연구팀은 아밀로스 함량이 변화된 고구마를 개발하고 있으며, 아밀로펙틴 생합성에 관여하는 효소들의 발현을 조절하여 형질 변형된 고구마를 개발하고 있다.
<h1>전분조성 변화 형질전환 고구마 개발</h1> <h2>전분조성 변형 형질전환 고구마 개발 현황</h2> <p>아밀로스 생합성 효소 GBSSⅠ 유전자가 CaMV 35S 프로모터 조절하에 과발현 되도록 제작된 벡터를 도입한 형질전환 고구마 저장뿌리에서 GBSSⅠ 유전자의 발현이 co-suppression되어 아밀로스가 없이 아밀로펙틴만으로 이루어진 전분 고구마가 개발된 바 있다. 이러한 전분은 일반 고구마 전분에 비해 glucoamylase 분해에 민감하고 아밀로펙틴의 가지 길이가 짧을 뿐만 아니라 젤라틴화 되는 온도가 높았다. 또한 전분생합성 단계에서 처음 관여하는 AGPase small subunit 유전자의 발현을 antisense 방법으로 억제시킨 결과 형질 전환 고구마 식물체의 저장뿌리에서 전분생합성이 감소되었다. 따라서 전분 생합성에 관여하는 여러 종류의 효소들의 발현을 조절하여 고구마 전분의 조성 및 함량을 변화시킬 수 있음을 알 수 있었다. 현재 유전자의 발현양상 조절을 위하여 특정 유전자를 억제시키는 antisense RNA 기술이 널리 이용되었지만 특정유전자의 억제 정도가 약하고 또한 세대가 진전함에 따라 억제 양상이 점점 약해지는 단점이 있다. 최근 double strand RNA degradation 기법을 이용한 RNA interference (RNAi) 기법이 개발됨에 따라 이 기술을 이용하여 특정유전자를 특이적으로 knock-out시키고 있다. 이러한 기술을 이용하여 전분의 조성을 변형시킨 고구마가 개발되고 있다. 즉 RNA생합성 효소 on 기기법을 이용한 RNA 억제시킨 결과 아밀로스 함량이 비형질전환체에 비해 \( 25 \% \) 증가된 고구마가 개발되었고 GBSSⅠ 유전자 발현을 RNAi 기법으로 억제시킨 결과 아미로펙틴으로만 구성된 전분이 생산되었다.</p> <h2>전분조성 변형 발현벡터 제작</h2> <h3>GBSSI 과발현 벡터</h3> <p>아밀로스 함량이 증가 또는 감소된 고구마 개발을 위하여 아밀로스 생합성에 관여하는 GBSSⅠ 유전자를 과발현 또는 co-suppression 시키는 방법이 있다. 연구팀은 아밀로스 함량이 변화된 고구마를 개발하기 위하여 고구마 저장뿌리로부터 \( 1.8 \mathrm{~kb} \) GBSSⅠ 유전자를 클로닝한 후 \( 35 \mathrm{~S} \) 프로모터 및 고구마 저장뿌리에서 특이적으로 고발현하는 aquaporin 프로모터에 각각 조절되도록 연결시켜 pEarleyGate 202 벡터를 이용하여 과발현하는 벡터를 제작하였다. 이 벡터를 Agrobacterium tumefaciens EHA105에 도입하여 고구마 율미 품종의 배발생캘러스를 재료로 하여 형질전환 고구마를 개발하고 있다.</p> <h3>Isoamylase와 starch binding enzyme I RNAi 벡터</h3> <p>연구팀에서는 아밀로펙틴 생합성에 관여하는 효소들의 발현을 조절하여 전분조성이 변형된 고구마 또한 개발하고자 하였다. 아밀로펙틴 생합성에 관여하는 isoamylase 유전자의 발현을 억제하는 벡터를 제작하기 위하여 기존에 알려진 isoamylase 염기서열로부터 상동성이 높은 부위에서 프라이머를 제작하고 이를 이용하여 PCR로 합성하였다. 합성한 약 \( 500 \mathrm{bp} \) 의 isoamylase를 pFGC5941 dsRNA 벡터를 이용하여 CHSA 단편을 spacer로 이용하여 각각 antisense와 sense 방향으로 클로닝하였다. 아밀로펙틴 생합성에 관여하는 또 다른 효소 SBEI 유전자의 RNAi 벡터를 제작하였다. 또한 고구마로부터 SBEI 유전자의 \( 300 \mathrm{bp} \) 절편을 PCR로 합성하고 이것을 pH7GWI WG2(1) RNAi 벡터에 도입하였다. 이들 각각의 벡터를 Agrobacterium tumefaciens EHA105에 각각 도입한 후 고구마 배발생캘러스에 형질전환하여 식물체를 유도하고 있다.</p>