세계적 원예작물인 토마토에서 생산성을 떨어뜨리는 주요 생리장해 중 하나는 배꼽썩음병(blossom-end rot: BER)이다. BER은 칼슘부족에 의해 발생하는데, 토양으로부터 칼슘공급이 부족할 경우뿐만 아니라 식물체가 생육과정에 받게 되는 스트레스에 의해 유전자형에 따라 그 발생 빈도가 크게 영향을 받는 것으로 알려졌다. 즉, 토마토 재배 포장에서 토양 중 칼슘이 부족하거나 충분한 칼슘이 존재하더라도 건조, 과습 및 다른 이온과의 길항작용 등에 의해 칼슘의 흡수와 이동이 장애를 받을 경우 빈번하게 발생한다. 본 연구에서는 식물 세포의 ...
세계적 원예작물인 토마토에서 생산성을 떨어뜨리는 주요 생리장해 중 하나는 배꼽썩음병(blossom-end rot: BER)이다. BER은 칼슘부족에 의해 발생하는데, 토양으로부터 칼슘공급이 부족할 경우뿐만 아니라 식물체가 생육과정에 받게 되는 스트레스에 의해 유전자형에 따라 그 발생 빈도가 크게 영향을 받는 것으로 알려졌다. 즉, 토마토 재배 포장에서 토양 중 칼슘이 부족하거나 충분한 칼슘이 존재하더라도 건조, 과습 및 다른 이온과의 길항작용 등에 의해 칼슘의 흡수와 이동이 장애를 받을 경우 빈번하게 발생한다. 본 연구에서는 식물 세포의 소포체, 원형질연락사 및 골지체에 위치하면서 세포질의 칼슘이온 항상성을 유지하는 것으로 알려진 옥수수의 calreticulin 단백질을 발현하는 유전자(ZmCRT)를 아그로박테리움 공동배양법을 이용하여 토마토에 도입하는 한편 기 개발된 애기장대 유래 sCAX1 유전자 형질전환 토마토와의 교배조합을 작성함으로써 BER 내성 토마토를 개발하고자 하였다. 토마토 내혼계통 ‘탐나라’와 ‘FM9’의 하배축 절편을 아그로박테리움과 공동배양한 후 hygromycin을 첨가한 선발 배지에 이식하여 형질전환 신초를 유도하였다. 획득한 신초를 발근시키고 기외에서 순화시켜 총 74주를 육성하였다. 재분화된 식물체를 화분에 재배하면서 각각의 식물체로부터 총 DNA를 추출한 후 중합효소연쇄반응(PCR)으로 분석한 결과 토마토 게놈에 ZmCRT 유전자가 98.7%의 빈도로 삽입되었음을 확인하였다. 목표 유전자의 삽입 수를 확인하기 위한 Southern 혼성화 분석은 ZmCRT 유전자가 1 copy뿐 아니라 다수 삽입될 수 있음을 밝혀 주었다. 또한, ZmCRT 형질전환체 모두에서 정상적으로 전사체가 발현됨을 역전사중합효소연쇄반응(RT-PCR) 분석을 통해 확인하였다. 배수성 분석에서 53.4%의 개체만이 정상적 임성을 가진 2배체로 검정 되었다. ZmCRT 형질전환 고정계통 육성을 위해 T0개체로부터 T1세대를 육성하여 멘델법칙(3:1)에 따르는 1개 계통을 선발하였고 sCAX1 형질전환 토마토와의 교배조합을 작성하여 두 개 유전자 모두가 삽입된 F1 식물체를 획득하였다. 이들 형질전환체는 계통 고정을 거친 후 다양한 스트레스 하에서 BER 발생 양상을 확인하는 재료로 유용하게 활용될 수 있을 것이다.
