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플라보노이드 대사 조절을 통한 화색 변경

Flower Color Modification by Manipulating Flavonoid Biosynthetic Pathway

원예과학기술지 = Korean journal of horticultural science & technology v.29 no.6 , 2011년, pp.511 - 522  
임선형 (국립농업과학원 기능성물질개발과 ) ;  김재광 ( 국립농업과학원 생물안전성과 ) ;  김동헌 ( 국립농업과학원 신작물개발과 ) ;  손성한 ( 국립농업과학원 유전자분석개발과 ) ;  이종렬 ( 국립농업과학원 기능성물질개발과 ) ;  김영미 ( 국립농업과학원 기능성물질개발과 ) ;  하선화 ( 국립농업과학원 기능성물질개발과)
초록

화색은 화훼 육종의 주요한 목표형질이다. 최근 유전공학 기술의 발달로 기존의 전통육종에서는 볼 수 없었던 파란장미와 파란카네이션과 같은 새로운 화색 개발이 성공적으로 보고되었다. 플라보노이드 생합성에 관해 축적된 지식기반 연구 결과를 바탕으로 새롭고 독특한 형질의 화색을 도입하는 것이 가능하게 된 것이다. 이러한 화색변경은 플라보노이드 대사경로의 조절, 즉 내재유전자의 발현조절 및 새로운 플라보노이드 합성 또는 특정 플라보노이드 합성을 위한 외래유전자의 추가도입과 플라보노이드 대사 전체를 조절하는 전사인자의 도입을 통해서 이루어져 왔다. 그러나 보다 실증적으로 이러한 플라보노이드 대사를 조절하기 위해서는 작물별 내재 플라보노이드의 조절 기작에 대한 이해를 바탕으로 목표로 하는 플라보노이드 합성을 위해 보다 정교한 대사흐름의 조절이 요구된다. 본 총설에서는 화훼작물의 화색변경 성공 예들을 자세히 소개하고 그 요인 분석을 통해 향후 더 성공적인 화색변경의 전략을 수립하는데 도움이 되고자 한다.

Abstract

Flower color is one of the main target traits in the flower breeding. Recently, technological advances in genetic engineering have been successfully reported the flower colors, such as blue roses and blue carnations that are impossible to develop by traditional breeding. Accumulated knowledge-based approaches for flavonoid biosynthesis enabled to introduce novel and unique colors into flowers. These flower color modifications have been made through the regulation of flavonoid metabolic pathway - control of endogenous gene expression and introduction of foreign genes to produce novel and specific flavonoids - and the introduction of transcription factors that are known to regulate sets of genes being involving in the flavonoid biosynthetic pathway. More empirical regulation of the flavonoids metabolism requires the understanding for regulatory mechanism of intrinsic flavonoids depending on the flower crops and the very sophisticated control of flavonoid metabolic flow. In this review, we summarized successful examples of flower color modification. It might be useful to deduce the strategy for the creation of exquisite colors in flower plants.

주제어

#안토시아닌   #유전자변형   #대사공학   #전사인자  

질의응답 

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
화훼
화훼는 용도에 따라 어떻게 나뉘는가?
수확된 꽃 자체를 이용하는 절화(cut flower)와 집과 정원 장식을 목적으로 하는 분화(potted flower)로 나눌 수 있다

화훼류는 원예산업의 중요한 부분으로 유럽, 북아메리카, 일본시장에서 년간 1,500억 달러의 시장을 형성하고 있으며 특히 코스타리카, 콜롬비아, 케냐, 에티오피아, 에콰도르 등 여러 개발도상국에서의 화훼산업은 그 나라 경제에 중요한 부분을 차지하고 있다(Chandler and Tanaka, 2007). 화훼는 그 용도에 따라 수확된 꽃 자체를 이용하는 절화(cut flower)와 집과 정원 장식을 목적으로 하는 분화(potted flower)로 나눌 수 있다. 현재 가장 많이 유통되는 절화 및 분화용 화훼류는 Table 1에 정리하였고, 이들의 다양한 화색에 영향을 주는 주요한 색소물질도 함께 나타내었다.

식물 색소
화색을 결정하는 식물 색소 중 플라보노이드는 무엇인가?
플라보노이드는 수용성물질이고 노란색에서 빨간색, 청색에 이르는 넓은 영역의 색을 나타낸다

화색을 결정하는 식물 색소에는 플라보노이드(flavonoid), 카로티노이드(carotenoid), 베타라인(betalain)이 있다. 플라보노이드는 수용성물질이고 노란색에서 빨간색, 청색에 이르는 넓은 영역의 색을 나타낸다. 카로티노이드는 탄소 40개로 이루어진 테트라테르펜(tetraterpenoid)계 지용성 물질로서, 색소체에 위치하여 꽃에서는 주로 노란색에 관여하지만, 장미나 국화 같은 경우에는 안토시아닌 색소와 함께 주황색/빨간색, 청동색/갈색의 색을 나타내며, 베타라인은 상아색, 노란색, 주황색, 빨간색, 보라색을 나타내는 색소이다.

화색
화색을 결정하는 식물 색소에는 무엇이 있는가?
화색을 결정하는 식물 색소에는 플라보노이드(flavonoid), 카로티노이드(carotenoid), 베타라인(betalain)이 있다

, 2005, 2009). 화색을 결정하는 식물 색소에는 플라보노이드(flavonoid), 카로티노이드(carotenoid), 베타라인(betalain)이 있다. 플라보노이드는 수용성물질이고 노란색에서 빨간색, 청색에 이르는 넓은 영역의 색을 나타낸다.

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