종자성숙과 발아 시기에서 공통적으로 발현하는 유전자 분석을 위해 미숙종자와 발아종자의 발현유전자를 분석하였으며, 이로 인해 2,541개의 공통 발현 unigene을 확인하였다. 특히, 미숙종자와 발아종자에 공통으로 발현하는 LEA 유전자들이 종자의 성숙, 생리대사 및 발아에 중요한 역할을 하는 것으로 도출하였다.
<h2>벼 발아종자 및 미숙종자 공통발현유전자 분석</h2> <p>종자성숙 및 발아 시기의 일련의 과정에서 이루어지는 유전자들의 발현 특성분석을 위하여 미숙종자와 발아종자 공통적으로 발현하는 다양한 유전자를 동정하고자 한다. 우선 앞서 분석된 벼 미숙종자 발현유전자 25,643개와 발아종자 발현유전자 18,101개 등 43,744개의 발현유전자를 SeqMan 프로그램으로 cluster 분석을 행한 결과 13,989개의 unigene을 얻었다. 발아종자와 미숙종자에서 공통적으로 발현하는 유전자를 분석하기위하여 미숙종자의 7,694개 unigene (Yoon et al. 2009)과 발아종자의 8,836개 unigene을 합한 16,530개에서 미숙종자◦발아종자 unigene 13,989개를 제외시킨 결과 2,541개의 공통 발현 unigene을 얻었다. 발아종자와 미숙종자에 공통으로 발현하는 2,541개 unigene 중에는 LEA 유전자들이 많이 포함되어 있으며 식물조직별 RT-PCR 및 microarray실험 등을 통하여 보다 자세한 LEA 유전자 분석연구를 진행하고 있다 (data not shown). Yang (2007) 등은 단백질체 분석을 통하여 발아종자에서 148종의 단백질변화를 분석 하였으며 전분 분해 및 대사관련 유전자들의 발현이 증대되고 저장단백질 등이 감소됨을 보고 하였다. 또한 Xiao (2007) 등은 발아종자에서 대사체분석을 행하여 174개의 대사체 변화를 검출하였다.</p> <h2>발아종자 발현유전자 발현특성분석</h2> <p>종자의 발아는 단백질수화작용, 심층세포의 구조변화, 호흡, 미세물질의 합성 그리고 신장 등의 복잡한 과정을 동반 한다 (Bewley et al. 1985). 벼 발아종자에 발현하는 유전자들의 발현특성을 분석하기 위하여 우선 발아종자 발현유전자 cluster 분석을 통하여 얻어진 contig 중에서 20개 이상의 클론들로 구성된 발현유전자들의 완전장 염기서열을 결정하였으며 25개의 유전자를 GenBank에 등록하였다. 이들 종자발아 발현유전자들의 염색체내 위치 결정은 RAP DB와 TIGR Pseudomolecule ver. 6 DB에서 BLASTN 분석을 통해 유사성이 \( 99 \% \) 이상을 나타내는 염색체 부위를 판별하여 각 유전자의 염색체 위치를 결정하였다. 종자발아시기에 가장 많이 발현하는 유전자는 당대사에 관여하는 glyceralde-hyde-3-phosphate dehydrogenase 유전자였다. 이 유전자는 TIGR DB에서는 벼 염색체내에 6종이 존재하는 것으로 보고되어 있으며 본 연구 결과, 발아시기에 3종의 유전자 (KCG225E10：GQ848032, KCG185F05 : GQ848031, KCG106H12 : EU267971)의 발현이 많이 나타났다. Mangneschi 등 (2009)은 산소결핍 상태의 종자발아시기에 발현하는 유전자들의 양상을 분석한 결과 3종의 glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase 유전자의 발현 변화가 나타났으며 이들 유전자중 2종은 높게 1종은 낮게 발현하는 것으로 보고하고 있다.</p> <p>전분분해효소인 alpha-amylase 유전자의 경우 벼에는 9종이 존재하며 Yu 등 (1998)은 발아시기에 3종의 유전자들이 발현하는 것으로 보고 하였으나 본 실험에서는 1종 (KCG108F03 : EU267974)이 많이 발현하였다. 단백질분해 효소로 chinase (KCG045D08 : EF122477)와 cystein endopeptidase (KCG217D06 : EF122485)등의 발현도 많이 나타났는데 저장단백질의 분해에 관여 할 것으로 생각된다. 특히 미숙종자와 발아종자에 공통으로 발현하는 LEA 유전자들은 종자의 성숙, 생리대사 및 발아 등에 역할을 하는데 glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (KCG225E10 : GQ848032), alcohol dehydrogenase 1 (KCG231E03：GQ848036), manganese-superoxide dismutase (KCG228D08: GQ848046) 등이 미숙종자와 발아종자에서 공통발현을 하고 있었다. 또한 특이적으로 발아종자에서만 발현유전자들로는 Chitinase (EF122477), NADP-specific isocitrate dehydrogenase (GQ84053), glycine-rich protein (GQ848055), glutathione S-transferase (G 848061)등이 있었다. 그 외 enolase (KCG222G09 : EF122486), fructose-bisphosphate aldolase (KCG218A11: GQ848028) 유전자들이 많이 발현하였다.</p>