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보고서 상세정보

병저항성 유전자를 이용한 고추 형질전환체 개발
Developing disease Resistant Pepper Transgenics

  • 주관연구기관

    금호생명과학연구소

  • 연구책임자

    송필순

  • 보고서유형

    1단계보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2004-08

  • 주관부처

    과학기술부

  • 사업 관리 기관

    과학기술부
    Ministry of Science & Technology

  • 등록번호

    TRKO201000012653

  • 키워드

    고추.형질전환.병저항성.탄저병.고추형질전환체.pepper.transformation.disease-resistance.anthracnose fungus.pepper transgenic.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    Two different sub-projects were proceeded to develop environment friendly transgenic plants which are resistant to phytopathogens...

    Two different sub-projects were proceeded to develop environment friendly transgenic plants which are resistant to phytopathogens. First, the interactions between pepper and anthracnose disease were observed to understand the infection mechanism. Since C. gloeosporioides showed incompatible interactions with the ripe pepper fruits, we have cloned and characterized resistant related genes involved specifically in the incompatible interactions of the ripe pepper fruits. Finally the antifungal proteins, PepEST and defensin, were used to transform plants. Second, a tansformation system was established in pepper to introduce the target genes into the plants.


    PepEST와 PepJ1-1 유전자의 기능 : 유전자 발현양상을 조사하고, 각 단백질을 E.coli에서 발현한 다음 분리?정제하여 탄저병에 대한 항균성을 확인하였다. 그리고 PepEST 단백질을 포자에 처리하여 형태발달 이상을 관찰...

    PepEST와 PepJ1-1 유전자의 기능 : 유전자 발현양상을 조사하고, 각 단백질을 E.coli에서 발현한 다음 분리?정제하여 탄저병에 대한 항균성을 확인하였다. 그리고 PepEST 단백질을 포자에 처리하여 형태발달 이상을 관찰하고 viability를 조사한 다음, FITC-labeled PepEST 및 FITC-labeled Con A를 처리하였다. 그 결과, PepEST 단백질이 곰팡이 세포외벽을 분해하고, 세포외벽의 피복물질을 제거함으로써 곰팡이의 정상적인 발달을 저해한다는 사실을 규명하였다. 동시에, PepEST 단백질을 식물체 표면에 처리하면, cutin monomer가 분리되고, H2O2가 발생되며 그리고 H2O2에 의해서 유도되는 다양한 식물 PR 유전자들이 발현되어 고추 열매의 감염을 저해하는 효과가 있다. 또한 PepJ1-1 단백질은 열에 강하며, 곰팡이 부착기 형성을 저해하는 효과가 있어서 식물 세포의 감염을 예방하는 효과가 있다.
    고추 형질전환 방법 확립 : 효율적 고추 형질전환 기법을 개발하기 위해 다양한 내혼계통 (inbred line)을 이용해 기초 조사를 하였다. Agrobacterium을 이용한 형질전환 방법을 기본으로 하고 호르몬 조성과 농도, 식물 조직 및 기타 첨가물질에 따른 조직의 재분화 효율을 비교하였다. 또한 Agrobacterium strain, 전배양 (pre-culture), 공동배양 (co-culture), 운반체(vector), 선발표지 유전자 (selection marker) 등에 따른 형질전환 효율을 조사하여 효율적인 고추 형질전환 방법 개발을 확립하였다. 본 실험에서는, HPT 유전자를 선발 marker로 사용하여
    고추를 형질전환하였다. GUS 그리고 GFP 유전자로 형질 전환된 고추 형질 전환체의 제 1세대와 2세대에서 유전자 발현과 항생제 저항성을 확인하여 형질 전환된 유전자가 멘델의 법칙에 따라 안정되게 유지되는 것을 확인하였다. 저항성 유전자로는 PepEST 및 PepJ1-1의 형질 전환체를 다수 유도하여 형질전환 제 2세대를 재배하고 있다.
    병 저항성 고추 형질전환체 육성 및 분석 : 항균기능이 확인된 고추 PepEST와 PepJ1-1 유전자들을 고추에 형질 전환하여 다수의 형질 전환체를 확보하였다. 후대 검증에서 형질전환체는 항생제 저항성 및 단백질 발현이 함께 분리되는 것으로 보아 도입된 T-DNA가 안정되게 유지되는 것으로 확인 되었다. 고추 형질 전환체에서는 36 kD의 PepEST 단백질이 식물체 전체 기관에서 축적되었으며, 단백질의 양은 전체 가용성단백질의 약 0.02%를 구성하였다. 형질 전환체의 병저항성을 조사하기 위하여, 감수성인 녹색 고추에 탄저병원균을 접종했을때 강한 저항성을 보였으며, PR gene이 다양하게 유도되는 것으로 나타났다.


