국내에서는 절편체를 아그로박테리움 현탁액에 침지 처리한 후, 항생제가 첨가된 MS 선발 재분화 배지에서 암 배양하며 신초 재분화를 유도하는 형질전환 방법을 주로 사용한다. 이 방법은 다양한 사과 품종에 대한 형질전환 계통 대량 양성에 활용되며, 우량한 개체의 선발을 위한 연구 단계에 이르렀다. 또한, 토양 지지력이 약한 M26 준 왜성 대목의 문제점을 개선하고 국내 풍토와 기후에 적합한 대목 선발을 위해, 발근 및 왜화와 관련된 rolC 유전자 도입을 진행하였다.
<p>아그로박테리움을 이용한 형질전환은 벡터로부터 목적 유전자의 식물 세포로의 전이와 식물세포로부터 신초 재분화 과정을 거치게 된다. 국내에서도 이 두 과정에서의 작용과 관련하여 몇가지 요인들의 효과에 대해 연구되어 왔다. 특히 접종에 사용하는 식물체 기원 (Kim et al. 2004; Seong and Song 2008; Song et al. 2001b), 균주의 밀도와 활력 (Song et al. 2001a; Seong et al. 2003), 균주 밀도와 품종과의 작용 (Seong et al. 2003), 공동배양 단계에서의 acetosyringon (AS) 농도 및 배양기간 (Seong and Song 2008), 재분화 과정에서의 선발강도 및 에틸렌 발생 (Seong et al. 2005; Song et al. 2000) 등이 중요하게 작용하는 것으로 밝혀졌다.</p> <p>현재 국내에서 확립된 사과 형질전환 방법의 개요는 Fig. 1과 같다. 먼저 형질전환 재료로 쓰일 식물체를 준비하고 접종하고자 하는 목적 절편체를 제조한다. 접종 재료로 얼마나 적절한 단계의 식물체를 이용하는가 하는 것이 형질전환의 효율을 좌우하는 가장 큰 요인 중의 하나이다. 경정배양을 통해 기내 도입하여 증식배양 중인 신초로부터 완전히 전개된 유엽을 사용한다. 유엽은 엽병 부위가 부착되지 않게 사각으로 자르며, 접종 하루 전날 아그로박테리움을 항생제가 포함된 배지에서 배양하여 접종원으로 이용하게 된다. 접종 당일 준비된 절편체를 접종원인 아그로박테리움 현탁액에 10분간 침지 처리한 후 멸균된 여과지를 이용하여 절편체 표면의 아그로박테리움 현탁액을 제거한 후 공동배양 배지에 치상하여 3일간 암 배양한다. 이후 항생제가 첨가된 MS 선발 재분화 배지로 옮긴 후 암 배양하면서 신초 재분화를 유도한다.</p> <p>최근에는 다양한 품종으로 확대하여 형질전환 계통을 대량 양성한 후 우량한 개체의 선발을 시도하는 단계로 접어들었다. 현재 기내 혹은 격리 온실 단계에서 유전자 발현 검정 중인 형질전환체로는 개화조절 유전자가 도입된 갈라 (Song et al. 2001b), 착색관련 유전자가 도입된 후 지 및 맥킨토쉬위직 (Kim et al. 2002), 칼슘 수송에 관여하는 유전자가 도입된 감홍 (Kim et al. 2008), 발근 촉진유전자가 도입된 사과 M26 대목 (Kim et al. 2009) 등이 있다. 후지와 맥킨토쉬위직에 과실 착색 증진에 관여하는 유전자인 DFR과 B-Peru를 도입하여 우량 착색 계통의 사과 육성을 시도해 오고 있다 (Kim et al. 2002). 착색조절 유전자가 도입된 식물체는 기내 배양 과정 중 안토시아닌 색소가 발현된 모습을 관찰할 수 있었다 (Fig. 2). 착색조절 유전자의 도입이 확인된 식물체의 안토시아닌 분석을 수행하였는데, 잎과 뿌리에서 대조구에 비해 2~7 배까지 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다 (Table 1). 사과 재배에서 품종 선택만큼 중요한 것이 대목의 선택인데 국내에서 가장 많이 사용 중인 대목의 하나는 M26이다. 준 왜성 대목인 M26의 경우 토양 지지력이 약해 지주 재배를 해야 하는 단점이 있는데, 이러한 왜성 대목의 단점을 보완하고 국내 기후 풍토에 알맞고 발근력도 우수한 대목 선발을 위해 발근 및 왜화 관련 유전자인 rolC 유전자 를 도입하였다. rolC 유전자 전환체의 기내에서의 발근 상태를 조사한 결과, 대조구에 비해 뿌리수가 증가되었고, 발근 상태도 양호한 것으로 나타났다 (Fig. 3). 포장에서의 발근력 확인을 위해 접목 후 성토법인 묻어떼기를 한 후 5 개월째에 대조구와 rolC 형질전환체의 발근 상태를 확인한 결과 Fig. 4와 같이 대조구에 비해 발근이 현저히 향상되었음을 확인할 수 있었다 (Kim et al. 2009).</p>