초록 ▼

벼는 식량 작물로 하나로서 생산성 향상 및 기타의 경제성 제고를 위한 육종 연구가 많이 진행되어 왔으며， 이러한 노력의 얼환으로 최근에 들어서는 식물이 유전공학에 의한 genetic improvement를 위한 중요한 target으로 인정되고 있다. 외래 유전자를 식물에 형칠전환 시켜 얻은 석물체를 이용하여， 작물의 품종개량에 직접적으로 이용하고 있다( Cocking et 31., 1987). 현재 전 세계 경작지의 10% 이상에서 옥수수， 감자 면화，유채， 토마토， 콩 등과 같은 GM 작물이 재배 되고 있으며 계속 증가하고 있는

벼는 식량 작물로 하나로서 생산성 향상 및 기타의 경제성 제고를 위한 육종 연구가 많이 진행되어 왔으며， 이러한 노력의 얼환으로 최근에 들어서는 식물이 유전공학에 의한 genetic improvement를 위한 중요한 target으로 인정되고 있다. 외래 유전자를 식물에 형칠전환 시켜 얻은 석물체를 이용하여， 작물의 품종개량에 직접적으로 이용하고 있다( Cocking et 31., 1987). 현재 전 세계 경작지의 10% 이상에서 옥수수， 감자 면화，유채， 토마토， 콩 등과 같은 GM 작물이 재배 되고 있으며 계속 증가하고 있는 추세이다. 이미 선진국에서는 몬산토 동 대기업을 중심으로 대두， 옥수수， 감자， 유채 등 주요 작물에서 제초제 저항성， 내충성， 내병성 등 유전자 전환작물을 상용화하여 농업 생산비를 절감하고 수량성을 향상시키는 등 기술 부가가치를 높이고 있다. 우리나라의 경우 GM 작물을 재배 할 수 없지만 2007년 기준 대두， 옥수수， 변화， 유채， 감자， 사탕무，알파파 등의 작물로 제초제내성， 해중저항성， 바이러스 저항성 품종 등 약 60종 의 GM 식품이 수입 승인되었다.
국내의 경우 유전공학 연구가 벼를 비롯하여 주요 농작물의 형질 전환 기술을 정립은 물론 신기능성 형질전환작불이 개발되고 있지만 그 실용화를 위한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 OsLPR 유전자을 이용한 광역 병 저항성 벼 실용화 촉진에 관한 연구로 2006년 부 터 2008년 3년 간 수행하였으며 이에 그 결과를 보고한다.

Abstract ▼

Polygalacturonase-inhibiting proteins (PGIPs) are plant proteins that counteract fungal polygalacturonases (PG), which are important virulence factors. Like many other plant defense proteins, PGIPs are encoded by gene families, but the roles of individual genes in these families are poorly understoo

