초록 ▼

○ 연구결과
가. 오이의 기능성 유전체 연구 (1세부과제)
(1) 박과식물 감염성 바이러스인 ZGMMV에 대한 cDNA library들 제작함.
(2) 제작한 library 의 각 클론을 5' sequencing하여 오이의 ESTs를 구축
(3) ESTs 및 오이의 바이러스 감염시 특이적으로 발현한 유전자들을 PCR로 증폭하고, Superamine substrate에 오이 cDNA들을 spotting하여 1.2K 수준의 cDNA-chip을 제조함.
(4) Arabidopsis microarray 및 자체

○ 연구결과
가. 오이의 기능성 유전체 연구 (1세부과제)
(1) 박과식물 감염성 바이러스인 ZGMMV에 대한 cDNA library들 제작함.
(2) 제작한 library 의 각 클론을 5' sequencing하여 오이의 ESTs를 구축
(3) ESTs 및 오이의 바이러스 감염시 특이적으로 발현한 유전자들을 PCR로 증폭하고, Superamine substrate에 오이 cDNA들을 spotting하여 1.2K 수준의 cDNA-chip을 제조함.
(4) Arabidopsis microarray 및 자체 제작한 소규모의 cDNA-chip을 이용하여 바이러스에 의하여 특이적 발현이 이루어진 유전자의 탐색 및 선별 수행.
(5) 약 320개의 오이 유전자를 array한 cDNA-chip을 이용하여 바이러스 감염에 따른 오이 유전자 변화 profiling을 통항 상호작용 연구 수행.
(6) ZGMMV 및 CMV로 감염된 오이 자엽을 시간 순으로 수확하고, 이를 microarray hybridization하여 변화양상을 profiling하고, clustering 수행
(7) Web-DB를 구축하고 확보한 ESTs 및 수행한 결과를 등록.
(8) DNA-chip 제작의 제반 기술을 확보하였고, 식물용 cDNA-chip 제작 protocol을 확립함.
나. 오이감염 바이러스 cDNA-chip의 개발 및 유전자의 식물발현 조절
(1) 오이 감염 바이러스 진단을 위한 cDNA-chip 및 oligo-chip을 개발함.
(2) 오이 감염 바이러스의 in vitro transcript를 개발하였고, 타 바이러스와 functional domain을 교환하거나, Tu-mutation을 이용하여 mutant를 선발하였고 식물체에 접종한 결과 다양한 병징을 유도함. 이를 이용하여 식물체와의 상호작용 연구를 수행함.
(3) 오이 감염 바이러스 중 ZGMMV를 이용하여 viral vector로 제작함.
(4) 육성한 바이러스 저항성 오이의 분자적, 혈청학적 검정을 수행함.
다. 오이 특이발현 유전자의 규명 및 식물 분자육종
(1) 오이에서 바이러스 감염시 발현되는 특이 유전자를 확보하였고, 오이의 cDNA-chip에서 같이 검정할 수 있도록 선발하였음.
(2) ZGMMV 저항성 오이 육종소재를 개발하였음.
(3) 특이 유전자의 식물체 내에서의 기능 구명을 위하여 VIGS (virus induced gene silencing) 시스템을 적용하였음. 이 결과로 몇가지 오이 유전자의 바이러스 감염시 역할을 파악하였음.

Abstract ▼

In cucumber (Cucumis sativus L.), virus disease is one of the major causes to decrease in production and fruit quality. Thus, we concentrated on the interaction between cucumber plant and cucurbit-infectious viruses. To understand and analyze genome of cucumber related to virus infection, we constru

