유전체 염기서열 후 주석달기와 유전자 기능 연구를 목적으로 배추의 발현 유전자 (EST) 152,253 개의 염기서열을 분석했고, 분석된 EST의 염기서열을 보완하여 총 21,409 개의 완전장 (full-length) 유전자를 확보했다. 확보한 자료와 소재는 배추 특이의 유전자 발현과 기능 연구는 물론 다른 배추류 작물의 유전자 기능분석 연구에 기여할 것으로 전망된다. 기능 유전체 연구와 생물 정보를 제공하는 기관으로는 농촌진흥청 국립농업과학원의 배추 유전체 웹 사이트, 충남대학교의 배추과소재은행, 경희대학교 식물분자유전학 실험실, MBGP의 TILLING Consortium 등이 있다.
<h2>발현 유전자와 전사체 분석</h2> <p>유전체 염기서열 후 주석달기 (annotation)와 유전자 기능 연구를 목적으로 배추의 발현 유전자 (EST) 152,253 개의 염기서열을 분석하였다. EST 분석을 위하여 배추의 다양한 조직과 발달 단계에서 그리고 병 처리 및 수분 스트레스 처리 후 등 총 33종의 cDNA 유전자은행을 제작하고 각 cDNA 유전자은행별로 분석되는 EST의 중복성을 고려하여 EST 데이터를 생산하였다. 2006년까지 생산된 EST 127,144 개의 자료는 NCBI 에 등록공개 하였다. 분석된 EST는 Cap3 및 TGICL assembly program 사용, \( 97 \% \) 일치도를 기준으로 조립했을 때 39,095 개의 단일 조합 유전자서열 (unigene)로 정리되었다. 이는 추정되는 배추 유전자 수의 약 \( 74-87 \% \) 정도였는데, 이 중에 16,898 개는 조립된 (tentative consensus sequence) 서열이었고 22,199개는 단일서열 (singleton) 이었다. 배추 unigene의 유전자 ontology 분석이나 길이 분포 분석을 애기장대와 비교했을 때 특정 영역으로의 편중은 발견되지 않았다. 또한 배추의 unigene과 애기장대의 유전체 정보를 비교했을 때, \( 85 \% \) 의 unigene이 애기장대와 일치하였는데, 이는 애기장대 유전자 전체의 약 \( 75 \% \) 에 해당하였다. 일치하는 배추 unigene 들은 편중되지 않게 애기장대 염색체에 골고루 매핑되는 양상을 보였다. 한편 애기장대와 일치하지 않는 \( 15 \% \) 에 해당하는 5,747 개의 unigene은 배추에 특이적인 유전자를 반영하고 있을 것으로 생각된다. 분석된 EST의 염기서열을 보완하여 총 21,409 개의 완전장 (full-length) 유전자를 확보하였는데, 이러한 자료와 소재는 배추 특이의 유전자 발현과 기능 연구는 물론 다른 배추류 작물의 유전자 기능분석 연구에 기여할 것으로 전망된다.</p> <p>분석된 cDNA의 염기서열 정보를 이용한 유전자칩 (mi-croarray)은 조직과 발달, 생물적/비생물적 자극에 따른 유전자의 발현 패턴을 조사하는데 널리 사용되어 왔다. 배추에서 2 종, 즉 KBGP-24K와 KBGP-50K, 유전자칩이 각 유전자 당 6개 (KBGP-24K) 혹은 7개 (KBGP-24K) 표지(probe) 를 갖도록 NimbleGen 방식으로 제작되었다. \( 24 \mathrm{~K} \) 칩은 20개 cDNA 유전자은행의 127,144 ESTs로 조립된 23,932 unigene을 반영하고, \( 50 \mathrm{~K} \) 칩은 약 8,500 개의 추가적인 unigene과 seed BAC 염기서열에서 분석된 17,454 개 CDS 를 합쳐 약 50,000 개의 유전자 그룹을 반영하여 제작되었다.</p> <p>\( 24 \mathrm{~K} \) 칩을 이용하여 조직 및 발달단계별, 생물적/비생물적 스트레스 처리 등 다양한 10 종의 전사체 분석이 이루어졌다 (Lee et al. 2008). 비생물적 스트레스의 경우 저온 \( \left(4^{\circ} \mathrm{C}\right) \), 염 \( (250 \mathrm{mM} \mathrm{NaCl}) \), 그리고 건조 \( (a i r-d r y) \) 처리하고 48 시간 동안 정상과 비교하여 5 배 이상 전사량이 증가하거나 감소하는 반응을 보인 유전자는 각각 저온 417 개 \( (1.7 \%) \), 염 202 개 \( (0.8 \%) \), 건조 738 개 \( (3.1 \%) \) 였다. 이들 유전자의 발현 패턴의 변화는 각각의 조건에서 RT-PCR (reverse transcriptase PCR) 방법으로 확인하였다. 이러한 비생물적 스트레스에 반응하는 유전자 중에는 56 개의 전사조절인자 (transcription factors)와 60 종의 스트레스 공통 반응 유전자가 포함되어 있었다.</p> <h2>기능유전체 연구와 생물정보</h2> <p>농촌진흥청 국립농업과학원의 배추 유전체 웹 사이트 (http://www.brassica-rapa.org)는 BAC 클론 염기서열, 유전자 예측을 위한 임시적인 주석달기, 유전지도와 마커 정보, WebFPC로 보이는 물리지도, cDNA 염기서열, 그리고 다양한 전사체 분석 정보 등을 제공하고 있다. BAC 과 cDNA 유전자은행의 클론들도 이 웹 사이트를 통하여 주문할 수 있다. 충남대학교의 배추과소재은행 (KBGRB, http://www.brassica-resource.org)은 배추 자원의 데이터베이스를 운용하며 다양한 배추 계통의 종자, RI (recombinant inbred) 계통을 포함하는 유전집단, 그리고 DNA 클론들을 보존 분양하는 역할을 수행하고 있다.</p> <p>경희대학교 식물분자유전학 실험실은 유전자 기능 연구를 위하여 T-DNA 삽입 돌연변이 배추를 다수 생산하고 있으며, MBGP의 TILLING (targeting induced local lesions in genomes) Consortium (http://www.brassica.info)은 reverse genetics의 소재로 다수의 배추 돌연변이 집단을 확보하고 서비스하고 있다. TILLING 돌연변이 집단은 주로 EMS (ethylmethane sulfonate) 처리에 의하여 제작되었는데, Chiifu (한국), rapid-cycle (미국), 그리고 R-O-18 (영국) 계통이 사용되었다. 배추의 유전 및 유전체 자료는 MBGP 의 TILLING을 이용한 배추 유전자 기능 연구에 귀중한 정보를 제공할 것이다.</p>