보고서 정보
주관연구기관 |
한국생명공학연구원 Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2013-01 |
과제시작연도 |
2012 |
주관부처 |
농촌진흥청 Rural Development Administration(RDA) |
등록번호 |
TRKO201300014315 |
과제고유번호 |
1395026908 |
사업명 |
차세대바이오그린21 |
DB 구축일자 |
2013-08-26
|
DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201300014315 |
초록
▼
Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
■ 1차년도(2011년)
○ 기능성 폴리페놀(flavonoid, curcuminoid, stilbenoid) 생합성 대사경로 규명 및 대사조절 생합성 유전자 발굴
- 자색고구마(신자미) 식물체로부터 플라보노이드 화합물 중 안토시아닌 생합성 조절 유전자인 IbMYB1a 유전자를 자색고구마 덩이뿌리로부터 분리․확보
- 울금 식물체를 확보하여 커큐민 생합성 유전자인 ClDCS1, ClDCS2, ClCURS1, ClCURS3 유전자를 울금 식물 잎으로부터 분리․확보
- 장엽대황
Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
■ 1차년도(2011년)
○ 기능성 폴리페놀(flavonoid, curcuminoid, stilbenoid) 생합성 대사경로 규명 및 대사조절 생합성 유전자 발굴
- 자색고구마(신자미) 식물체로부터 플라보노이드 화합물 중 안토시아닌 생합성 조절 유전자인 IbMYB1a 유전자를 자색고구마 덩이뿌리로부터 분리․확보
- 울금 식물체를 확보하여 커큐민 생합성 유전자인 ClDCS1, ClDCS2, ClCURS1, ClCURS3 유전자를 울금 식물 잎으로부터 분리․확보
- 장엽대황 식물체를 확보하여 스틸벤 생합성 유전자인 RpSTS 유전자를 식물체 뿌리로부터 분리하였으며, 포도 잎으로부터 테로스틸벤 생합성 유전자인 VrROMT 유전자를 분리·확보
○ 기능성 대사체 고함유 형질전환식물체 개발을 위한 최적 발현벡터 시스템 구축 및 식물형질전환
- 고구마 유래 안토시아닌 생합성 조절 유전자인 IbMYB1a 유전자를 이용하여 pCambia2300 벡터에 항상성 d35S promoter, 고구마 뿌리 고발현 sporamin (SPO) 유전자 및 산화스트레스 유도성 고구마 peroxiadse (SWPA2) 유전자 promoter 조절하에 IbMYB1a 유전자 과발현 안토시아닌 고함유 형질전환 애기장대, 담배 및 알팔파 식물체를 개발함
- 울금 유래 커큐민 생합성 유전자인 ClDCS1, ClDCS2, ClCURS1, ClCURS3 유전자를 이용하여 pGreenII0229 벡터에 d35S promoter 조절하에 DCS와 CURS 유전자를 동시 발현하는 식물발현 벡터시스템을 구축 중에 있음
- 장엽대황 유래 스틸벤 생합성 유전자인 RpSTS 유전자와 포도 유래 테로스틸벤 생합성 유전자인 VrROMT 유전자를 이용하여 RpSTS 단독발현 및 RpSTS와 VrROMT 동시발현 식물 최적 발현벡터 시스템을 구축하고 담배 일시적 agro-infiltration 실험 및 RpSTS, RpSTS & VrROMT 고발현 애기장대 형질전환 식물체를 개발함
■ 2차년도(2012년)
○ 안토시아닌 고함유 형질전환 알팔파 식물체 개발 및 대량증식
- 35S-IbMYB1a-OX 형질전환 식물체: 안토시아닌 색소 축적(캘러스 및 식물체)
- 안토시아닌 생산 식물체 증식(온실재배: 약 30계통) 및 캘러스 현탁배양
- 안토시아닌 고함유 형질전환 담배 및 알팔파 식물체 HPLC 분석: 시아니딘(cyanidin) 계열의 안토시아닌 색소 축적 확인
○ 스틸벤(레스베라트롤) 물질 고함유 형질전환 식물체 개발(애기장대, 담배)
- 대황유래 STS 유전자 고발현(35S-F::STS-OX) 및 STS와 포도유래 ROMT 유전자 고발현(35S-HA::ROMT-35S-F::STS-OX) 식물체 선발 및 분석
- Flag-tag 항체를 이용한 Western blot 분석으로 STS 유전자 과발현 형질전환 식물체 선발
- 형질전환 담배 및 애기장대 식물체의 잎 시료로부터 메탄올 추출법과 HPLC 및 LC-MS 분석기법으로 스틸벤 중에서 trans-resveratrol 물질생산 확인
- STS 유전자 과발현 형질전환 담배: 꽃 색깔(안토시아닌 색소) 감소(야생형: 진분홍, 형질전환체: 흰색) 및 웅성불임(male sterility) 표현형 관찰
Abstract
▼
Plants synthesize a vast range of secondary metabolites with a significant portion consisting of phenolic and flavonoid compounds. Plant polyphenols have received much attention due to their numerous health benefits. Anthocyanins are water-soluble secondary metabolites belonging to the class of flav
Plants synthesize a vast range of secondary metabolites with a significant portion consisting of phenolic and flavonoid compounds. Plant polyphenols have received much attention due to their numerous health benefits. Anthocyanins are water-soluble secondary metabolites belonging to the class of flavonoids that confer the purple, red, and blue hues present in flowers, fruits, vegetables, grains, and storage organs. Stilbenes are phytoalexins produced by plants in response