 잔존할 수록 그 시기는 지연되었다. 같은 처리내에서 추파성이 클 수록 지연되었으며, 같은 파성내에서는 조숙형이 만숙형에 비해 그 시기가 빨랐다. 내한성 및 단일감응성을 고려하여 월동후 절간신장기가 빠른 춘파성 계통을 선발하는 것이 보리품종의 조숙화에 효과적이라 생각된다. 5. 파성은 특히 무처리구에서 엽전개속도, 주간엽수, 최초 급속한 유수 및 절간신장기, X기, 지엽전개기와 고도의 정 상관이 인정되었으나 포장출수기와는 상관이 적었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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