현재 고온 스트레스 저항성 배추품종 육성, 잡종강세 및 GMS(Genetic Male Sterility) 연구 등 배추의 유전자 연구를 통해 저항성 관련 유전자를 탐색하여 계통 육성 연구에 이용하고 있으며 자가불화합성 타파, 웅성불임 관련 유전자 분석, PEITC의 함량이 높은 배추 등에 관한 연구가 진행되고 있다.
<h2>배추 고품질 관련 유전자 발굴</h2><p>배추의 수확량과 품질은 재배 온도에 많은 영향을 받는다. 이에 충남대학교 허윤강 교수 연구팀은 배추 품종 중 Chiifu (지부)와 Kenshin (권심)이 그 기원이 지리적으로 다르기 때문에 고온과 저온에 대한 적응도 다를 것이며 그에 따른 유전자 발현양상도 다를 것으로 판단하여, 고온 및 저온관련 유전자를 탐색하기 위하여 KBGP-24K oligomeric chip을 이용하여 microarray 연구를 수행하였다. 고온 스트레스 저항성 배추품종 육성을 위한 10개의 다형성 분자 마커 개발에 참여하였으며, 이는 배추 작물에서 환경 스트레스 저항성과 유전적 연관관계 확인 및 MAS (marker assisted selection)를 이용한 품종육성에 이용 될 수 있다.</p><p>또한 영양생식과 종자생산을 크게 증가시키는데 관련된 BrMORN (B. rapa Membrane Occupation and Recognition Nexus) 유전자를 과발현시킨 연구가 완료되었다. 그리고 현재 BrARP1 (B. rapa Auxin-repressed Protein 1), BrDRM1 (B. rapa Dormancy-associated Protein 1), BrGASAI (B. rapa GAST1 protein homolog 1), BrLSH1 (Light-dependent Short Hypocotyls 1) 유전자에 관한 연구와 배추 유전자 칩 (50K chip)을 이용한 잡종강세 및 GMS (Genetic Male Sterility) 등의 연구가 진행 중이다.</p><h2>병저항성 유전자 탐색 및 이용</h2><p>순천대학교 노일섭 교수 연구팀은 Biogreen 21 사업 연구로, 배추의 완전장 cDNA library 및 Microarray에 의한DNA chip (KBGP-24 또는KBGP-35K)을 활용하여 병 저항성 관련 유전자 (cysteine protease)를 탐색하고 염기서열 분석 후 13개의 신규유전자를 발굴하여 Genebank에 등록 하였다(GenBank No. EU186317, EU186318, EU186319, EU186322, EU186324, EU186371, EU186378, EU186326, EU186327, EU186328, EU186329, EU186332, EU186333,). 분리된 완전장 병 저항성 관련 유전자는 강 발현 binary vector에 삽입하여 배추에 형질전환 시켜 저항성 계통 육성 연구에 이용되고 있는 중이다. 이와 더불어 chromo-bacteria 유래 병 저항성 관련 유전자 (chitinase) 및 인체에 무해한 인체 유래 항균 peptide LL-37 유전자를 이용하여 배추의 세균병 및 곰팡이병 저항성 계통 개발도 병행하고 있다.</p><h2>자가불화합성 타파 및 웅성불임 관련 유전자 분석</h2><p>배추는 자가불화합성을 가져 자연상태에서 교잡이 발생하므로 우성형질을 지닌 고정된 품종을 유지하는데 어려움이 있다. 그래서 실제 자가불화합성을 타파하기 위해 \( \mathrm{CO}_{2} \) gas처리를 이용하는데, 이 타파의 원인을 분석하여 원리를 이해하는 연구가 경북대학교 윤호성 교수 연구팀에 의해 연구되고 있다. 그 결과 \( \mathrm{CO}_{2} \) gas 를 처리하였을 때 \( \mathrm{CO}_{2} \) gas에 반응하여 자가불화 합성의 타파를 유도하는 유전자 (R gene)는 배추에서는 우성형질임을 밝혀내었으며 이는 열성형질인 무와 상반 되는 결과로서, 같은 배추과에 속한 작물들이지만 서로 다른 인자에 의해 자가불화합성 타파가 될 수 있다는 가능성을 제시하였다.</p><p>웅성불임 연구에서는 애기장대 웅성불임관련 상동 유전자를 배추cDNA library에서 발굴하여 과발현 vector를 구축함과 동시에 Ogura CMS (Cytoplasmic Male Sterility)계통과 정상계통의 화기 mRNA를 이용한 microarray 분석 결과를 애기장대와 비교하여 15개의 웅성불임 관련 배추 homologue 유전자들을 선별하였다. 이 중 일부를 화기조직특이 promoter와 결합하여 애기장대에 도입 중에 있다. 또한 화기 형태 조절에 관여하는 CDM37 (Chrysanthe-mum morifolium MADS-box transcription factor 37)유전자와 CDM111 (Chrysanthemum morifolium MADS-box transcrip-tion factor 111) 유전자, 화기발달을 상류에는 제어하는 LFY (LEAFY) 유전자와 그 promoter를 클로닝하여 애기장대에 도입하였고 이들이 웅성불임에 관여하는 수술 등의 화기 발달에 영향을 준다는 사실을 확인하였다.</p><h2>항암 관련 유전자 탐색 및 기능성 배추 생산</h2><p>Phenylethyl-isothiocyanate(PEITC)는 배추에서 glucosino-late가 myrosinase에 의해 가수분해 되면서 생성되는 2차 대사산물인 isothiocyanate의 한 종류로 해충저항성, 항암 효과를 보이는 물질이다. 외부 자극에 의해 식물세포가 파괴가 되면 myrosi-nase가 분비되고, glucosinolate가 가수분해 되어 Epithios-pecifier Protein (ESP) 유전자에 의해 nitriles, thiocyanate로 분해되며, 경쟁적으로 Epithiospecifier Modifier 1 (ESM1) 유전자에 의해 phenylethy-isothiocyanate로 분해되며 이는 미토콘드리아에 존재하는 Glutathione S-transferase (GST)에 의해 촉매되어 S-(N-pheylethio-carbamoyl)-glutathione으로 전환된다 . 유용 물질인 PEITC가 대량 생성되기 위해 glucosinolate 하위 pathway를 조절하게 되는데 이와 관련하여 myrosinase 유전자가 과발현 (over-expression)된 형질전환 배추와 GST 유전자가 발현 억제 (down-regula-tion)된 형질전환 배추의 교배를 통해 PEITC의 함량이 일반 배추보다 증가된 개체를 만드는 연구가 본 연구팀에 의해 진행되고 있다.</p>