Polygalacturonase-inhibiting proteins (PGIPs) are plant proteins that counteract fungal polygalacturonases (PG), which are important virulence factors. Like many other plant defense proteins, PGIPs are encoded by gene families, but the roles of individual genes in these families are poorly understood. In this study we have investigated the feasibility of practical applications of the broad spectrum resistant OsLRP transgenic plants to pathogens. OsLRP gene was isolated from rice t.Otiea sativa L. cv. whacheng,', The OsLRP was highly induced .. by biotic and abiotic stresses, and OsLRP has PGIP activity against the PG. Over-expression of OsLRP confers resistance against rice bacterial blight. Transgenic plants showed approximately 70% decreased disease symptom compared with the wild-type plants when infected with Xanthomonas orvzae pi: oryeae (Xoo), and some lines have rice blast or brown spot resistance in greenhouse. To proceed to next generation and to propagate seed, we isolated only 10 To generation plants in a few years ago, and then advanced 72 T 5 generation plants in GMO field from 2006 to 2008. Two lines of T5 generation have one T-DNA insertion on T-DNA flanking sequencing analysis. In GMO field, no significant differences in plant yield was observed, but most transgenic rice plants displayed slightly reduced height compared with the wild-type plants. Transgenic OsLRP plants showed resistant against rice bacterial blight in GMO field and in greenhouse.
Taken together, these results suggest that over-expression of the OsLRP in rice modulates the expression of several pathogenesis related genes, and thereby affects the pathogen resistance of rice plants under pathogenic attack. The present findings provide a novel basis for understanding the biological function of OsLRP to rice blight pathogen.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...4
• 목차...5
• Summary...8
• I. 서언...9
• II. 연구사...10
• III. 재료 및 방법...11
• 1. 공시 재료...11
• 가. 벼...11
• 나. 병원균...11
• 2. 실험방법...11
• 가. 제 1 세부과제...11
• (1) 유전자 클로닝 및 식물형질전환체 제작...11
• (2) RNA 분리 및 RT-PCR...11
• (3) 형질전환체 분석...12
• (4) 형질전환체 세대진전...12
• (5) 벼 생육조사...12
• (6) 벼의 수량조사...12
• (7) 벼 검정...12
• (8) 상습발생지에서 벼 흰잎마름병 지향성 검정...12
• (9) Yeast two hybrid...12
• (10) Microarray data analysis...13
• (11) OsLRP 형질전환벼에서의 T-DNA flanking 염기서열 분석...13
• (12) PG의 활성 측정과 OsLRP의 저해 작용 측정...13
• (가) OsLRP의 클로닝과 발현...13
• (나) Xoo 에서의 polygalacturonase (PG)의 클로닝과 발현...13
• (다) PG의 활성 측정과 OsLRP외저해 작용 측정...13
• 나. 제 2 세부과제...14
• (1) 흰잎마름병...14
• (2) 도열병...14
• (3) 깨씨무늬병...14
• 다. 제 3 세부과제...14
• (1) 1차원 전기 영동...14
• (가) 1차원 전기 영동...14
• (나) IPG strip 재 수화...14
• (다) 동전점에 의한 분리...15
• (2) 2차원 전기영동...15
• (가) IPG strip 평형화...15
• (나) 수직적 2차원 전기영동 시스템...15
• (다) IPG strip 부하...16
• (3) Silver 염색...16
• (4) Silver 염색된 단백질의 탈색...17
• (5) MALDI-TOF 분석...18
• (6) 데이터베이스 검색...18
• IV. 결과 및 고찰...20
• 1. OsLRP 형질전환체 작성...20
• 2. GMO 포장에서 종자증식, 세대진전 농업형질특성조사...23
• 가. 포장에서 종자증식 및 세대 진전...23
• 나. 형질전화체의 GMO 포장에서의 농업형질 특성조사...23
• 3. GMO포장과 온실에서 벼흰잎마름병 저항성 검정...28
• 가. 다른 레이스의 벼 흰잎마름병 저항성 검정...28
• 나. 온실에서의 벼 흰잎마름병 저항성 검정...28
• 다. GMO 포장에서의 벼흰잎마름병 저항성 검정 (2년차)...31
• 라. GMO 포장에서의 벼 흰잎마름병 저항성 검정 (3년차)...35
• 4. 온실에서 벼 저항성 스펙트럼조사...39
• 가. 온실에서 유묘기 형질전환된 벼의 도열병 저항성 검정...39
• 나. 온실에서 유묘기 형질전환된 벼의 깨씨 무늬병 저항성 검정...43
• 다. 온실에서 유묘기 형질전환된 벼의 흰잎마름병 저항성 검정...43
• 라. 도열병균과 벼 흰잎마름병균에 대한 보합저항성...43
• 마. 유사상습발생지 조건에서의 벼 흰잎마름병 저항성 검정...47
• 5. Homozygote 선발 및 우수형질전환체의 선발...49
• 가. OsLRP형질전환 벼의 homozygote 선발...49
• 나. OsLRP형질전환 벼의 생육...49
• 다. OsLRP형질전환 벼에서의 T-DNA flanking 염기서열 분석...58
• 6. 형질전환체의 내병성 메커니즘규명...61
• 가. OsLRP 형질전환체의 병 저항성 관련 유전자의 발현조사...61
• 나. microarray data 분석...61
• 다. PG의 활성 측정과 OsLRP의 저해 작용 측정...65
• (1) OsLRP유전자의 클로닝과 발현...65
• (2) Xoo의 PG와 OsLPR (PGIP)와의 결합여부분석...65
• (3) 배추 무름병균의 PG와 OsLRP (PGIP)와 결합여부분석...65
• 라. OsLRP 변이체 선발...72
• 7. 내병성 형질전환체의 단백질특성에 관한 연구...74
• V. 적 요...77
• VI. 인용문헌...78