본 연구는 동해, 냉해에 대해 작물의 내성을 높이는 연구는 진행하였으며, 겨울유채 품종인 Jetneuf를 \( 2^{\circ} \mathrm{C} \)에서 저온처리한 후 발현되는 유전자를 cloning한 BN115 gene을 이용하였다. 그리고 사용한 유전자가 식물체에 도입되어 발현됨을 PCR 및 Real-Time PCR을 통해 확인하였다. 또한, 처리온도별 생육상황 및 저온 조건하에서의 기공형태, 엽록체 함량, 전기전도도가 추가로 조사되었다.
<h1>서 론</h1><p>내한성 숙근초의 하나인 국화는 세계적으로 200여종이 분포하고 있으며, 한국, 중국, 일본 등 동양권을 중심으로 재배면적과 생산량 등에서 3대 화훼작물에 속한다. 국화 형질전환은 재래육종의 문제점인 불화합성이나 염색체의 배수성 등을 보완하고자 시도되었으나 최근에는 내병성, 내충성, 수명연장, 화색변환, 노화방지 등을 목표로 하고 있다 (Robinson and Firoozabady 1993). 따라서 저온에 강한 유전자를 국화에 도입한다면 겨울 재배시 난방비를 현재보다 절감시킬 수 있고, 고품질 국화를 생산함으고 농가 소득증대에 기여할 수 있다. 저온에 의한 식물체 피해로 식물체의 생육에 지장을 초래하는 동해의 일차적인 장소는 원형질막으로 알려져 있다 (Levitt 1980, Steponkus 1984). 조직의 결빙원인은 세포외부가 내부의 세포질에 비해 결빙온도가 낮아 먼저 얼음이 형성되고, 세포 외부공간의 water potential이 낮아 주변세포로부터 물이 급격하게 이동하여 결국 탈수로 이어지기 때문이다 (Steponkus 1984; Steponkus et al. 1993b). 또한 세포 외부공간에서 형성된 얼음이 주변 원형질막 또는 세포벽에 흡착하여 세포를 물리적으로 파괴하는 경우도 있다 (Olien and Smith 1977). 그러나 저온저항성 식물은 지질조성의 변화로 (Steponkus et al. 1993a) 구성지방산의 불포화가 증가하여 일정한 정도의 저온에서도 원형질막 유동성이 보장되어 막의 파괴를 막거나, betaine, proline, glycine, soluble sugars 등과 같은 compatible solute이 저온순화 기간에 축적되어 결빙에 의한 막의 손상을 억제하는 작용을 한다 (Anchordoguy et al. 1987, Fu et al. 1999, Strauss and Hauser 1986). 이와 관련하여 저온저항성 유전자가 도입된 담배의 경우 glycine 물질의 축적에 의해 저온 및 내염에 내성이 증가되었다고 보고된바 있으며 (Holmström et al. 2000), 세포 외부공간의 얼음과 주변 세포벽과의 직접 접촉에 의한 손상을 막기 위해서 당 함량을 높이거나 (Livingston and Henson 1998), 세포 자체를 보호하기 위해 세포내에 proline 같은 삼투조절제의 합성과 축적으로 결빙에 의한 탈수에 저항하는 기작 등이 있다 (Rudolph and Crowe 1985). 이와 같이 동해 또는 냉해는 작물의 수확 및 품질저하에 큰 영향을 미치므로 작물의 내성을 높이는 연구는 우리 농업의 중요한 목표중의 하나이다. 본 실험에 사용된 BN115 gene은 겨울유채 품종인 Jetneuf를 \( 2^{\circ} \mathrm{C} \)에서 저온처리한 후 발현되는 유전자를 cloning한 것으로, 저온처리 후 24시간이내에 잎에서 유전자가 발현된다고 보고되고 있다 (Weretilnyk et al. 1993). 또한 저온저항성 연구로 Arabidopsis, 밀, 시금치, 호밀, alfalfa 등에서 분리한 cor (cold responsive), cas (cold acclimation-specific), lti (low temperature induced), csp (cold shock protein) 등에 대한 기능이 밝혀지고 있다 (Hwang 1994). 이전 연구를 통해 우리는 국화 형질전환체를 저온저항성 BN115 gene과 표지유전자로 kanamycin에 저항성 있는 nptⅡ gene을 가지고 있는 식물발현용 binary vector pBin19/BN115가 도입된 A. tumefacience MP90을 국화잎과 공동배양 한 후 \( 5 \mathrm{mg} / \mathrm{L} \mathrm{kanamycin} \)이 함유된 MS 기본배지에 4~6주 동안 배양하여 1차 선발하였다. 또한 목적으로 하는 유전자가 식물체에 안정적으로 도입되어 발현됨을 PCR 및 Real-Time PCR로 확인하였다(Han et al. 2006). 따라서 본 연구는 저온저항성 유전자가 도입된 국화 형질전환체의 생육특성을 조사하고자 처리온도별 생육상황 및 저온 조건하에서의 기공형태, 엽록체 함량, 전기전도도 등을 조사하였다.</p>