초록 ▼

본 과제의 목적은 advanced RAM approach, promoter trap approach 등과 같은 유전체 기능 연구를 통하여 노화, 개화 시기 조절 등을 포함한 식물 생장·발달 조절관련 유용 유전자를 대량 발굴하고/ 이후 이러한 유용 유전자를 선기능성 작물 개발에 적용하는 것이다.
Advanced RAM approach를 수행하여 확보된 변이체 pool로부터 표현형 변이를 보이는 188 라인을 선별하였으며/ 이들의 유전자 분석 및 기능 검정을 통하여 17종의 신규 식물 생장·발달 조절 관련 유용 유전자를 발굴하였다

본 과제의 목적은 advanced RAM approach, promoter trap approach 등과 같은 유전체 기능 연구를 통하여 노화, 개화 시기 조절 등을 포함한 식물 생장·발달 조절관련 유용 유전자를 대량 발굴하고/ 이후 이러한 유용 유전자를 선기능성 작물 개발에 적용하는 것이다.
Advanced RAM approach를 수행하여 확보된 변이체 pool로부터 표현형 변이를 보이는 188 라인을 선별하였으며/ 이들의 유전자 분석 및 기능 검정을 통하여 17종의 신규 식물 생장·발달 조절 관련 유용 유전자를 발굴하였다. 그리고 유용 promoter 발굴은 GUS-LUC reporter의 promoter trap vector system을 개발하여 적용하였으며/ 그 결과 조기 노화 표현형을 나타내 는 3종의 homozygous promoter trap lin을 라인을 확보하 여 promoter 기능 분석을 수행하였다.
EMS mutagenesis를 통한 노화관련 변이 체를 screening 결과，2종의 노화 조절관련 변이체를 선별하였으며 이들의 유전 정보는 sor12-10 라인의 경우 U-box protein， 그리고 ore1 라인의 경우 NAC family transcription factor로 밝혀졌다. ORE1 의 노화에 대한 gene network 분석을 위하여 microarray를 수행한 결과，ethylene signalling과의 연관성에 대한 단서를 얻을 수 있었다. 또한 조기 노화 표현형을 보이는 2종의 Receptor kinase 변이체 중 1 라인은 RPK1 유전자가 활성산소(R0S) 발생 및 cell death에 대해 positive regulator로서 기능을 하여 변이체의 조기 노화 표현형이 유발되는 것으로 관찰할 수 있었으며 이에 대한 검정은 microarray 분석을 통하여 수행하였다. 확보된 노화조절 유전자의 유용성을 검정하기 위하여 ORE1과 ORE12 유전자를 대상으로 노화 득이적 promoter를 적용하여 재조합 식물을 제작하여 기능 검정을 하였다.그 결과 01표12 의 경우 실제로 노화가 지연됨을 확인할 수 있었다. 한편 노화 지연을 통하여 전체적인 생산성 증대를 유발하는 애기장대 ORE7 유전자를 벼에 도입하여 생산성 증대를 가지는 유용 품종 개발을 목적 으로 현재 경상대 한창덕 박사와 재조합 식물체를 선별 중에 있으며 표현형 분석을 준비하고 있다.
EMS mutagenesis 및 activation tagging approach를 통하여 확보된 변이체 pool로부터 개화조절 관련 변이체를 screening하여 3종의 라인(sco7， sco20 그리고 9αx2)을 선별하였으며/ 이들의 기능 분석을 수행하였다. 그 중 sco20의 경우 유전정보가 그 기능이 알려지지 않은 novel transcription factor인 것으로 동정되었다. 확보된 광주기성 개화시기 조절 유전자의 유용성을 검정하기 위하여 inducible promoter와 COG1， COG2，GI 그리고 SCO20 유전자를 각각 조합하여 재조합 식물체를 제작하고 기능 검정을 수행하였다. 한편 개화조절 기능을 가지고 있는 애기장대 GI 유전자 정보로부터 벼의 Gl homolog를 동정하고 doning하는데 성공하였다. 이러한 antisense GI homolog 유전자의 도입은 벼의 조기 개화를 유도하였다.

