A. rhizogenes에 의해 형질전환된 모상근은 유전적이고 생화학적 안정성을 지녀, 모식물체와 비교하여 물질 함유량 및 성분 조성이 동일하거나 더 높을 수 있으며, 이는 식물로부터 2차 대사산물을 획득하는 데 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 모상근은 식물 호르몬의 외부 공급 없이도 성장을 지속하며, 종에 따라서는 자발적으로 또는 적절한 호르몬의 첨가에 의해 분화가 일어난다. 지속적인 자극, 예를 들어 elicitation과 같은 것들은 모상근이 순화될 수 있는 능력을 제공한다. 이는 A. tumefaciens 감염에 의한 체세포 배양 형질전환 식물체 유도 기술과 병행하여, 제초제 저항 식물체의 생산을 가능케 한다. 최근의 연구는 이를 한 단계 더 발전시켰는데, 체세포배 발생으로 얻어진 기내 유묘의 뿌리 절편체를 이용하여 A. tumefaciens를 사용하여 부정근 형질전환체를 직접 신속하게 얻을 수 있는 방법을 제안하였다.
<h2>Agrobacterium에 의한 형질전환</h2><p>모상근은 A. rhizogenes가 감염된 숙주식물의 genome내로 Ri-plasmid의 T-DNA가 도입되어 감염부위에서 형성된다(Chilton et al. 1982). A. rhizogenes에 의하여 형질전환된 모상근은 유전적인 측면과 생화학적인 측면 모두에서 매우 안정적이며 물질 함유량 및 성분 조성이 모식물체(donor plants)와 비교해서 동일하거나 오히려 높은 경우도 있어 대부분 식물로부터 2차 대사산물의 획득에 좋은 재료로 활용되고 있다(Lee et al. 1994; Shanks and Morgan 1999; Giri and Narasu 2000). 모상근은 외부에서 식물호르몬의 공급이 없이도 활발하게 생장하며, 어떤 식물 종(species)에 있어서는 개체의 분화가 자발적으로 또는 적절한 생장 호르몬의 첨가에 의해 일어난다(Ramsay and Kumar 1990). 인삼의 경우에도 모상근은 캘러스 또는 배양세포보다 사포닌의 함량이 더욱 높게 나타났다(Furuya et al. 1984; Yoshikawa and Furuya 1987). 인삼 모상근은 캘러스 및 식물체의 뿌리, 잎, 줄기 절편체에 A. rhizogenes을 접종하여 유도되었다 (Yoshikawa and Furuya 1987; Ko et al. 1990; Hwang et al. 1991; Ko et al. 1993; Lee et al. 1994; Yu et al. 2002). 다양한 절편체로부터 유도된 모상근은 지속적인 선발과정을 통하여 선발되지 않은 모상근에 비하여 약 4-5배 이상의 인삼 사포닌을 생산할 수 있는 것으로 보고되었다(Woo et al. 2004). 게다가 모상근은 biotic elicitation (yeast or bacteria extract)과 abiotic elicitation(salicylic acid, jasmonic acid, or methyl jasmonate)에 의하여 인삼 사포닌을 포함한 다양한 2차 대사산물의 함량을 증가시킬 수 있는 것으로 보고되었다(Yu et al. 2000; Jeong et al. 2005; Kim et al. 2005). 또한 모상근에 elicitaton과 같은 지속적 자극은 모상근이 자발적으로 순화(habituation)될 수 있는 능력을 가지고 있다 (Hoffmann and Hoffmann-Tsay 1994; Zheng and Wu 2004; Agostini et al. 1997). 따라서, 최근 Yang과 Choi (2000)에 의해 개발된 인삼 모상근으로부터 유도된 캘러스에서 식물체를 재분화하는 기술은 새로운 형질을 획득한 식물체를 단기간에 생산할 수 있어 향후 분자육종을 위해 유용한 기술로 평가된다.