벼와 식물의 주요 형질인 수량, 재배, 발달, 미질 등의 유전자 발현은 서로 연관되어 복합적으로 조절되며, 성장과 발달을 조절하는 Homeobox 유전자의 발현분석을 통해 이를 연구하였다. 벼에는 107종의 Homeobox 유전자가 있으며, 이 중 37종은 염과 저온 스트레스 상태에서 발현하고 4종 (Os01g62310, Os09g21180, Os01g57890, Os02g35770)은 종자 형성 시기에 발현하는 것으로 확인되었다.
<h2>형질 및 대사관련 유전자 발현 profiling 분석</h2> <p>벼 및 식물의 주요 형질인 수량, 재배, 발달, 미질 등의 농업주요형질유전자들의 발현은 서로 연관되어 복합적으로 발현조절을 하는 것으로 알려져 있다. 이러한 농업형질의 유전자발현을 대량으로 분석하기위하여 microarray 기술이 유용하게 사용될 수 있다. 식물의 성장 발달에 관여하는 형질유전자의 발현조절 기작을 연구하기위하여 성장과 발달을 조절하는 Homeobox 유전자의 발현분석을 행하였다. Homeobox 유전자는 벼에 107종 존재하며 이들 유전자의 발현을 microarray를 통하여 분석한 결과 37종은 염과 저온 스트레스 상태에서 발현하였으며 4종 (Os01g62310, Os09g21180, Os01g57890, Os02g35770)은 종자형성시기에 발현하는 것을 확인 하였다. 각종 스트레스를 주었을 때 발현하는 유전자의 발현분석을 위하여 Zhou 등은 건조와 염 스트레스를, Degenkolbe등은 장시간의 건조 스트레스를, Kawasaki등은 염스트레스때의 유전자발현분석을 검정하였다. 이러한 다양한 스트레스 발현유전자의 기능을 해석함으로써 농업중요형질 개선에 중요한 연구기반을 구축 할 수 있을 것으로 생각된다. 또한 작물 생산량 및 미질은 종자형성기에 온도의 영향을 받는 것으로 알려져 있으며 고온에서의 종자 내 발현 유전자들의 발현양상을 microarray를 이용하여 검정하였다. 그 결과 고온에서는 waxy 유전자, 전분분지효소 등이 상대적으로 낮게 발현하였으며 \( \alpha \)-amylase와 열충격단백질 유전자 등은 높은 발현을 나타내었다. 이러한 유전자의 발현은 종자내 전분의 점도를 낮추어 미질을 나쁘게 함과 아울러 종자의 무게 감소를 나타낸다. \( 13 \mathrm{~K} \) Da prolamin 단백질의 함량 감소도 나타났다. 종자내의 전분 합성 및 분해계는 종자의 미질 및 발아에 관여한다. 이들 유전자의 발현을 검정하기 위하여 \( 135 \mathrm{~K} \) oligo microarray를 이용하여 종자내 전분합성 및 분해에 관여하는 유전자 ADP-glucose pyrophosphorylase 유전자등 72종의 유전자의 발현을 종자, 잎, 뿌리 등 14종의 조직에서의 발현을 검정한 결과 종자 특이적으로 발현하는 ADP-glucose pyrophosphorylase 유전자 및 amylase 유전자 등 12종의 발현을 검정하였다. 또한 opaque 형질을 나타내는 Ac/Ds 삽입변이체를 재료로 microarray를 이용하여 유전자의 발현을 검정하였다. 그 결과 8종의 opaque 계통 Ds 삽입변이체에서 열충격단백질의 발현이 공통적으로 감소하는 것을 확인하였다. 이와 같은 결과는 열충격단백질이 opaque 형성에 관여하는 것을 시사한다. 최근 Sakar 등은 몇 종의 벼 열충격단백질이 스트레스와 발달에 관여하는 것을 확인하였다. 오존농도는 벼의 수량에 영향을 미치는데 Frei등은 오존반응성 유전자발현분석을 위하여 오존저항성 벼와 감수성 벼를 이용하여 microarray 실험을 수행하였다. 그 결과 오존처리에 의하여 ascorbate oxidase 유전자발현이 높게 나타났으며 이 유전자는 오존저항성 QTL 부근에 위치하고 있었다. 오존저항성은 ascobic acid 대사와 관련 있는 것으로 추정하였다. 이와 같이 최근 microarray 연구는 다양한 형질유전자의 발현양상분석과 QTL 지도를 이용한 형질유전자의 분리를 시도하는 많은 연구들이 이루어지고 있다.</p>