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보고서 상세정보

벼의 기능적 및 비기능적 녹색지속형질의 유전자좌 및 유전자 지도 기초 유전자 동정
Genetic Mapping and Map-based Cloning of Functional and Nonfunctional Stay-green Genes in Rice

  • 주관연구기관

    서울대학교 농업생명과학대학
    Seoul National University

  • 연구책임자

    백남천

  • 참여연구자

    유수철   박종성   이금걸   이청희   김명화   이나연   박소연   장해도  

  • 보고서유형

    1단계보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2004-08

  • 주관부처

    과학기술부

  • 사업 관리 기관

    과학기술부
    Ministry of Science & Technology

  • 등록번호

    TRKO201000012636

  • 키워드

    벼.기능적.비기능적.녹색지속성.지도기초 유전자 동정.rice.functional.nonfunctional.stay-green.map-based cloning.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    Conventional crossbreeding is no more promising approach for the increase of crop yield nor the improvement of crop quality. Thus...

    Conventional crossbreeding is no more promising approach for the increase of crop yield nor the improvement of crop quality. Thus, the current research trends are to search for the value-additive genes from wild species as well as phenotypic mutants obtained by the knock-out transformation, enhancer-trap, and chemical mutagenesis. Major inheritable traits that control yield are discovered mostly as quantitative trait loci (QTL) from the cross with their wild species or some specific breeding lines. The major QTL genes can be isolated only by map-based cloning approach. In addition, some phenotypic mutants in rice display such similar symptoms as leaf chlorisis (leaf yellowing) occurred typically when the plants are severely stressed by unfavorable environments (eg. cold, drought, and salt damages) and pest-pathogen attacks. These mutants become very important genetic materials to clone the value-additive genes by map-based approach as well as study the resistance mechanisms to overcome and/or protect from abiotic/biotic stresses.
    On the basis of the behavior, the stay-green phenotype can be divided into two types such as functional and nonfunctional. The functional stay-green retains both greenness (non-degradation of chlorophylls) and photosynthetic competence in leaves during seed filling, while leaves of nonfunctional stay-green appear green but lack the photosynthetic competence. Rice is a model plant for studying the genomics of monocotyledoneous species whose DNA markers and molecular genetic map have been well-developed compared to other plants. Based on the current genomic studies in rice, the inheritance mode and chromosomal loci of the functional stay-green gene(s) in rice will be identified and the functions be analyzed. The genes of functional and nonfunctional stay-green genes will be cloned based on their locations of rice genetic map.


    기능적 녹색지속형질은 정상적인 기후조건에서 현재 대부분의 초다수성 계통에서 나타나는 90% 정도의 임실율을 99%이상으로 올릴 수 있는 매우 유망한 유전형질이다(10% 증수효과). 중국수집종에서 발견되어 여러 해 반복으로 재배 및 ...

