본문 바로가기
HOME> 논문 > 논문 검색상세

논문 상세정보

원예과학기술지 = Korean journal of horticultural science & technology v.30 no.2, 2012년, pp.162 - 170   SCIE SCOPUS 피인용횟수: 1
본 등재정보는 저널의 등재정보를 참고하여 보여주는 베타서비스로 정확한 논문의 등재여부는 등재기관에 확인하시기 바랍니다.

감마선 처리에 의한 스프레이형 국화 화색변이체로부터 Flavonoid 3'-Hydroxylase(F3'H) 유전자의 분리 및 특성 구명
Isolation and Characterization of a Novel Flavonoid 3'-Hydroxylase (F3'H) Gene from a Chrysanthemum (Dendranthema grandiflorum) and Its Gamma-ray Irradiated Mutants

정성진    (한국원자력연구원 정읍방사선과학연구소   ); 이긍주    (충남대학교 원예학과   ); 김진백    (한국원자력연구원 정읍방사선과학연구소   ); 김동섭    (한국원자력연구원 정읍방사선과학연구소   ); 김상훈    (한국원자력연구원 정읍방사선과학연구소   ); 강시용    (한국원자력연구원 정읍방사선과학연구소  );
  • 초록

    스프레이 국화품종 'Argus'와 감마선 조사에 의해 화색변이가 일어난 돌연변이체의 꽃잎으로부터 안토시아닌 생합성 경로에서 중요한 역할을 담당하는 신규 $DgF3'H$ 의 전장 cDNA와 genomic DNA를 분리하였다. 전장 cDNA는 1,527bp(509 아미노산)의 ORF를 포함하고 있으며, 원품종 'Argus'와 화색변이체 사이의 염기서열 상동성은 97% 이상을 나타내었다. Genomic DNA의 크기는 야생형 'Argus'에서 3,831bp이었고, 3가지 화색 변이체에서는 3,828부터 3,838bp의 크기를 나타내었다. $DgF3'H$ 유전자는 세 개의 exon사이에 두개의 intron을 갖고 있는 구조이고, 3'과 5' UTR 부분을 제외한 intron의 크기는 야생형 'Argus'에서 2,157bp이지만 3가지 화색 변이체에서는 2,155부터 2,159bp의 크기를 갖고 있었다. 이것은 감마선 조사에 의해 intron 부분의 유전자가 결실 또는 삽입된 것으로 추정된다. Southern 분석 결과 국화의 genome 내에서는 복수의 F3'H 유전자를 갖는 것이 확인되었다. $DgF3'H$ 유전자의 발현 정도를 분석한 결과, 연분홍의 'Argus'와 두 개의 보라색 변이체(AM1 and AM3)에서 높게 발현되었으나 흰색 변이체(AM2)에서는 매우 약하게 발현되었으며, 염기서열 변이에 의한 F3'H 유전자의 구조적 차이가 화색의 변이에 관련된 것으로 추정되었다. 국화 'Argus' 및 화색 변이체를 이용하여 본 연구에서 분리한 신규 F3'H 유전자의 구조 및 유전자 발현 등을 포함하는 유전정보들은 화색 변이의 유전적 기작을 밝히는데 중요한 자료로 이용될 것으로 기대되나 향후 다른 유전적 발현요소들이 국화의 F3'H 유전자의 발현에 관여하는지에 관한 추가적인 연구가 필요하다고 하겠다.


    The objectives of this study were to isolate and the sequence of novel $F3'H$ gene related to an anthocyanin pathway, and to confirm the expression patterns of the gene involved in the flower color variations of chrysanthemum mutants. In this study, we isolated the full-length cDNAs and the genomic DNAs of an $F3'H$ gene from a wild type (WT) chrysanthemum (cv. Argus) and its three color mutants. The sequence analysis revealed a putative open reading frame of 1,527 bp that encodes a polypeptide of 509 amino acids. Sequence homology ranged from 97% to 99% between 'Argus' and its three color mutants. The sequence analysis from the genomic DNA revealed that the chrysanthemum $DgF3'H$ gene consisted of three exons and two introns spanning a 3,830 bp length. The sizes of the gene for three mutants ranged from a shorter size of 3,828 bp to a longer size of 3,838 bp when compared to the size of WT. The total size of the two introns was 2,157 bp for WT, but those for three color mutants ranged from 2,154 bp to 2,159 bp. A result of an RT-PCR analysis indicated that the color variations of the mutants AM1 and AM2 can be partly explained by the structural modification derived from the sequencial changes in the gene caused by gamma ray. A Southern blot analysis revealed that the $DgF3'H$ gene existing as multiple copies in the chrysanthemum genome. A systemic study will be further needed to provide a genetic mechanism responsible for the color mutation and to uncover any involvement of genetic elements for the expression of the $DgF3'H$ gene for the color variation in chrysanthemum.