Abstract ▼

To better understand the in VlVO functions for the regulation of plant growth and development, we have cloned cDNAs for useful genes associated with transcription factor, and generated transgenic Arabidopsis expressing the sense or antisense strand of the genes after the identification of novel or e

To better understand the in VlVO functions for the regulation of plant growth and development, we have cloned cDNAs for useful genes associated with transcription factor, and generated transgenic Arabidopsis expressing the sense or antisense strand of the genes after the identification of novel or essential genes from advanced RAM (random antisense mutagenesis) mutants with aberrant plant growth or development. AGL16 (strong similarity to MADS box transcription factor) antisense plants, interestingly, showed phenotypic alterations of enhanced plant growth and enlargement of organ size as well as those of late flowering, whereas sense transgenic plants exhibited growth inhibition, decrease in the size of organ, and early flowering. overexpression of AtFBFP-G (Arabidopsis F-box family protein) showed little effect for plant growth and development compared to wild type, but repression of the gene caused delayed-senescence in the transgenic plants. Also, the plants with antisense construct for AtnuMl (similar to nuMl protein) showed phenotypic characters of growth inhibition, yellow green, and abnormal leaf shape. On the other hand, we identified and characterized genes in the pathway of pyridoxine and methionine biosynthesis for the development of plant growth regulator. By means of a genetic approach, we have identified a novel genes AtPD X4, AtPD X5 and AtSNO from mutant lines with aberrant plant growth and yellowing leaf that require supplementation of vitamin B6 for normal development. And cloning of the mutated gene revealed that atmsg carries a gene repression by antisense effect in the AtMSG that functions methionine synthase. To perform a large scale functional genomics to get an access to the regulatory elements of the genes and heir function in controlling leaf senescence and photoperiodic flowering, we generated resources of promoter-trap lines using a hybrid GUS-Iuciferase reporter system. Based on reporter activity, we identified 3 promoter trap lines that show a senescence-specific expression, particularly early senescence phenotype. Through mutant analysis for EMS-mutagenized mutant pool and activation tagging mutant pool, we identified and characterized senescence controlling genes, OREl, ORE 12, ORE15 and SOR12-10. At the same time, we identified a few genes that were involved in photoresponses such as photoperiodic flowering. By genetic approach, mutation of SC020, a novel transcription factor identified from chemical-mutagenized mutant line showed early photoperiodic flowering time in Arabidopsis. Overexpression of 9AX2, helix-loop-helix protein identified from activation tagging mutant line displayed early flowering time but had little effect in the expression pattern of photoperiodic flowering of Arabidopsis. On the other hand, through systematic analysis of receptor-like kinase (RLK) family, we identified the function of RLKI that regulates ABA-mediated and senescence-associated cell death process to limit leaf longevity during natural leaf senescence program.

목차 Contents

• 제출문 ...1
• 보고서 초록 ...2
• 요약문 ...3
• SUMMARY ...11
• CONTENTS ...12
• 목차 ...13
• 제1장 연구개발 과제의 개요 (필요성) ...14
• 제1절 기술적 특성 ...14
• 제2절 경제.산업적 특성 ...17
• 제3절 사회.문화적 특성 ...20
• 제2장 국내.외 기술개발 현황 ...22
• 제1절 기능성 유전체 연구 동향 ...22
• 제2절 식물 생장.발달 조절관련 유용 유전자를 활용한 신품종 및 신기능성 작물 개발에 대한 연구 동향 ...22
• 제3절 식물 노화의 분자 유전학적 연구 동향 ...23
• 제4절 광주기성 개화 유전자 기능 연구 동향 ...25
• 제5절 본사의 기술개발 현황 ...26
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ...33
• 제1절 진보된 vector system의 개발 ...33
• 제2절 변이체 분석 ...35
• 제3절 식물 생장.발달조절 관련 유용 유전자 발굴 ...46
• 제4절 식물 노화조절 관련 유용 프로모터/유전자 발굴 ...54
• 제5절 광주기성 개화 조절 관련 유용 유전자 발굴 ...66
• 제4장 목표달성도 및 활용 방안 ...71
• 제1절 목표달성도 ...71
• 제2절 파급 효과 및 활용 방안 ...72
• 제5장 3단계 연구개발 계획 ...73
• 제1절 연구개발의 필요성 ...73
• 제6장 참고 문헌 ...94
• 부록 1. ATPDX5 (국내출원: 10-2005-0008970) ...97
• 부록 2. AtMSG (국내출원: 10-2006-0129747) ...112
• 부록 3. ORE15 (국내출원: 10-2005-0079892) ...128
• 부록 4. ORE12 (PNAS,103: 814-9, 2006) ...143