</p><p>A. tumefaciens를 통한 최초의 인삼 형질전환 식물체 개발은 Lee등(1995)에 의해 시도되었다. 이때 도입된 유전자는 A. tumefaciens strain LBA4404를 매개한 \( \beta \)-glucuronidase(GUS) 유전자이며, 인삼 자엽에 공동배양한 다음 체세포배를 유도하여 식물체를 재생시켰다. 그 후 A. rhizogenes에 의해 유도된 모상근으로부터 체세포배발생을 유도하여 식물체를 얻었는데, 이 경우 형질전환 인삼 식물체의 뿌리가 빨리 자라는 특성을 보고하였다 (Yang and Choi 2000). 이러한 A. tumefaciens를 체세포배에 감염시켜 형질전환 식물체를 유도하는 기술은 최근에는 제초제 저항 식물체의 생산을 가능하게 하였다. Choi 등 (2003)은 A. tumefaciens을 이용하여 제초제 저항성 유전자 (phosphino-thrichin acetyl transferase, PAT)를 인삼 체세포배에 도입하여 basta처리 하에서도 피해를 받지 않고 정상적인 생육을 하는 제초제 내성 형질전환 식물체를 개발하였다 (Choi et al. 2003). 또한 이 연구에서 A. tumefaciens의 감염시 인삼 배발생 캘러스를 \( 0.5 \mathrm{M} \) sucrose 또는 \( 0.5 \mathrm{M} \mathrm{MgSO}_{4} \)에서 30분 동안 전처리하면 \( \beta \)-glucuronidase (GUS)유전자의 도입이 현저히 증가됨을 보여 주었다 (Choi et al. 2003). 이와 같이 형질전환 효율에 관여하는 요인은 배지내 첨가하는 성분에 따라 영향을 받는다. 2001년 Choi 등에 의해 보고된 연구결과에서도 인삼의 신속하고 효과적인 형질전환을 위해서 자엽절편체를 \( 1.0 \mathrm{M} \) sucrose로 plasmolyzing처리되었을 때 \( \beta \)-glucuronidase (GUS) 유전자의 발현이 A. tumefaciens와 공동배양 한 이후에 강하게 나타났음을 보여주었다(Choi et al. 2001). 캐나다의 한 연구그룹은 American ginseng (P. quinquefolius)에 rice chitinase gene을 A. tumefaciens LBA4404을 이용하여 도입한 결과, 도입된 유전자에 의하여 인삼의 잎집무늬마름병(sheath blight)에 대한 저항성이 증가하는 것을 보고하였다 (Chen and Punja 2002). 최근 Han과 Choi (2009)는 A. tumefaciens 를 이용하여 체세포배발생에 의해 얻어진 기내 유묘의 뿌리 절편체로부터 부정근 형질전환체를 직접 신속하게 얻을 수 있는 방법을 고안하였다. 이러한 기술은 인삼 대사공학에서 부정근의 중요성을 더욱 증가시키는 결과가 될 것이다. 지금까지 부정근은 인삼의 주요 이차대사산물을 대량생산하기 위한 가장 이상적인 시스템으로 알려져 있다. 예를 들면, 진세노사이드 합성에 관련된 다양한 유전자들이 형질전환 식물체에서 유래된 부정근에서 성공적으로 발현이 되었고 최종적으로 진세노사이드 함량을 조절하였다 (Lee et al. 2004; Han et al. 2006; Han et al. 2009). 또한, 부정근을 이용한 생물반응기 시스템이 확립되어 대량생산이 산업적으로 생산이 이루어지고 있다 (Hahn et al. 2004; Kim et al. 2005). 따라서 Han과 Choi (2009)의 방법을 이용하여 신속하게 진세노사이드 합성관련 유전자가 들어간 부정근을 유도할 수 있다면 아직 기능이 밝혀지지 않은 인삼 생합성관련 유전자의 기능분석을 위하여 유용한 기술적 도구 (technical tool) 를 제공하는 것임에 의심할 여지가 없다.</p>