    기능적 녹색지속형질은 정상적인 기후조건에서 현재 대부분의 초다수성 계통에서 나타나는 90% 정도의 임실율을 99%이상으로 올릴 수 있는 매우 유망한 유전형질이다(10% 증수효과). 중국수집종에서 발견되어 여러 해 반복으로 재배 및 생리적 실험을 통해 기능적 녹색지속형질(초다수성 및 99.8% 임실율)을 갖는 것으로 판명된 자포니카벼 SNU-SG1의 녹색지속성에 대한 유전양식을 밝히기 위해 지난 3년간 밀양23호(초다수성 및 87.6% 임실율)와 교배하여 얻은 F2 및 F3 집단을 각각 분석한 결과 기능적 녹색지속형질은 전형적인 양적형질이며 2개의 major QTL에 의해 조절되고 있음을 알아냈다. qStg3-4와 qStg9-1은 각각 염색체 3번과 9번에 위치하고 있으며 표현형 변이의 33.6% 및 30.9%를 설명하고 있다. 이는 QTL map-based cloning의 가능성을 보이고 있어 SSD방법으로 F7 및 F8 세대 진전된 2000 RILs을 이용하여 QTL gene cloning을 시도할 예정이다.
    비기능적 녹색지속형질은 벼 잎의 노화진전에도 불구하고 녹색을 그대로 유지함으로서 학문적으로는 잎의 노화시 엽록소 분해기작을 밝히는데 중요하며 경제적 가치로는 녹색 엽채류나 사료작물에서 이와 같은 기능의 유전자발현을 형질전환을 이용하여 약화시킨다면 수확 후 오랫동안 녹색 및 단백질 함량을 높게 유지하게 할 수 있고, 골프장 및 정원 잔디의 경우 한여름 가뭄이나 겨울철 잔디의 녹색을 오래 유지할 수 있을 것으로 예측되므로 이 유전자의 동정은 매우 중요하다. MNU mutagen을 화청찰벼에 처리하여 열성 단일의 비기능적 녹색지속성 돌연변이체를 찾았고 이를 이용하여 STAY-GREEN(SGR) 유전자를 지도기초동정법(map-based cloning)으로 찾는데 성공하여 현재 SGR 유전자 및 단백질서열의 상동성이 높은 부위를 “신규 녹색지속 유전자”의 명칭으로 대한민국 특허 출원하였다. SGR 유전자는 274개의 아미노산으로 구성된 분자량이 약 31 kD이다. 단백질의 N-terminus는 chloroplast-targeting signal peptide를 갖고 있으며 노화를 억제하는 cytokinin의 전구물질인 6-BA를 처리하면 암처리에서 발현이 억제되는 것으로 보아 전형적인 노화관련유전자(senescence-associated gene; SAG)이다. 아미노산 서열을 NCBI BLAST 검색 결과 아직까지 기능적 domain이 밝혀지지 않은 novel protein임을 알 수 있었다. 따라서 앞으로 이 SGR유전자의 기능을 밝히는 연구는 학문적으로나 경제적 가치가 매우 높다.


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ...1
    2. 제출문 ...2
    3. 보고서초록 ...3
    4. 요약문 ...4
    5. SUMMARY ...8
    6. CONTENTS ...10
    7. 목차 ...11
    8. 제1장 연구개발과제의 개요 ...12
    9. 제2장 국내외 기술개발 현황 ...14
    10. 1. stay-gr...
    1. 표지 ...1
    2. 제출문 ...2
    3. 보고서초록 ...3
    4. 요약문 ...4
    5. SUMMARY ...8
    6. CONTENTS ...10
    7. 목차 ...11
    8. 제1장 연구개발과제의 개요 ...12
    9. 제2장 국내외 기술개발 현황 ...14
    10. 1. stay-green의 개념 및 분류 ...14
    11. 2. 주요작물에서 발견된 stay-green 돌연변이 ...14
    12. 3. 주요작물에서의 stay-green 형질의 특성 ...15
    13. 4. Stay-green의 유전 ...17
    14. 5. 벼의 유전자지도 ...18
    15. 제3장 연구개발 수행내용 및 결과 ...20
    16. 제1절 SNU-SG1의 기능적 stay-green 형질연구 ...20
    17. 제2절 벼 비기능적 stay-green 열성단일유전자 map-based cloning ...34
    18. 제4장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ...49
    19. 1. 연차별 연구 개발목표 및 내용 ...49
    20. 2. 연구의 세부목표 및 추진 실적 ...50
    21. 3. 관련분야 기여도 ...50
    22. 제5장 연구개발 결과의 활용계획 ...51
    23. 1. stay-green 형질전환 잔디 개발 ...51
    24. 2. stay-green 형질전환 사료용 및 맥주보리, 사료용 귀리 개발 ...51
    25. 3. stay-green 유전자를 이용한 형질전환용 reporter system 개발 ...51
    26. 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...52
    27. 1. 벼의 염기서열 해독 ...52
    28. 2. 발현유전자 염기서열 해독 및 검색 ...52
    29. 3. 돌연변이체 집단 육성 및 Functional Genomics ...52
    30. 4. 지도기초 유전자 동정법(Map-based gene cloning) ...53
    31. 제7장 참고문헌 ...54
  • 참고문헌

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