초록
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본 연구는 흑미(Purple pericarp)의 flavonoid 대사에 관여하는 C와 A 작동유전자, 즉 DFR(dihrdroflavonol 4-reductase), ANS/LDOX(leucocyanidin oxigenase), A...

본 연구는 흑미(Purple pericarp)의 flavonoid 대사에 관여하는 C와 A 작동유전자, 즉 DFR(dihrdroflavonol 4-reductase), ANS/LDOX(leucocyanidin oxigenase), ANR(antocyanin reductase), UFGT(UDP-flavonoid glycosyl transferase)유전자들과 이들의 발현조절을 관리하는 P 조절유전자의 유전관계를 연구하였다. 이로서 (1) 상위단계의 조절유전자인 Pp, Pb, Pau, Pl, Pn, Rd와 Rc 유전자 등에 관한 유전학적 역할을 연구하였다. (2) 이게 관련 된 유전자 Pb. Pp Pl 유전자들의 유전양상 연구에 집중하였으며 이들의 돌연변이체인 자색종피돌연변이(Prp) 와 자색엽돌연변이(Pl)를 연구하여 distributor 인 P 조절유전자로서 Pp와 Pb 유전자의 발현의 상위유전현상을 조사하였다. (3) 이들 유전자들이 관여하여 벼 기관별 특이적으로 발현되는 안토시아닌 색소 침적의 유전기작과 생리적인 특징을 분석을 하였다. 첫째, Prp 돌연변이의 발현단백질체(proteomincs)의 분석을 통하여 자색과피(Prp)에서만 발현되는 특이적인 단백질 6개를 발견하였다. 이들 중 Anthocyanidin synthase, Putative chloroplast inner envelope protein, Dihydroflavonol reductase가 자색종피에서만 특이적으로 발현되었음을 밝혔다. 둘째, Pb 유전자 기능 정의에 관한 연구를 위하여 우성대립인자인 Pb 유전자의 염기서열인 OsB1을 크로닝 하였다. 그리고 열성대립인자로서 백색종피 결정인자인 pb 대립유전자의 염기서열은 OsB1의 말단부위에서 2개이 염기서열(TG)가 결실이 되어 정상적인 단백질을 생성하지 못하였다. 이러한 우성대립인자와 열성대립인자를 발현벡타에 삽입하여 단백질을 발현시켰다. 그리고 이들이 하위전자인 DFR의 promoter 부위에 결합하는 정도를 조사 중이다. 결론으로 자색과피 유전형질은 HLH의 도메인을 갖는 OsB1 transcription factor의 돌연변이에 의하여 하위유전자인 DFR을 발현시키지 못하여 백색의 과피를 갖는 백미가 된다. 그러나 OsB1이 정상적인 transcription factor가 되면 DFR를 작동시켜 안토시아닌을 생성할 수 있는 Leucocyanidin을 만들게 되고 이는 Pp 유전자의 결정에 의하여 안토시아닌을 형성하여 자색과피를 갖는 흑미가 된다. 또한 Pb 유전자는 종자과피(pericarp)와 auricle 그리고 internod에서 발현이 되었다. Pb의 상위단계 전사인자을 연구하기 위하여 Pb 유전자 조절분석을 실시하였다. 그 결과 정확히 어떤 유전자가 Pb의 발현과 Pl의 발현을 조정하고 있는 밝힐 수 은 없었지만 전사인자 MYB 또는 WD40 계열의 전사인자 일것으로 추정하게 되었다. Prp 돌연변이와 Pl 돌연변이의 유전학적 분석으로 Pb와 Pp 유전자의 관계는 1921년 Nagai에 의하여 처음 정의된 열성상위(revessive epistasis) 현상이 아니라 보족유전(genentic complementation)에 의하여 경정이 된다는 것을 증명하고 이를 논문에 투고 중이다. 셋째, 안토시안 합성의 상위단계의 조절유전자 Pl유전자를 연구한 결과 Pl의 우성대립유전자는 HLH 도메인을 갖고 있는 OsB2 염기서열에 의하여 결정됨을 확인하였다. 그리고 열성대립인자인 pb 유전자는 5‘ 염기서열에서 A가 삽입되어 염기해독틀이 변형되어 정상적인 전사인자를 만들지 못하였다. 그리고 OsB2는 잎에서만 발현되고 OsB1은 종자의 과피에서 발현되고 있음을 밝혔다. 이는 OsB2도 DFR의 발현에 관여하여 Leucocyanidin을 합성하게 되어 안토시아닌 색소를 갖는 자도형질을 결정하게 됨을 발견하였다. 또한 Pl은 엽설, 엽이, 엽병에서 발현되었다. 넷째, Pp 유전자를 탐색하였다. Pp 유전자는 Pb 유전자의 보족유전자로서 벼 염색체 1번의 DFR과 인접해 있으며 마커 RM3440과 인접한 위치에 있었다. 현재 Pp유전자를 크로닝하기 위하여 Pb가 우성동형접합으로 구성된 교배를 실행하였으며 F1의 식물체를 얻고 F2 종자를 획득하여 분자유전자 지도을 준비하고 있다. Pp 유전자의 하위유전자는 anthocyanin을 합성하는 효소단백질의 유전자이다. Pp 유전자를 정의하게 되면 벼 안토시아닌 발현에 관여하는 P 조절유전자의 정의를 완료하게 될 것이다. 덧 붙여 흑미의 경우 수확량이 낮은 이유는 종자과피에 안토시아닌이 축적됨으로서 과피의 광합성 효율이 낮아 립당무게가 떨어짐을 밝혔다. 이로서 흑미와 자도의 형질을 결정과 안토시아닌 합성에 관여하는 유전적 기작 연구에 많은 성과가 있었다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차
Contents
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• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 4
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 6
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 6
• Ⅲ. 연구성과 ... 7
• 끝페이지 ... 7

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참고문헌

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