[논문]유채 조직배양 및 형질전환 연구동향

이상일; 김윤혜; 이동희; 이유미; 박서준; 김종보

doi:10.5010/jpb.2010.37.4.379

유채 조직배양 및 형질전환 연구동향
Current status of tissue culture and genetic transformation systems in oilseed rape plants (Brassica napus L.) 원문보기

Journal of plant biotechnology = 식물생명공학회지, v.37 no.4, 2010년, pp.379 - 387

이상일 (건국대학교 자연과학대학 생명자원환경과학부) , 김윤혜 (건국대학교 자연과학대학 생명자원환경과학부) , 이동희 (제노마인(주) 첨단생명공학연구소) , 이유미 (건국대학교 자연과학대학 생명자원환경과학부) , 박서준 (국립원예특작과학원 과수과) , 김종보 (건국대학교 자연과학대학 생명자원환경과학부)

Abstract ▼ AI-Helper

Oilseed rape (Brassica napus L.) is an important crop due to its high oil content in the seed. Recently, the demand for the improvement of crop for biodisel energy source is increased as oil prices in the world has increased dramatically. Until now, oilseed rape breeding was carried out by cross-hybridization between different varieties and related germplasms. However, like as many other crops, the application of tissue culture and gene transformation systems has been introduced into oilseed rape breeding program including the development of transgenic canola plants. In this study, we reviewed a history of tissue culture and genetic transformation research in oilseed rape plants and indicated some important aspects for the production of transgenic oilseed rape plants.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

2005). 개발된 형질전환 시스템 식물체의 형질전환법의 확립과 형질전환체 생산을 위한 시간의 단축 이렇게 두 가지 기능의 향상을 목적으로 두고 실험되었다. 그렇기 때문에 형질전환체 제작을 위한 기간 또한 중요하게 봐야할 필요가 있다.
본 논문에서는 형질전환 유채의 개발을 위해 국내외에서 보고된 유채 조직배양과 형질전환 연구의 결과와 특성을 살펴보고자 한다.

제안 방법

USA)을 이용하여 형질전환을 실시하였다. 1일간 휴식처리 후 선발배지로 옮겨 선발을 실시하였다. Agrobacterium을 이용한 형질전환은 절편체를 Agrobacterium 접종액에 20분간 처리 후 3일간 공동배양을 실시하였다.
형질전환을 위해 종자에서 발아한 자엽을 이용하여 Phosphinothricin acetyltranferase (PAT) 유전자를 포함 하는 pCAMBIA3301 벡터가 도입된 Agrobacterium tumefaciens GV3101 균주를 이용하였다. A.tumefaciens 접종 후 Phosphinothricin (PPT)을 첨가하지 않고 500 mg/L carbenicillin만 첨가한 배지에서 캘러스를 유도한 후 4 mg/L PPT가 첨가된 배지에서 shoot를 유도하였다. 발생한 shoot만을 절단하여 8 mg/L PPT가 첨가된 배지에서 뿌리를 유도한 후 발근한 개체는 순화를 실시하였다.
1일간 휴식처리 후 선발배지로 옮겨 선발을 실시하였다. Agrobacterium을 이용한 형질전환은 절편체를 Agrobacterium 접종액에 20분간 처리 후 3일간 공동배양을 실시하였다. 이후 cefotaxime을 첨가한 액체 MS배지에 2회 수세 후 선발배지로 옮겨 선발하였다.
본 연구진은 particle bombardment와 Agrobacterium 매개 형질전환법을 이용하여 생산성증대 유채 식물체를 획득하였다. Particle bombardment를 이용한 형질전환법은 Fig. 1과 같으며 절편체를 직경 2cm의 원으로 치상한 후 수량증대유전자가 도입된 골드입자를 이용하여 PDS-1000/He (Bio-Rad, Hercules. USA)을 이용하여 형질전환을 실시하였다. 1일간 휴식처리 후 선발배지로 옮겨 선발을 실시하였다.
maplus’ 품종에서 nptⅡ와 KCS 유전자를 도입하였고, 3개의 independent 형질전환 계통을 확인하였다.
tumefaciens 접종 후 Phosphinothricin (PPT)을 첨가하지 않고 500 mg/L carbenicillin만 첨가한 배지에서 캘러스를 유도한 후 4 mg/L PPT가 첨가된 배지에서 shoot를 유도하였다. 발생한 shoot만을 절단하여 8 mg/L PPT가 첨가된 배지에서 뿌리를 유도한 후 발근한 개체는 순화를 실시하였다. 실험결과 품종별 전체 발생한 캘러스 중 PPT 저항성을 가지는 캘러스 형성률은 한라 품종에서 68.
maplus’ 품종에서 nptⅡ와 KCS 유전자를 도입하였고, 3개의 independent 형질전환 계통을 확인하였다. 식물의 형질전환 선발마커로 다양한 항생제 저항성 유전자를 이용하는데 위의 논문 결과들을 분석해보면 kanamycin에 저항성을 갖게 하는 neomycin phosphotranferase Ⅱ (nptⅡ)를 주로 사용하였다. 그 외에도 다른 절편체를 이용한 형질전환효율을 증대시키기 위한 여러 연구그룹에서 보고가 있었으나, 형질전환 방법의 기본조건은 비슷하였다.