to disease, injury and stress. The best studied stilbene is resveratrol (3,5,4'-trihdroxystilbene) found in grapes, red wine, peanuts, pine, rhubarb, and Japanese knotweed. Resveratrol occurs in both cis- and trans-isomeric forms and is commonly found as the glucoside known as piceid. Resveratrol and pterostilbene (3,5-dimethoxy-4'-hydroxystilbene), a dimethylated analog of resveratrol, exert various biological activities that are beneficial to human health, including chemopreventive, anti-inflammatory, antioxidant, antiproliferative, proapoptotic, cardioprotective and anticancer properties. Plant metabolism is modified either by introducing novel genes or even pathways, or enhancing the expression of endogenous pathways, e.g., by up-regulating transcription factors. We are interested in engineering of the secondary metabolite pathways, especially in metabolic engineering of polyphenolic compounds, such as anthocyanins and stilbenes. MYB transcription factors play important roles in transcriptional regulation of diverse secondary metabolites collectively known as flavonoids. R2R3-type MYB transcription factors play important roles in transcriptional regulation of anthocyanins.
We have identified IbMYB1a gene from the purple-fleshed sweetpotato (Ipomoea batatas L. cv. Sinzami). We generated transgenic Arabidopsis, tobacco, and alfalfa plants expressing the IbMYB1a gene under the control of CaMV 35S promoter, and the sweetpotato SPO and SWPA2 promoters. Overexpression of IbMYBa in transgenic plants (Arabidopsis, tobacco, alfalfa) produced strong anthocyanin pigmentation in seedlings and generated a deep purple color in leaves, stems, and seeds. In addition, HPLC analysis revealed that IbMYB1a expression led to the production of cyanidin as a major core molecule of anthocyanidins in transgenic plants, as occurs in the purple leaves of sweetpotato (cv. Sinzami). RT-PCR analysis showed that IbMYB1a expression induced up-regulation of several structural genes in the anthocyanin biosynthetic pathway. Our data suggest that the single IbMYB1a can be exploited for the production of anthocyanins, which have important nutritive values in plant species of interest.
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제 출 문 ... 2
- 요 약 문 ... 4
- S U M M A R Y (영 문 요 약 문) ... 42
- 목 차 ... 44
- 제1장 서 론 ... 45
- 제1절 연구개발의 필요성 ... 45
- 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 49
- 제1절 국내 연구현황 ... 49
- 제2절 국외 연구현황 ... 49
- 제3절 국내외 연구현황 비교 및 필요 연구분야 ... 52
- 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 55
- 제1절 연구개발수행 내용 ... 55
- 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ... 82
- 제1절 목표대비 달성도 ... 82
- 제2절 정량적 성과 ... 83
- 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 85
- (1) 안토시아닌 고함유 형질전환식물체 개발 및 대량증식 ... 85
- (2) 스틸벤(레스베라트롤, 테로스틸벤) 물질 함유 형질전환식물체 개발 ... 85
- 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 86
- 제7장 기타 중요 변동사항 ... 88
- 제8장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구장비 현황 ... 89
- 제9장 참고문헌 ... 90
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