농업상 중요한 형질 유전자 분리를 위하여 발현유전자의 확보와 발현양상 해석 등은 매우 중요한 위치를 차지하고 있어 최근 개발되어 활용되고 있는 것이 microarray에 의한 유전체 수준에서의 전사체 분석이 중요해지고 있다. 이에 벼 microaray 제작을 위하여 벼 발현유전자정보와 발현유전자 정보 분석이 필요한데 이는 일본 미국 중국 등의 분석 결과를 활용하고 있다. Microarray를 이용한 벼의 주요농업형질관련 유전자 발현 profiling분석을 위해 2,700여개 전사조절인자의 조직부위별 발현을 검정하고 있으며 여러 실험이 이뤄진다. 미래에는 microarray 기술이 크게 이용될 것이며, 이러한 microarray에 의한 유전자의 대량 발현분석은 유전자의 전반적인 발현 조절기작 및 주요농업형질 관련 유전자 기능분석 연구에도 크게 이용될 수 있기에 본 논문은 이를 연구하고자 한다.
<h1>서 론</h1> <p>최근 동식물의 유전체완전염기서열분석 연구가 많이 이루어짐과 더불어 과거 수개의 유전자기능 분석을 행하던 수준에서 유전자 발현을 유전체 수준에서 분석하는 tanscriptome 연구를 많이 수행하고 있다. 식물 유용형질 유전자 이용 효율을 극대화시키기 위하여 유전자 발현네트워크 분석을 행하여 유전자 발현을 조절하는 상위개념의 조절인자를 활용하는 수준으로 발전되고 있다. 벼의 경우 한국 등 10개국이 참여한 국제 벼 염색체 완전해독연구 (IRGSP 2005, http://rgp.dna.affrc.go.jp/IRGSP/)가 완료되고 이들 염기서열정보가 공공부분에 공개됨에 따라 이를 활용할 수 있는 시스템 구축과 농업상 중요한 농업형질 유전자 탐색에 집중하고 있다.</p> <p>농업상 중요한 형질 유전자 분리를 위하여 발현유전자의 확보와 발현유전자의 조직내에서의 발현양상 해석 등은 매우 중요한 위치를 차지하고 있다. 이러한 유전자의발현양상분석과 형질유전자의 기능해석은 최근 개발되어 활용되고 있는 것이 microarray에 의한 유전체 수준에서의 전사체 분석이다. Microarray ( 일명 DNA chip)는 유전자의 발현양상을 대량으로 분석 가능하게 하여 기존종래의 단일 유전자 발현에 분석에 비하여 매우 빠른 속도로 분석을 가능하게 하였다. 벼 microaray 제작을 위하여 벼 발현유전자정보가 필요하며 다양한 조직에서 발현하는 발현유전자 정보 분석이 필요하다. 벼 발현유전자 정보분석의 경우 일본 농업생물자원연구소에서는 벼 염색체 염기서열정보를 기초로 발현유전자영역을 분석하는 프로그램을 이용하여 32,745개의 발현정보를 분석하여 IRGSP Build4를 통하여 발현정보를 제공하고 있다. 또한 미국의 경우 미시간대학 벼 게놈 annotation 프로젝트에서 NCBI의 dbEST 벼 유전체 정보를 종합화하여 pseudomolecule Ver6.1을 만들고 56,797개의 발현유전자 정보를 공개하고 있다. 현재 벼 발현유전자 정보를 이용하여 \( 44 \mathrm{K} \) microarray(Agilent), \( 45 \mathrm{K} \) microarray (NSF), \( 135 \mathrm{K} \) microarray (GreenGene Biotech), \( 300 \mathrm{K} \) microarray (GreenGene Biotech), GeneChip array (Affymetrix) 등이 제작되어 활용되고 있다. 초기에는 베이징 게놈연구소의 발현정보를 이용한 \( 60 \mathrm{K} \) microarray(GreenGene Biotech)가 제작 상용화되어 대량유전자 발현분석 등 기능유전체 연구를 위한 도구로 사용되어 왔다.</p> <p>Microarray를 이용한 벼의 주요농업형질관련 유전자 발현 profiling 분석으로 유전자 발현을 조절하는 2,700여개 전사조절인자의 조직부위별 발현을 검정하고 있으며 호르몬, 내재해성, 종자발달단계 등에서의 유전자 발현을 검정하는 광범위한 실험이 수행되고 있다. 국내에서 벼 microarray를 이용한 유전자 대량발현분석 연구의 경우는 국내에서 대량으로 확보하고 있는 Ac/Ds tagging 삽입변이체 및 T-DNA tagging 삽입변이체 재료를 이용하여 유전자발현 profiling 분석과 유전자간 상호작용을 분석 하고 있다. 특히 식물의 특정형질 유전자들은 식물의 발달과 생장, 환경스트레스 및 종자의 발달 등에 특이하게 작용할 것으로 유추되며, 이들의 발현분석에는 microarray에 의한 transcriptome profiling의 분석이 필수불가결하다. 또한 유전자 상호간 및 단백질간의 상호작용의 이해는 여러 유전자가 복합적으로 작용하는 주요 수량, 재배, 발달, 미질 관련 형질의 개선에 크게 기여할 것으로 기대되며 형질유전자들 간의 발현 network 구축은 필수적이다.</p> <p>따라서, 최근 microarray를 이용한 대량유전자발현분석 및 이들 정보를 활용할 수 있는 시스템의 구축과 실제 유전자 발현네트워크를 이용한 유용형질 유전자 분리 연구에 많은 관심이 고조되고 있으며, 벼의 주요 농업형질의 개선연구에 이용하고 있다. 따라서 향후 개발되는 21세기의 환경 친화적 신형질 벼의 개발을 위한 관련 유전자 분석 등에 microarray 기술이 크게 이용될 것이며, 이러한 microarray에 의한 유전자의 대량 발현분석은 유전자의 전반적인 발현 조절기작 및 주요농업형질 관련 유전자 기능분석 연구에도 크게 이용될 수 있다. 본 리뷰에서는 유전자발현 profile을 이용한 벼 발현유전자 특성분석에 대한 최근 연구동향을 소개하고자 한다.</p>