대상 데이터

(2010)이 제초제 저항성을 가지는 유채를 개발한 것을 처음 보고하였으며 그 내용을 간략히 보면 먼저 바이오에너지 작물로 적합한 품종을 선정하기 위하여 내한, 영산, 탐미, 한라의 4가지 품종별 종자의 올레인산 함량을 측정한 결과 한라 품종에서 가장 높은 함유율을 보였다. 형질전환을 위해 종자에서 발아한 자엽을 이용하여 Phosphinothricin acetyltranferase (PAT) 유전자를 포함 하는 pCAMBIA3301 벡터가 도입된 Agrobacterium tumefaciens GV3101 균주를 이용하였다. A.

이론/모형

본 연구진은 particle bombardment와 Agrobacterium 매개 형질전환법을 이용하여 생산성증대 유채 식물체를 획득하였다. Particle bombardment를 이용한 형질전환법은 Fig.

성능/효과

2007). 두 번째로 Agrobacterium 접종 전의 전처리 단계와 접종 후 공동배양 단계가 형질전환에 중요한 영향을 미치는 것으로 여겨진다. Cardoza and Stewart (2003) 은 전처리 기간과 공동배양의 기간에 따라서 형질 전환 효율이 달라졌음이 보고하였다.
Cardoza and Stewart (2003) 은 전처리 기간과 공동배양의 기간에 따라서 형질 전환 효율이 달라졌음이 보고하였다. 마지막으로 공동배양 후 유전자가 도입된 캘러스를 선별하는 과정에 중요한 것으로 파악되었다. 이 과정은 형질전환된 캘러스에서 저항성유전자가 들어간 shoot의 재분화를 유도하기 위해서 제초제나 항생제가 포함된 배지에서 선발하는 것으로 여러 항생제 농도를 사용하였을 때 형질전환체 효율이 달라지는 결과를 보였다.
선발에서 생존한 개체들은 순화를 실시하였다. 본 연구진에서는 절편체의 종류에 따라 형질전환을 획득하는 기간에서 차이를 보였는데 종자의 경우 순화한 형질전환체를 획득하기까지 약 3개월의 기간이 소요되었다. 그러나 배축을 이용한 실험의 경우 절편체의 준비 (5~14일), 전처리 (5~8일)와 shoot 유도 (4~8주) 및 신장 (4주), 발근 (4주) 등 여러 단계를 거쳐 순화 식물체를 획득하기까지 약 5개월의 기간이 소요되어 종자를 절편체로 이용한 경우보다 오랜 기간이 소요되었다 (Fig.
발생한 shoot만을 절단하여 8 mg/L PPT가 첨가된 배지에서 뿌리를 유도한 후 발근한 개체는 순화를 실시하였다. 실험결과 품종별 전체 발생한 캘러스 중 PPT 저항성을 가지는 캘러스 형성률은 한라 품종에서 68.8%로 가장 높았으며 PPT 저항성과 GUS 발현을 통하여 확인된 한라품종의 형질전환 효율은 약 10.4%로 나타났다. 국내에서 보고된 이전 연구에서는 유채의 자엽을 이용한 형질전환 실험 시 절편체당 shoot 발생효율이 17.

후속연구

2). 향후 보다 효율적인 형질전환 체계 확립을 통하여 생산성 및 유지함량 증대 또는 복합환경저항성 등의 유용 형질을 가지는 유채 품종개발이 가까운 미래에 이루어질 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	유엔기후협약과 온실가스 감축을 위한 교토의정서의 발효에 따라 각국은 어떻게 대처하고 있는가?	2008). 유엔기후협약과 온실가스 감축을 위한 교토의정서가 발효됨에 따라 선진 각국은 온실가스 감축의무를 준수하고 지속가능한 경제 발전을 위해 바이오에너지 개발 및 보급 목표를 정해 중점 투자하고 있다 (Chung et al. 2008; Kim and Lee 2006).
	대체에너지에 대한 관심이 증가하는 이유는?	무분별한 화석연료의 사용에 따른 지구온난화와 이로 인해 발생하는 이상기후, 환경문제, 국제유가의 불안정 등으로 최근 대체에너지에 대한 관심이 급증하고 있다 (Chung et al. 2008).
	유채의 종실 내의 유지 함유량과 종실 수확량은?	바이오디젤 원료용 작물 중 유채는 다른 작물에 비해 바이오디젤 생산량과 밀접한 관계가 있는 올레인산의 함량이 높으며 기름을 추출하고 남은 산물인 유채박은 양질의 동물사료나 유기질 비료로 사용이 가능한 특징이 있다 (Table 1). 일반적으로 종실에 35~45%의 유지를 함유하고 있으며 종실 수량은 1 ha당 약 1~4 톤이다 (Kim and Lee 2006). 바이오디젤 주요 생산국인 독일에서는 유채재배를 통해 바이오디젤을 생산하고 있으며 국내에서는 이모작이 가능하고 새로운 농가수입 창출과 석유수입 대체를 목적으로 제주도를 비롯하여 남부지역에서 시범 재배되고 있다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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