초록 ▼

○ 배추제노믹스 연구에 기반하여 개화기조절, 생체시계, 항산화물질 대사 관련한 유전자를 분리하고 조절하기 위한 과제이며 최종연구목표는 기능이 확인된 고유유전자 발굴과 산업화 가능한 우수품종 소재를 개발한다.
○ 종피색, 자가불화합성, 종자생산성 및 항산화물질 합성량이 다른 양친을 교배하여 F2를 육성하고, 개발된 배추 주요유전자를 맵핑하고, 분리집단의 형질을 조사하여, 연관마커를 개발할 뿐 아니라, 위의 형질 모두가 집적되어 있는 분리집단을 선발한다. 배추 주요유전자는 개화기 조절, 생체시계 유전자군과 안토시아닌 및 리그닌 생

○ 배추제노믹스 연구에 기반하여 개화기조절, 생체시계, 항산화물질 대사 관련한 유전자를 분리하고 조절하기 위한 과제이며 최종연구목표는 기능이 확인된 고유유전자 발굴과 산업화 가능한 우수품종 소재를 개발한다.
○ 종피색, 자가불화합성, 종자생산성 및 항산화물질 합성량이 다른 양친을 교배하여 F2를 육성하고, 개발된 배추 주요유전자를 맵핑하고, 분리집단의 형질을 조사하여, 연관마커를 개발할 뿐 아니라, 위의 형질 모두가 집적되어 있는 분리집단을 선발한다. 배추 주요유전자는 개화기 조절, 생체시계 유전자군과 안토시아닌 및 리그닌 생합성에 관여하는 phenylpropanoid 대사, ß-carotene,lycopene, zeaxanthin, lutein 등 색소계항산화물질 생산하는 carotenoid 대사관련 유전자들이다.
○ 배추 개화기 조절 유전자 및 광주기에 의한 개화조절과 연관된 생체시계유전자를 활용해서 개화기 조절 매카니즘을 규명하며, 배추 자연변이 아종 집단 내개화기 및 생체리듬 조절 유전자의 보존 및 변이를 탐색하여 개화 기작에 관한 표현형과 연관된 주요 유전자 소재를 개발한다.
○ 유채 종자생산능을 증진하고 조숙성 품종을 육성하여 벼와 이모작 시스템을 구축하기 위해 배추의 주요 개화 촉진 유전자인 BrAGL20을 과발현시킬 수 있는 형질전환체를 개발하며, 종피가 얇아 상대적으로 유지와 단백질 함량이 높고, 추출된 유지에 함유된 색소가 적어, 정제 과정시 유실이 적은 노란종피색유채 품종을 개발하기 위한 분자마커를 구축하고 우수 계통을 육성한다.
○ 식물의 생장과 발달에 직접적으로 관여하는 유전자 및 주위 환경을 인지하는 유전자들의 조절 기작이 모델 식물을 중심으로 연구되어지고 있고 상당한 진전을 보이고 있으나 배수체 작물에서의 연구가 미흡하므로 이들 기작에 연관된 유전자들을 배추 제놈 내에서 locus 특이적으로 대량 분리하여 기작을 규명하고 배추 생육 조절에 이용할 수 있는 주요 유전자 소재를 개발한다.

Abstract ▼

Chromosome duplication (' polyploidization' ) and subsequent gene loss (' diploidization' ) are recognized as an important mechanism of the evolution and speciation in the flowering plant. Brassiceae, including 3 diploid of B. rapa, B. oleracea, B. nigra and 3 amphidiploid of B. napus, B. carinata,

