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피나무(Tilia amurensis), 섬피나무(Tilia insularis) 및 찰피나무(Tilia mandshurica) 체세포배 발생 조절 유전자의 탐색과 발현
Detecting and Expression of Somatic Embryogenesis Regulatory Genes in Tilia amurensis, Tlia insularis and Tilia mandshurica

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Authors
강혜인
Advisor
강규석
Major
농업생명과학대학 산림과학부(산림환경학전공)
Issue Date
2018-08
Publisher
서울대학교 대학원
Description
학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 농업생명과학대학 산림과학부(산림환경학전공), 2018. 8. 강규석.
Abstract
피나무류(Tilia spp.)는 밀원수종이자 조경수로 수요가 많은 반면 낮은 발아율로 인해 육묘가 어렵다. 체세포배는 식물을 기내 배양할 때 표피세포에서 발생하는 배로서, 유도 과정이 단순하고 인공종자로 이용이 가능하여 유용한 임목의 대량증식 방법으로 주목받고 있다. 피나무(Tilia amurensis Rupr.)의 체세포배 유도 조건에 관한 연구는 활발히 이루어져 왔지만 유전적인 관점에서는 연구가 이루어지지 않았다. 아직까지도 명확하게 밝혀지지 않은 임목의 체세포배 발생 기작을 연구하는 것은 매우 중요하며, 이를 통해 체세포배 발생을 조절할 수 있다면 피나무 대량생산에 큰 도움이 될 것이다. 따라서 본 연구에서는 섬피나무(Tilia insularis Nakai)와 찰피나무(Tilia mandshurica Rupr. et Maxim.)가 같은 피나무 속인 피나무 체세포배 유도 조건과 동일한지 알아보았다. 또한 체세포배 발생에 관여한다고 알려진 7개 유전자가 피나무 유전체에 존재하는지 탐색하고, 그로부터 발견된 유전자의 발현량을 측정하였다. 피나무, 섬피나무 및 찰피나무 미성숙 배를 종자로부터 분리해 1.0mg/L의 2,4-D가 첨가된 MS 배지에서 배양하여 체세포배 발생을 관찰하였다. 체세포배를 발생 단계 별로 샘플링하여 totalRNA 추출 및 cDNA 합성을 하였다. 이후 문헌에서 조사된 7개 유전자 프라이머를 이용해 PCR로 DNA 단편을 증폭시켜 시퀀싱하였다. 그 서열을 이용해 디자인한 프라이머로 RT-qPCR을 수행하여 탐색된 유전자의 발현량을 측정하고, 일원분산분석(ANOVA)을 통해 단계 별 발현량의 차이를 비교하였다. 관찰 결과, 피나무와 섬피나무는 체세포배 발생 마지막 단계인 cotyledonary stage까지 발생이 확인되었으며, 찰피나무에서는 globular stage의 체세포배가 유도되는 것이 확인되었다. 유전자 탐색 과정에서 pTaSERK, pTaPICKLE 및 pTaVAL1의 유전자 시퀀스를 얻었다. 이를 BLAST한 결과, 다른 종들의 유전자와 상동인 것으로 나타났고 그 유사성은 분류학적으로 가까운 종에서 높게 나타났다. 단백질 시퀀스를 애기장대(Arabidopsis thaliana), 포플러(Populus trichocarpa), 코르크 참나무(Quercus suber) 및 대두(Glycine max)와 비교하였을 때 SERK 유전자는 97.1%, PICKLE 유전자는 87.6% 그리고 VAL1 유전자는 68.8% 유사했다. pTaSERK는 세린/트레오닌 인산화효소 도메인, pTaPICKLE은 크로모 영역 도메인과 SNF2 유전자군 아미노말단 도메인, pTaVAL1은 식물 특이적 B3-DNA 결합 도메인을 가지고 있었다. pTaSERK의 발현은 피나무와 섬피나무 모두에서 heart stage에서 높게 나타났다. 피나무에서 pTaPICKLE의 발현은 heart stage가 높게 나타났고 torpedo stage에서 낮았다. 섬피나무에서는 모든 단계에서 대조군과 비슷한 수준의 발현을 보였다. pTaVAL1의 발현은 피나무의 heart stage와 cotyledonary stage에서 높았고 torpedo stage에서 낮았다. 하지만 섬피나무에서는 모든 단계에서 대조군보다 낮은 발현을 보였다. 또한 체세포배와 비교하기 위해 발아 종자에서 세 유전자의 발현을 보았을 때 모두 대조군과 같거나 낮은 발현을 보였다. 시퀀싱과 발현 분석 결과를 봤을 때, pTaSERK, pTaPICKLE 및 pTaVAL1 유전자는 다른 종의 유전자와 상동성을 보여 유사한 역할을 할 것이라고 추정할 수 있으나, 기존 문헌과 다소 다른 발현 양상을 보여 이 유전자들의 기능에 대한 보완적인 연구가 필요할 것으로 보인다.
Language
Korean
URI
https://hdl.handle.net/10371/144852
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Appears in Collections:
College of Agriculture and Life Sciences (농업생명과학대학)Dept. of Forest Sciences (산림과학부)Theses (Master's Degree_산림과학부)
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