세계적 원예작물인 토마토에서 생산성을 떨어뜨리는 주요 생리장해 중 하나는 배꼽썩음병(blossom-end rot: BER)이다. BER은 칼슘부족에 의해 발생하는데, 토양으로부터 칼슘공급이 부족할 경우뿐만 아니라 식물체가 생육과정에 받게 되는 스트레스에 의해 유전자형에 따라 그 발생 빈도가 크게 영향을 받는 것으로 알려졌다. 즉, 토마토 재배 포장에서 토양 중 칼슘이 부족하거나 충분한 칼슘이 존재하더라도 건조, 과습 및 다른 이온과의 길항작용 등에 의해 칼슘의 흡수와 이동이 장애를 받을 경우 빈번하게 발생한다. 본 연구에서는 식물 세포의 소포체, 원형질연락사 및 골지체에 위치하면서 세포질의 칼슘이온 항상성을 유지하는 것으로 알려진 옥수수의 calreticulin 단백질을 발현하는 유전자(ZmCRT)를 아그로박테리움 공동배양법을 이용하여 토마토에 도입하는 한편 기 개발된 애기장대 유래 sCAX1 유전자 형질전환 토마토와의 교배조합을 작성함으로써 BER 내성 토마토를 개발하고자 하였다. 토마토 내혼계통 ‘탐나라’와 ‘FM9’의 하배축 절편을 아그로박테리움과 공동배양한 후 hygromycin을 첨가한 선발 배지에 이식하여 형질전환 신초를 유도하였다. 획득한 신초를 발근시키고 기외에서 순화시켜 총 74주를 육성하였다. 재분화된 식물체를 화분에 재배하면서 각각의 식물체로부터 총 DNA를 추출한 후 중합효소연쇄반응(PCR)으로 분석한 결과 토마토 게놈에 ZmCRT 유전자가 98.7%의 빈도로 삽입되었음을 확인하였다. 목표 유전자의 삽입 수를 확인하기 위한 Southern 혼성화 분석은 ZmCRT 유전자가 1 copy뿐 아니라 다수 삽입될 수 있음을 밝혀 주었다. 또한, ZmCRT 형질전환체 모두에서 정상적으로 전사체가 발현됨을 역전사중합효소연쇄반응(RT-PCR) 분석을 통해 확인하였다. 배수성 분석에서 53.4%의 개체만이 정상적 임성을 가진 2배체로 검정 되었다. ZmCRT 형질전환 고정계통 육성을 위해 T0개체로부터 T1세대를 육성하여 멘델법칙(3:1)에 따르는 1개 계통을 선발하였고 sCAX1 형질전환 토마토와의 교배조합을 작성하여 두 개 유전자 모두가 삽입된 F1 식물체를 획득하였다. 이들 형질전환체는 계통 고정을 거친 후 다양한 스트레스 하에서 BER 발생 양상을 확인하는 재료로 유용하게 활용될 수 있을 것이다.
1. The Zea may CRT gene (ZmCRT) encoding calreticulin, a Ca2+-binding protein, was cloned into pE1775 plant expression vector. Tomato inbred lines, 'Tamnara' and 'FM9' were transformed using ZmCRT construct through Agrobacterium-mediated genetic transformation method. Totally from two genotypes, sev...
1. The Zea may CRT gene (ZmCRT) encoding calreticulin, a Ca2+-binding protein, was cloned into pE1775 plant expression vector. Tomato inbred lines, 'Tamnara' and 'FM9' were transformed using ZmCRT construct through Agrobacterium-mediated genetic transformation method. Totally from two genotypes, seventy four putative T0 transformants were regenerated. 2. PCR, Southern blot, and RT-PCR analyses showed that target gene was integrated into each T0 plant genome, and normally expressed at frequency of 98.6%. 3. Ploidy analysis also revealed that tomato transformants at 46.6% had abnormality in ploidy level. This result suggests that ploidy analysis on each T0 plant is crucial for tomato genetic transformation experiments. 4. T1 populations were generated from each T0 plant which has normal transgenic event confirmed by PCR, Southern blot, RT-PCR, and ploidy analyses. These T1 populations were segregated according to Mendelian fashion. 5. sCAX1 transgenic tomato that is used for co-expressing with ZmCRT as single-parent had one copy target gene, which showed severe tip-burn and blossom-end rot symptoms, and malformed leaf shape. 6. Crossing between ZmCRT transgenic tomato as maternal parent and sCAX1 transgenic tomato as paternal parent was conducted for stacking of two target genes, and some F1 plants were confirmed that all of two transgenes were localized on tomato genome.
1. The Zea may CRT gene (ZmCRT) encoding calreticulin, a Ca2+-binding protein, was cloned into pE1775 plant expression vector. Tomato inbred lines, 'Tamnara' and 'FM9' were transformed using ZmCRT construct through Agrobacterium-mediated genetic transformation method. Totally from two genotypes, seventy four putative T0 transformants were regenerated. 2. PCR, Southern blot, and RT-PCR analyses showed that target gene was integrated into each T0 plant genome, and normally expressed at frequency of 98.6%. 3. Ploidy analysis also revealed that tomato transformants at 46.6% had abnormality in ploidy level. This result suggests that ploidy analysis on each T0 plant is crucial for tomato genetic transformation experiments. 4. T1 populations were generated from each T0 plant which has normal transgenic event confirmed by PCR, Southern blot, RT-PCR, and ploidy analyses. These T1 populations were segregated according to Mendelian fashion. 5. sCAX1 transgenic tomato that is used for co-expressing with ZmCRT as single-parent had one copy target gene, which showed severe tip-burn and blossom-end rot symptoms, and malformed leaf shape. 6. Crossing between ZmCRT transgenic tomato as maternal parent and sCAX1 transgenic tomato as paternal parent was conducted for stacking of two target genes, and some F1 plants were confirmed that all of two transgenes were localized on tomato genome.
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