  • 주제어

    화색변이체 .   $DgF3'H$ 유전자 .   방사선돌연변이.  

  • 참고문헌 (28)

    1. Boss, P.K., C. Davies, and S.P. Robinson. 1996. Analysis of the expression of anthocyanin pathway genes in developing Vitis vinifera L. cv Shiraz grape berries and the implications for pathway regulation. Plant Physiol. 111:1059-1066. 
    2. Brugliera, F., G. Barri-Rewell, T.A. Holton, and J.G. Mason. 1999. Isolation and characterization of a flavonoid 3'-hydroxylase cDNA clone corresponding to the Ht1 locus of Petunia hybrida. Plant J. 19:441-451. 
    3. Boddu, J., C. Svabek, R.S. Sekhon, A. Gevens, R.L. Nicholson, A.D. Jones, J.F. Pedersen, D.L. Gustine, and S. Chopra. 2004. Expression of a putative flavonoid 3'-hydroxylase in sorghum mesocotyls synthesizing 3-deoxyanthocyanidin phytoalexins. Physiol. Mol. Plant Pathol. 65:101-113. 
    4. Chung, S.J., G.J. Lee, H.J. Lee, J.B. Kim, D.S. Kim, and S.Y. Kang. 2010. Isolation of a leucoanthocyanidin dioxygenase (LDOX) gene from a spray-type chrysanthemum (Dendranthema ${\times}$ Grandiflorum) and its colored mutants. Kor. J. Hort. Sci. Technol. 28:818-827.     
    5. Dixon, R.A. and C.L. Steele. 1999. Flavonoids and isoflavonoids - A gold mine for metabolic engineering. Trends Plant Sci. 4:394-400. 
    6. Forkmann, G. and S. Martens. 2001. Metabolic engineering and applications of flavonoids. Curr. Opin. Biotechnol. 12:155-160. 
    7. Gerats, A.G.M. and C. Martin. 1992. Flavonoid synthesis in Petunia hybrida: Genetics and molecular biology of flower colour, p. 165-199. In: H.A. Stafford and R.K. Ibrahim (eds.). Phenolic metabolism in plants. Plenum Press, New York. 
    8. Harborne, J.B. and C.A. Williams. 2000. Advances in flavonoid research since 1992. Phytochemistry 55:481-504. 
    9. Holton, T.A. and E.C. Cornish. 1995. Genetics and biochemistry of anthocyanin biosynthesis. Plant Cell 7:1071-1083. 
    10. Hoshino, A., Y. Johzuka-Hisatomi, and S. Iida. 2001. Gene duplication and mobile genetic elements in the morning glories. Gene 265:1-10. 
    11. Jeong, S.T., N. Goot-Yamamoto, K. Hashizume, and M. Esaka. 2006. Expression of the flavonoid 3'-hydroxylase and flavonoid 3',5'-hydrxylase genes and flavonoid composition in grape (Vitis vinifera). Plant Sci. 170:61-69. 
    12. Jung, Y.-H., K.H. Kim, M. Kim, S.J. Chun, and S.-C. Kim. 2004. Comparative analysis of single-and double flowered Camella japonica based on internal transcribed spacer sequences of nuclear ribosomal DNA. Hort. Environ. Biotechnol. 45:277-383. 
    13. Lee, G.J., S.J. Chung, I.S. Park, J.S. Lee, J.B. Kim, D.S. Kim, and S.Y. Kang. 2008. Variation in the phenotypic features and transcripts of color mutants of chrysanthemum (Dendranthema grandiflorum) derived from gamma ray mutagenesis. J. Plant Biol. 51:418-423. 
    14. Nakatsuka, T., M. Nishihara, K. Mishiba, and S. Yamamura. 2005. Two different mutations are involved in the formation of white-flowered gentian plants. Plant Sci. 169:949-958. 
    15. Nielson, K.M. and E. Podivinsky. 1997. cDNA cloning and endogenous expression of a flavonoid 3'5'-hydroxylase from petals of lisianthus (Eustoma grandiflorum). Plant Sci. 129:167-174. 
    16. Park, I.S. and H.S. Song. 2005. Current trends of mutation breeding by radiation technology at domestic and foreign ornamentals. J. Kor. Flower Res. Soc. 13:184-200. 
