초록 ▼

고등식물에는 비정상적인 화분이나 혹은 화분을 생산하는 능력을상실하는 세포질웅성불임(cytoplasmic male sterility: CMS)이라는 현상이 있고, 이는 모계유전된다. 웅성불임현상은 잡종강세를 이용하여 양질의 균일한 종자를 대량생산하는 과정에서 경제적인 채종 체계를 갖추는 데 많이 이용하고 있기 때문에 농업에서 매우 중요하다.그러나 웅성불임의 구체적인 메카니즘을 모른채 표현형만을 바탕으로 사용해 온 연유로 이용 과정에서 돌발적인 문제점이 발생했을 때 이용을 중단해야만 하는 경우가 초래되었다.미국에서 옥수수의 웅

고등식물에는 비정상적인 화분이나 혹은 화분을 생산하는 능력을상실하는 세포질웅성불임(cytoplasmic male sterility: CMS)이라는 현상이 있고, 이는 모계유전된다. 웅성불임현상은 잡종강세를 이용하여 양질의 균일한 종자를 대량생산하는 과정에서 경제적인 채종 체계를 갖추는 데 많이 이용하고 있기 때문에 농업에서 매우 중요하다.그러나 웅성불임의 구체적인 메카니즘을 모른채 표현형만을 바탕으로 사용해 온 연유로 이용 과정에서 돌발적인 문제점이 발생했을 때 이용을 중단해야만 하는 경우가 초래되었다.미국에서 옥수수의 웅성불임을 이용한 예에서 그러한 경우가 있었고, 이로 인해 경제적으로막대한 손실을 가져 왔으며 그 부담을 현재도 안고 있다. 따라서 세계 곳곳에서 웅성불임현상을 분자 수준에서 밝히고자 많은 연구를 수행하고 있다. 하지만 국내에서는 이에 대한 연구가 미비한 실정이다.본 연구에서는 이와 같은 세포질웅성불임을 이용하고 있는 국내의 주요작물 중에서 고추를 대상으로 하여 그 원인을 분자수준에서 밝히고자 이에 관련된 유전자를 찾아내는 것을목적으로 하였다. 연구기간 2개년 중, 제1차년도에서는 정상인 고추와 세포질웅성불임성인고추에서 각각 미토콘드리아를 순수 분리하고 mtDNA와 mtRNA를 분리하였다. RFLP 분석에 사용할 probe를 준비하기 위하여 PCR를 수행하였고, 증폭된 미토콘드리아 유전자들을cloning한 후, sequencing을 통하여 재차 확인하였다. 제2차년도에 있어서는 전년도에 준비한 probe를 이용하여 RFLP 분석을 여러 가지 각도에서 수행한 다음, 이를 바탕으로coxII 유전자의 downstream에서 세포질웅성불임성에 특이적인 polymorphism을 확인하였고,여기에는 비정상적인 크기의 atp6 유전자도 관여하고 있었다. Long & Accurate PCR을수행하여 그에 해당하는 미토콘드리아 유전자좌를 증폭하였다. 이 밖에 고추의 미토콘드리아 게놈내에 존재하는 유전자들 중 본 연구에 사용된 것들의 일부분에 있어서 매우 흥미로운 사실들이 추정되었다. coxII 유전자는 intron이 있는 것과 없는 것의 두 가지가 모두존재하여 이 유전자의 진화단계에서의 위치를 다른 것들과 비교하여 그 단계를 추정하여 볼수 있었다.이와 같이 본 연구의 연구결과는 고추의 세포질웅성불임성의 원인이 되는 미토콘드리아 유전자좌를 확인함으로써 그 메카니즘 해석에 대한 기초적 자료로서의 기능을 할 뿐만아니라, 이를 이용한 세포질웅성불임성의 임의적 조절에 응용할 수 있을 것이다.

Abstract ▼

In higher plants, the maternally inherited phenomenon ofcytoplasmic male sterility (CMS) results in the inability to produce or shed viable pollen.CMS phenomenon is very important in agriculture, for it allows economical productionof the high-quality and homogeneous seed by heterosis. Altho

In higher plants, the maternally inherited phenomenon ofcytoplasmic male sterility (CMS) results in the inability to produce or shed viable pollen.CMS phenomenon is very important in agriculture, for it allows economical productionof the high-quality and homogeneous seed by heterosis. Although CMS is widelyused, its mechanism is not well-known. As in the case of T-cytoplasm of Zea mayswhich was severely damaged by Southern corn leaf blight in America in 1970's, whenan unexpected problem breaks out, the utility of CMS has to be abandoned. Therefore,many research groups of the world have been carrying out studies on CMS mechanismsto understand it at molecular level. But, there are little domestic research in this aspect.In this research, we made the pursuit of a gene associated with CMS in order toinvestigate the causes of CMS in Capsicim annuum which is an important domesticcrop. In the first year, mitochondrial DNA and RNA were purified from normal andcytoplasmic male sterile mitochondria of pepper. To prepare the probes which wouldbe utilized in RFLP analysis, several mitochondrial genes amplified by PCR were clonedand confirmed by sequencing. In the second year, RFLP analyses were carried out byusing the probes which were prepared in the previous year. Comparison of RFLPsindicated that the differences between two mtDNAs are confined to the regions spanningthe coxII and the atp6 genes. These CMS-correlated mitochondrial region have beenobtained by long and accurate-PCR method.We expect these results make contribution with the knowledge of the mechanismsof CMS in Capsicum annuum as well as with future application to control of CMS forhybrid seed production.

목차 Contents

• 서론...7
• 연구방법 및 이론...9
• 결과...15
• 고찰...27
• 결론...29
• 인용문헌...30
• 연구수행관련 논문발표 목록서...33
• 자체평가서...35