Chromosome duplication (' polyploidization' ) and subsequent gene loss (' diploidization' ) are recognized as an important mechanism of the evolution and speciation in the flowering plant. Brassiceae, including 3 diploid of B. rapa, B. oleracea, B. nigra and 3 amphidiploid of B. napus, B. carinata, B. juncea which has undergone at the least three ancient polyploidy event. Genomic analysis has performed the typical different phenotype variant in B. rapa which composed of different leaf shape, flowering time, leaf hair, root shape, self incompatibility, and seedling efficiency. We surveyed the phenotype variation for the 43 accession of B. rapa in the fall and spring respectively. Two of B. oleracea, one of B. napus and B. nigra, and the Columbia ecotype of A. thaliana are used for the out group in this analysis. Flavonoids are low molecular weight secondary plant metabolites with versatile functions. In plants, flavonoids are allelopathic, modulate reactive oxygen levels, inhibit auxin transport, act in defense, provide flower and seed coloring, are required for pollen viability in some species signal to symbiotic organisms, and afford UV protection. The transparent testa (TT) genes are reported TT1 to TT8, TT10, TT12, TT15, TT16, TT18, TT19, TTG1, and TTG2 in A. thaliana and these genes are related with Flavonol, Anthocyanin and Protoanthocyanidin synthesis. Extensive sequence comparisons to B. rapa genome DB (www.brassica-rapa.org) with these TT genes query of A. thaliana. One of BrTT1, BrTT6 paralogues and BrTT2 amplyfing fragment to 43 B. rapa and 5 out group which showed the single specific amplicon and dynamic change on DNA sequence comparison. We will figure out the phenotype variation versus the function SNPs in B. rapa. Yellow sarson subspecies show the typical yellowseed coat and it has been mainly cultivated in India. The LP8, which is from the CGN (Netherland Genbank), has over than 40 seeds per sillique with square shape in cross section. We selfed these accession three times and they still have yellow seed coat and high seedling efficiency per sillique. The reciprocal crossing of yellow and black or black and yellow seed combination and about 120 F2 genetic mapping population was developed. Previous genome work of B. rapa which followed the high polymorphic genetic markers in evenly allocated in ten chromosome of B. rapa. These genetic markers, which is fractionated onto 2.5% agarose gel by amplicon itself are oriented from BAC sequences and tagged to express gene regions. The both primers for these marker amplicon were positioned in the putative exon sequences and it mostly amplified two or three introns coincidently. Fifty-six Intron Based Amplicon Polymorphism (IBAP) markers are mapped in the yellow seed coat segregating mapping population. In screening, we caught two highly linkable genetic markers for yellows seed coat segregation. This genetic marker showed the different amplicon size with the 100 bp smaller than black seed in yellow seed progenies. We launched the developing B. napus introgression using this yellow seed and high seedling efficiency trait of LP8 which has followed these two marker assist selection. Circadian clocks regulate plant growth and development in response to environmental factors. In this function clocks influence the adaptation of species to changes in location or climate. Circadian-clock genes have been subject of intense study in models such as Arabidopsis thaliana but the results may not necessarily reflect clock functions in species with polyploid genomes, such as Brassica species, that include multiple copies of clock-related genes. The triplicate genome of Brassica rapa retains high sequence-level co-linearity with Arabidopsis genomes. In B. rapa we had previously identified five orthologs of the five known Arabidopsis pseudo-response regulator (PRR) genes that are key regulators of the circadian clock in this species. Three of these B. rapa genes, BrPRR1, BrPPR5, and BrPPR7, are present in two copies each in the B. rapa genome, for a total of eight B. rapa PRR (BrPRR) orthologs. We have now determined sequences and expression characteristics of the eight BrPRR genes and mapped their positions in the B. rapa genome. Although both members of each paralogous pair exhibited the same expression pattern, some variation in their gene structures was apparent. The BrPRR genes are tightly linked to several flowering genes. The knowledge about genome location, copy number variation and structural diversity of these B. rapa clock genes will improve our understanding of clock-related functions in this important crop. This will facilitate the development of Brassica crops for optimal growth in new environments and under changing conditions. SH I -R ELATED SEQUENCE (SR S) genes are plant-specific transcription factors containing a zinc-binding RING finger motif, which play a critical role in plant growth and development. We have characterized the six Brassica rapa SRSs. Among these, overexpression of BrSTY1, BrSR S7, and BrLR P 1 induced dwarf phenotypes and compact inflorescences, and dramatically reduced primary root elongation and lateral root formation. Additionally, the transgenic plants had upward-curled leaves with narrow widths and short petioles, and showed shorter siliques and low fertility. In stems, hypocotyls, and styles, epidermal cell lengths were also significantly reduced in transgenic plants. RT-PCR analysis of transgenic plants revealed that BrSTY1, BrSR S7, and BrLR P 1 regulate expression of several GA- and auxin related-genes in shoot apical regions. From these data, we deduced that BrSTY1, BrSR S7, and BrLR P 1 are regulators of plant growth and development by regulating expression of GA- and auxin-related genes.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 7
• 제1장 서 론 ... 9
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 10
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 12
• 제1절 종피색 분리집단 육성 ... 12
• 제2절 양친 다형성 분석 및 유전지도 작성 ... 13
• 제3절 애기장대, 배추 Phenylpropanoid 대사 유전자분리 및 연관IBAP 마커 개발 ... 15
• 제4절 유채 더블유지생산량을 위한 교배 후대 육성 ... 19
• 제5절 배추속 우수아종 계통 육성 및 유용형질 연관 유전자 구명 ... 20
• 제6절 In silico 방법을 이용한 배추 개화 유전자 및 생체리듬 유전자의 분리 ... 22
• 제7절 개화형이 다른 배추 우수 아종 분류 및 개화 관련 유전자 발현분석 ... 24
• 제8절 애기장대 GI 유전자 발현 조절 형질전환체 분석 ... 28
• 제9절 배추 개화 생리에 관여하는 유전자의 상호 관계 규명 ... 28
• 제10절 생육관련 BrSR S 유전자군 발현 및 기능 분석 ... 29
• 제11절 개화시기 BrAGL20 유전자 형질전환 유채 분석 ... 34
• 제12절 배추 개화조절 BrF LC 유전자군 프로모터 활성검정 ... 37
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ... 43
• 제1절 목표대비 달성도 ... 43
• 제2절 정량적 성과 ... 43
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 45
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 45
• 제7장 기타 중요 변동사항 ... 45
• 제8장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구장비 현황 ... 45
• 제9장 참고문헌 ... 45