    17. Park, I.S., G.J. Lee, D.S. Kim, S.J. Chung, J.B. Kim, H.S. Song, D.H. Goo, and S.Y. Kang. 2007. Mutation breeding of a spray chrysanthemum 'Argus' by gamma-ray irradiation and tissue culture. Flower Res. J. 15:52-57. 
    18. Saitou, N. and M. Nei. 1987. The neighbor-joining method: A new method for reconstructing phylogenetic trees. Mol. Biol. Evol. 4:406-425. 
    19. Schlangen, K., S. Miosic, F. Topuz, G. Muster, T. Marosits, C. Seitz, and H. Halbwirth. 2009. Chalcone 3-hydroxylation is not a general property of flavonoid 3'-hydroxylase. Plant Sci. 177:97-102. 
    20. Schoenbohm, C., S. Martens, C. Eder, G. Forkmann, and B. Weisshaar. 2000. Identification of the Arabidopsis thaliana flavonoid 3'-hydroxylase gene and functional expression of the encoded P450 enzyme. Biol. Chem. 381:749-753. 
    21. Schum, A. and W. Preil. 1998. Induced mutations in ornamental plants, p. 363-366. In: S.M. Jain, D.S. Brair, and B.S. Ahloowalia (eds.). Somaclonal variation and induced mutations in crops improvement. Kluwer Academic Publ., Dordrecht. 
    22. Seitz, C., C. Eder, B. Deiml, S. Kellner, S. Martens, and G. Forkmann. 2006. Cloning, functional identification and sequence analysis of flavonoid 3'-hydroxylase and flavonoid 3',5'-hydroxylase cDNAs reveals independent evolution of flavonoid 3',5'-hydroxylase in the Asteraceae family. Plant Mol. Biol. 61:365-381. 
    23. Tamura, K., J. Dudley, M. Nei, and S. Kumar. 2007. MEGA4: molecular evolutionary genetics analysis (MEGA) software version 4.0. Mol. Biol. Evol. 24:1596-1599. 
    24. Toda, K., D. Yang, N. Yamanaka, S. Watanabe, K. Harada, R. Takahashi. 2002. A single-base deletion in soybean flavonoid 3'-hydroxylase gene is associated with gray pubescence color. Plant Mol. Biol. 50:187-196. 
    25. Winkel-Shirley, B. 2001. Flavonoid biosynthesis: A colorful model for genetics, biochemistry, cell biology, and biotechnology. Plant Physiol. 126:485-493. 
    26. Xu, B.B., J.N. Li, X.K. Zhang, R. Wang, L.L. Xie, and Y.R. Chai. 2007. Cloning and molecular characterization of a functional flavonoid 3'-hydroxylase gene from Brassica napus. J. Plant Physiol. 164:350-363. 
    27. Zabala, G. and L. Vodkin. 2003. Cloning of the pleiotropic T locus in soybean and two recessive alleles that differentially affect structure and expression of the encoded flavonoid 3' hydroxylase. Genetics 163:295-309. 
    28. Zufall, R.A. and M.D. Rausher. 2003. The genetic basis of a flower color polymorphism in the common morning glory (Ipomoea purpurea). J. Hered. 94:442-448. 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (1)

    1. Park, Kong-Young ; Hwang, Hyeon-Jeong ; Chae, Won-Byoung ; Choi, Geun-Won 2014. "Development of a New Coreopsis Variety 'Uridream Pink' by Gamma-ray Irradiation" 원예과학기술지 = Korean journal of horticultural science & technology, 32(6): 906~911     

 활용도 분석

  • 상세보기

    amChart 영역
  • 원문보기

    amChart 영역

원문보기

무료다운로드
유료다운로드

유료 다운로드의 경우 해당 사이트의 정책에 따라 신규 회원가입, 로그인, 유료 구매 등이 필요할 수 있습니다. 해당 사이트에서 발생하는 귀하의 모든 정보활동은 NDSL의 서비스 정책과 무관합니다.

원문복사신청을 하시면, 일부 해외 인쇄학술지의 경우 외국학술지지원센터(FRIC)에서
무료 원문복사 서비스를 제공합니다.

NDSL에서는 해당 원문을 복사서비스하고 있습니다. 위의 원문복사신청 또는 장바구니 담기를 통하여 원문복사서비스 이용이 가능합니다.

이 논문과 함께 출판된 논문 + 더보기