The objectives of this study were to identify the differentially expressed genes in early maturity barley (GSHO 2504) during grain development and to analyze the regulation of gene expressions under abiotic elicitors and stresses. Four genes (HvSAMS1, ...

The objectives of this study were to identify the differentially expressed genes in early maturity barley (GSHO 2504) during grain development and to analyze the regulation of gene expressions under abiotic elicitors and stresses. Four genes (HvSAMS1, 2, 3 and 4) encoding S-AdenosylMethionine Synthetase were isolated from early maturity barley grain. They were detected 4 copies, abundantly expressed in grains, highly expressed at 3 DAF and were response to GA3 dependent. A gene (HvVDAC) encoding voltage dependent anion channel was isolated via yeast two-hybrid screening. The HvVDAC was a single copy, highest expressed at -3 DAF and in grains. The HvVDAC could activate transcription of reporter genes by binding interaction with N-terminal region of HvSAMS1(at position 397 to 406). The 1459 bp of the HvSAMS1 promoter region was isolated. Using transient expression assay with agrobacterium, the -211 region was induced the GUS activity in treatment with NaCl, ABA and GA3.The HvSAMS1 promoetr was expressed in roots. The GFP fusion HvSAMS1 was detected in the nucleus. Arabidopsis transgenic plants showed slightly early germination, accelerated the extension of bolts and vigorously germinated in 1 μM GA3.

1. 연구개발의 결과
- 극조숙 보리 종실에서 cDNA libaray를 구축하여 종실 발달 시기의 특이적 발현 유전자 65 종을 발굴하였다.
 -종실 발달 조절에 관련된 HvSAMS family를 발굴 하여 발현 양상을 검정하였다.
 -HvSAMS1 유전자와 상호 기 ...

1. 연구개발의 결과
- 극조숙 보리 종실에서 cDNA libaray를 구축하여 종실 발달 시기의 특이적 발현 유전자 65 종을 발굴하였다.
 -종실 발달 조절에 관련된 HvSAMS family를 발굴 하여 발현 양상을 검정하였다.
 -HvSAMS1 유전자와 상호 기작을 하는 단백질로 HvVDAC 유전자를 발굴 하였다.
 -이 과정에서 yeast two hybrid 기법을 이용하여 상호기작에 candidate 되는 단백질 6점을 발굴 하였다.
 -HvSAMS1 의 발현 기작을 분석하기 위하여 1459 bp의 promoter region을 발굴 하였으며, deletion series를 구축하여 발현을 검정한 결과 -211 region과 -141 region 사이에 activity 를 조절 하는 인자가 있은 것으로 예측되었다.
 -유전자 발현 검정을 위하여 recombinant protein을 발현 시켰으며, GFP를 이용한 subcellular localization 분석에서 HvSAMS1 유전자가 핵에서 발현되는 것으로 확인되었다.
 -모델 식물인 Arabidopsis 를 이용하여 형질전환 체를 구축한 결과 특이적 phynotype 은 없었으나 생식 생장기로 넘어가는 booting stage에서 꽃대 형성이 먼저 되었다.

2. 연구개발결과의 활용계획

- 극조숙 품종의 종실 발달시기의 유전자 발현 연구를 통하여 이후에 파생될 분자 육종 연구에 기초 자료를 제공할 수 있다.

 -본 연구 과정으로 발굴된 극조숙 보리 품종의 종실 발달 관련 유전자와 그 상호 기작에 연관된 유전자들의 발굴을 통하여 보리 종실관련 유용유전자 확보가 가능하게 되었다.

 -유용 유전자와 모델 식물을 통한 형질전환체 개발은 추후 연계될 작물에서의 형질전환체를 통한 새로운 유전자원 개발과 고품질 밀 신품종 육성을 통하여 농가소득 증대와 농업 경쟁력 향상을 도모할 수 있다.

 -극조숙 보리 품종의 분자육종 연구를 통하여 국내 전지역에 재배 가능한 북방농업에 주요작물로서 활용이 가능하다. 또한 겨울철 유휴농지 활용과 답리작을 통한 국가 경지 이용률의 향상과 국가 환경 공익적 기능을 극대화 할 수 있다.

 -조숙성과 연관된 유전자 군의 연구를 통하여 조숙 관련 메카니즘의 구명과 관련 주동유전자의 타 작물 육종에의 연계를 통하여 end-use quality의 향상을 도모 할 수 있다.