일반기술

개화시기 조절 유전자, 이를 포함하는 벡터 및 이에 의해 형질전환된 식물체

벼, 사과 등의 식물체에서 분리된 개화시기 조절 유전자를 분리하고, 이들을 함유하는 발현 벡터 및 이 발현 벡터로 형질전환시켜 제조된 담배, 페튜니아, 벼 등의 형질전환 식물체에 관한 것으로, 계절에 관계없이 작물의 조기 개화를 유도하여 생육기간을 단축하고 생산량을 증대하는데 유용하게 이용할 수 있는 개화시기 조절 유전자, 이를 함유하는 발현 벡터 및 이로 형질전환된 식물체를 제공한다. 벼의 OsMADS1 cDNA를 탐침으로 하여 벼꽃의 λZapII cDNA 라이브러리를 탐색하여 OsMADS1과 유사한 4개의 개화시기 조절 유전자 OsMADS5, 6, 7 및 8을 분리하였고, 이들과 사과에서 분리된 개화시기 조절유전자 MdMADS3 및 MdMADS4, 이들 각각을 함유하는 발현 벡터를 제조하여 이들 벡터에 의해 형질전환된 담배를 제조하였으며, 또한 OsMADS1을 함유하는 발현 벡터에 의해 형질전환된 페튜니아, 벼, 메릴랜드 메머드 및 니코티아나 실베스트리스 등의 형질전환 식물체를 개발하였다.각 식물은 특정 계절에 꽃이 피며 개화 시기는 식물의 내적 조건인 크기 등에 의해 결정되며, 이외에 광주기, 온도 등 다양한 환경적 요인이 개화시기에 결정적인 영향을 미친다. 이러한 식물의 내적 요인 및 환경적 요인은 개화시기 조절 유전자의 발현을 조절함으로써 이루어지는 것으로 알려져 있으므로, 개화시기 조절 유전자를 분리하여 인위적으로 이의 발현을 조절할 수 있다면 식물의 개화 시기를 조절할 수 있을 것이다. 이에 낙동 벼로부터 OsMADS1이라고 불리는 개화시기 조절 유전자를 분리해내었는데, OsMADS1은 MADS box 유전자류에 속하는 유전자로 상동성이 매우 높은 MADS box및 K box를 가진 조절 유전자이다. OsMADS1 유전자가 발현되도록 형질전환된 식물의 조기 개화 현상 및 왜성 현상은 발현되는 OsMADS1 mRNA의 양에 비례하였으며, 광합성능력 등 다른 생리적 현상은 형질전환체와 형질전환되지 않은 대조군 사이에 별 차이가 없어 OsMADS1 유전자에 의해 생산량은 저하되지 않으면서 개화 시기를 앞당길 수 있어 생육기간이 줄어든 신품종을 육성할 수 있는 가능성을 제시하였다. 본 기술에서 개발된 형질전환체들은 모두 조기 개화 및 왜성 현상을 나타내어, 개화시기 조절 유전자가 쌍자엽 및 단자엽 식물 모두에 작용하여 개화 시기를 조절하며, 개화 시기의 환경인 광주기에 관계없이 개화를 앞당겨 생육기간을 단축시킨다.따라서 계절에 관계없이 식물의 조기 개화 및 현상을 유도하여 생육기간을 단축하고 생산량을 증대할 수 있는 신품종의 육성이 가능하다