In cucumber (Cucumis sativus L.), virus disease is one of the major causes to decrease in production and fruit quality. Thus, we concentrated on the interaction between cucumber plant and cucurbit-infectious viruses. To understand and analyze genome of cucumber related to virus infection, we constructed cDNA library induced by virus infection and ESTs by 5' forward sequencing inserts of the cDNA library. Especially, recently newly named virus, ZGMMV (Zucchini green mottle mosaic virus), one of the major cucurbit-infecious virus, was first reported in Korea. This virus was used for construction of our cucumber cDNA library and ESTs. In analysis of ESTs, various kinds of cucumber gene were newly found and these data may give great help to study cucumber genome research. Constructed cDNA libraries and analyzed cucumber ESTs were used for spotting clones of cDNA chip. Our cucumber ESTs data were transformed and uploaded to Web-DB (http://www.cgrc.wo.to), and these will be accessed freely and used to study cucumber genome by researcher.
Arabidopsis cDNA-chips (Incyte), microarrayed by eight-thousand genes, were used as model plant to study cucumber plant - virus interactions by microarray profiling with CMV-infected ecotypes of Col-0 and C24. Col-0 ecotype is susceptible, but C24 is resistant to CMV-fny infection. C24 especially shows local rigion of HR (hyper response) against CMV-fny inoculation. When Arabidopsis cDNA microarrays were hybridization with Cy5-labeled cDNA of CMV-fny infected Arabdiopsis, specific genes related HR or programmed cell death (PCD) were induced comparing to those of Col-0. Virus such as tobamovirus, in plants parental virion can uncoat and reassemble within 35 min. and produce progeny virus particle within 45 min. We focused on two time points of 1 and 3 hours after inoculation (HAI) and subtracted wounding response by mock inoculation treatment at each time point.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 15
• CONTENTS ... 19
• 목차 ... 22
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 25
• 제1절 연구개발과제의 목적 및 범위 ... 25
• 제2절 연구개발과제의 필요성 ... 26
• 1. 기술적 측면 ... 26
• 2. 경제.산업적 측면 ... 27
• 3. 사회.문화적 측면 ... 27
• 제3절 연구개발과제의 범위 ... 28
• 1. 오이 기능성 유전체 연구 ... 28
• 2. 오이 감염 바이러스 cDNA-chip의 개발 및 유전자 식물발현 조절 ... 30
• 3. 오이 특이발현 유전자의 규명 및 식물 분자육종 ... 31
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 32
• 제1절 국내외 기술개발 현황 ... 32
• 제2절 국내외 기술개발 현황에서 차지하는 위치 ... 34
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 35
• 제1절 오이 기능성 유전체 연구 ... 35
• 1.1 연구재료 및 방법 ... 35
• 1.1.1 오이 ESTs의 구축 ... 35
• 1.1.2 바이러스 진단용 cDNA-chip의 개발 ... 43
• 1.1.3 특이적 발현 유전자 탐색 (Arabidopsis Microarray를 이용) ... 46
• 1.1.4 오이의 cDNA-chip 제작 ... 48
• 1.1.5 오이 cDNA-chip을 이용한 유전자발현 탐색 ... 49
• 1.1.6 오이 ESTs와 microarray의 DB구축 ... 51
• 1.1.7 재료 및 연구방법 ... 53
• 1.2 연구내용 및 결과 ... 56
• 1.2.1 오이 ESTs의 구축 ... 56
• 1.2.2 바이러스 진단용 cDNA chip의 개발 ... 92
• 1.2.3 특이발현 유전자의 탐색 ... 97
• 1.2.4 오이 cDNA chip의 제작 및 시험 (소규모 320 spot) ... 133
• 1.2.5 오이 cDNA-chip을 이용한 유전자발현 탐색 (1.2K spot) ... 136
• 1.2.6 오이 ESTs의 DB 구축 및 기보고된 타 식물의 DB와의 연계 ... 174
• 1.2.7 (위탁과제: 식물체 DNA-chip 개발 및 상용화) 연구 결과 내용 ... 180
• 제2절 오이감염바이러스 cDNA-Chip 개발 및 유전자의 식물발현 조절 ... 189
• 2.1 연구재료 및 방법 ... 189
• 2.1.1 바이러스 진단용 cDNA-chip 제작 ... 189
• 2.1.2 바이러스 저항성 형질전환용 vector 개발 ... 193
• 2.1.3 Viral vector 시스템 개발 ... 194
• 2.1.4 식물체와의 상호작용 연구 ... 201
• 2.2 연구내용 및 결과 ... 202
• 2.2.1 바이러스 진단용 cDNA-chip 제작 ... 202
• 2.2.2 바이러스 저항성 형질전환용 vector 개발 ... 212
• 2.2.3 Viral vector 시스템 개발 ... 216
• 2.2.4 바이러스-식물체 상호작용 연구 ... 227
• 2.2.5 바이러스 저항성 형질전환 오이의 검정 ... 235
• 제3절 오이 특이 발현 유전자 규명 및 식물 분자육종 ... 237
• 3.1 연구재료 및 방법 ... 237
• 3.1.1 오이의 특이발현 유전자의 선발 ... 237
• 3.1.2 형질전환 식물체의 육성 ... 243
• 3.1.3 오이 특이 유전자의 분석 ... 247
• 3.2 연구내용 및 결과 ... 249
• 3.2.1 오이의 특이발현 유전자의 선발 ... 249
• 3.2.2 형질전환 식물체의 육성 ... 256
• 3.2.3 오이 특이 유전자의 분석 ... 275
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 284
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 288
• 1. 오이 ESTs 및 microarray 데이터의 Web-DB화 ... 288
• 2. 박과식물 감염성 바이러스 진단용 chip의 개발 ... 288
• 3. 저항성 오이 육종소재의 개발 ... 288
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 289
• 제7장 참고문헌 ... 290
• 끝페이지 ... 299