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ...1
    2. 제출문 ...2
    3. 초록 ...3
    4. 요약문 ...4
    5. SUMMARY ...8
    6. CONTENTS ...11
    7. 목차 ...12
    8. 제1장 연구개발과제의 개요 ...14
    9. 제1절 연구의 필요성 ...14
    10. 제2절 연구개발의 목표 및 내...
    1. 표지 ...1
    2. 제출문 ...2
    3. 초록 ...3
    4. 요약문 ...4
    5. SUMMARY ...8
    6. CONTENTS ...11
    7. 목차 ...12
    8. 제1장 연구개발과제의 개요 ...14
    9. 제1절 연구의 필요성 ...14
    10. 제2절 연구개발의 목표 및 내용 ...15
    11. 1. 연구개발의 목표 ...15
    12. 2. 연구개발의 내용 및 범위 ...16
    13. 제2장 국내외 기술 개발 현황 ...18
    14. 제1절 국내외 관련기술의 현황 ...18
    15. 제2절 본 기술의 현황 ...18
    16. 제3절 현 기술 상태의 취약성 ...19
    17. 제3장 Agrobacteria 를 이용한 안정적인 고추(Capsicum annuum L.) 형질전환 방법의 확립 ...20
    18. 고추 세포의 항생제 저항성 ...21
    19. 고추 형질전환 ...22
    20. GUS 형질전환체 ...22
    21. 고추 형질전환체의 분석 ...22
    22. 형질전환 후대에서 삽입된 유전자의 안정성 ...23
    23. 제4장 탄저병 균주와 고추의 불친화 반응에서 발현되는 고추 esterase 유전자 ...30
    24. 곰팡이 감염에 의해서 발현되는 고추 PepEST 유전자의 분리 ...31
    25. 에스테라제를 암호화하고 있는 PepEST 유전자 ...31
    26. 붉은 고추열매에서 PepEST 유전자의 발현 ...32
    27. 곰팡이 감염에 의한 특이적 발현 ...32
    28. PepEST 단백질의 국소 발현 ...33
    29. 에스테라제 억제제(3,4-dichloroisocoumarin)의 효과 ...33
    30. 제5장 생물조절 물질로써 고추 에스테라제 (PepEST)의 이중 역할 ...42
    31. PepEST 단백질의 분리정제 ...43
    32. Cutin monomer의 분해 ...44
    33. 고추 세포에서 과산화 수소의 생성 ...44
    34. 식물세포에서 방어관련 유전자의 발현 ...44
    35. PepEST 처리에 의한 곰팡이 감염 억제 ...45
    36. PepEST 단백질처리에 의한 곰팡이 외벽의 손상 ...45
    37. PepEST 단백질의 푸른 고추 열매의 보호 효과 ...46
    38. 제6장 병 저항성 고추 형질전환체의 개발 ...60
    39. 식물 발현 벡터의 재조합 ...61
    40. PepEST단백질이 과발현 되는 형질전환 고추 ...61
    41. PepDef 단백질이 과발현 되는 형질전환 고추 ...62
    42. 고추형질전환체에서 도입 유전자의 유전적 안정성 ...62
    43. 형질전환 고추의 병저항성 ...62
    44. 제7장 목표달성도 및 관련분야의 기여도 ...70
    45. 제1절 본 과제의 목표달성도 ...70
    46. 제2절 관련분야에의 기여도 ...71
    47. 제8장 연구개발결과의 활용계획 ...72
  • 참고문헌

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