일반기술

슈퍼옥사이드 디스뮤타제 및 아스코르베이트 퍼옥시다제 유전자를 동시에 함유하는 벡터 및 그에 의해 형질전환된 식물체

슈퍼옥사이드 디스뮤타제(SOD; superoxide dismutase)와 아스코르베이트 퍼옥시다제(APX; ascorbate peroxidase)를 이용한 환경스트레스 내성식물의 개발에 관한 것이다. 본 기술의 목적은 식물체에 환경스트레스에 대한 저항성을 부여하기 위해 SOD 및 APX를 엽록체에 동시 발현시킨 식물체를 개발하고자 하는 것이다. 본 기술은 완두에서 분리한 SOD의 cDNA와 APX의 cDNA를 조작하여, 카나마이신에 저항성을 갖고 있는 담배에 SOD를 형질전환시키고 이어서 상기 형질전환 담배에 바스타를 선별표지로 하여 APX를 재도입하거나, 반대로 카나마이신에 대한 저항성을 가진 담배에 APX를 먼저 형질전환시킨 뒤 바스타를 선별표지로 사용하여 SOD를 재도입하여 이중으로 형질전환시킴으로써, 환경스트레스에 대한 저항성 담배를 제조하는 방법이다. 본 기술에 의하면 SOD와 APX를 동시에 엽록체에서 발현시킴으로써 환경 스트레스에 보다 저항성을 갖는 식물체를 개발할 수 있다. 따라서 이러한 SOD 및 APX를 엽록체에서 동시에 발현시키는 방법은 점차 악화되고 있는 환경에서 생산성을 유지할 수 있는 식물체의 개발에 유용하게 이용될 수 있을 것으로 기대된다SOD와 APX는 활성 산소종의 제거와 수산화 라디칼의 예방에 관여하는 항산화 효소이다. SOD는 슈퍼옥사이드 음이온 라디칼을 과산화수소(H2O2)로 전환시키는 효소이고, APX는 아스코르베이트를 전자공여체로 사용하여 H2O2를 물로 전환시키는 효소이다. 한편, 식물체의 엽록체에서는 비교적 높은 농도의 산소가 상존하며, 빛에너지를 이용하여 물을 분해하는 과정에서 발생되는 전자의 에너지를 활용하기 위한 전자전달계가 존재하고 있어 다양한 산화적 스트레스에 민감하게 반응한다. 따라서 엽록체의 항산화능력을 높일 수 있다면 환경스트레스 조건에서도 식물의 생산성을 유지시킬 수 있을 것으로 기대된다. 이에 본 기술에서는 식물체에 SOD와 APX를 동시에 발현시켜 항산화능력을 높여줌으로써 산화적 스트레스에 저항성을 갖도록 하는 방법을 제공한다. 본 기술에서는 SOD와 APX를 완두에서 얻었으며, 형질전환의 대상이 되는 식물체는 담배로 결정하였다. 본 기술의 이중형질전환 식물체는 산화적인 스트레스를 야기하는 파라킷(paraquat)을 처리하는 경우, SOD 및 APX가 이중발현하는 식물체의 잎의 가시적인 손상이 비형질전환 식물체의 손상보다 매우 적게 나타나 본 기술에 의한 이중 형질전환 식물체가 산화적 스트레스에 보다 저항성이 있는 것을 알 수 있었으며, 더욱이 중금속인 카드늄에도 내성을 나타내어 엽록체에 과발현된 SOD와 APX는 중금속에 의해 유도되는 산화적 스트레스를 경감시키는 효과가 있었다