배경: 여성의 모계 계통 Jinbuol (JBO, early heading)과 두 개의 재조합 동형접합(iso-genic) 계통인 JSRIL1 및 JSRIL2는 논 재배 조건에서 각각 남성 모계 계통 Samgwang (SG, late heading)보다 44일, 34일, 16일 더 일찍 개화하는 것으로 나타났다. 목적: 이들 계통 간의 출수(heading) 차이에 광주기성 관련 유전자가 어떤 방식으로 관여하는지 탐색하고자 하였다. 방법: 심층 염기서열분석을 수행하였고, 광주기성 관련 유전자(71)를 범주화한 다음, 일부 핵심 유전자에 대해 qRT-PCR을 실시하였다. 결과: 심층 염기서열분석 결과, 부계군의 기여가 거의 균등했으며 JSRIL1과 JSRIL2에서 각각 모계 JBO로부터 유전된 염색체가 48.5%와 45%로 확인되었다. 그러나 Chr6에서는 편향된 모계 기여가 가장 컸고, 99.4%가 모계 JBO로부터 유전되었다. 쌀 GIGANTEA (OsGI), 알곡 수, 초장 및 출수일 7 (Ghd7), EARLY HEADING DATE 1 (Ehd1) 등 다수의 알려진 꽃 유도 유전자에서의 단일염기다형성(SNP) 변이는 매우 미미하였다. JSRIL들에서 HEADING DATE 1 (Hd1)과 VERNALIZATION INSENSITIVE 3-LIKE 1 (OsVIL2)은 JBO 유래인 반면, FLAVIN-BINDING, KELCH REPEAT, F BOX 1 (OsFKF1)은 SG 유래였다. 흥미롭게도 HEN1 억제인자 1 (OsHESO1)은 JSRIL1에서는 SG 유래, JSRIL2에서는 JBO 유래로 확인되었다. 화엽정(꽃 분열조직) 형성 단계의 식물에 대한 RNA sequencing 및 qRT‒PCR 분석 결과, 염색체 재구성과 전사 후 조절을 통한 전사 수준의 조절이 미세한 유전자 조절을 좌우하여 JSRIL에서 출수가 지연되는 원인이 될 수 있음을 시사하였다. 결론: 본 연구의 유전자 발현 및 SNP 분석을 통해 고품질 엘리트 재조합 동형접합 계통에서 쌀의 광주기성 관련 유전자가 어떻게 조절되는지 이해하는 데 도움이 될 수 있다.

식물의 생장은 식물 전 생애 주기 동안 조절되어야 한다. 골수모구백혈병(myeloblastosis, MYB) 전사인자(TF) 계열은 가장 큰 TF 계열 중 하나이며, 대사, 리그닌 생합성, 그리고 발달 과정에 관여한다. 본 연구에서 우리는 벼의 R2R3-MYB TF인 OsMYB14가 잎과 뿌리에서 발현되며, 특히 볍씨의 줄기(culm)와 이삭(panicle)에서 발현이 두드러지고, 핵으로 국소화됨을 확인하였다. CRISPR/Cas9 시스템을 이용하여 생성한 OsMYB14 과발현(OsMYB14-ox) 벼는 야생형(WT)에 비해 식물 키가 30% 감소한 반면, osmyb14 노크아웃(osmyb14-ko) 돌연변이의 키는 유의한 차이가 없었다. 제1절간에 대한 현미경 관찰에서는 세포 크기가 각 계통 간에 유의하게 다르지 않음을 확인하였다. RNA 시퀀싱 분석 결과, OsMYB14-ox 계통에서는 식물 발달, 조절, 지질 대사, 탄수화물 대사, 그리고 지베렐린(GA) 및 옥신 대사 과정과 관련된 유전자들이 하향 조절되었다. 호르몬 정량 결과, OsMYB14-ox에서는 비활성 GA19가 축적되었으나 WT나 노크아웃 식물에서는 축적되지 않았으며, 이는 GA20 생성이 억제되었음을 시사한다. 인돌-3-아세트산(IAA)과 IAA-아스파르트산은 각각 OsMYB14-ox와 osmyb14-ko에서 축적되었다. 실제로 정량적 실시간 PCR 분석에서는 GA20 산화효소 1을 암호화하는 OsGA20ox1과 IAA-아미도 합성효소를 암호화하는 OsGH3-2의 발현이 OsMYB14-ox에서는 하향 조절되고 osmyb14-ko에서는 상향 조절됨을 확인하였다. 단백질 결합 마이크로어레이(protein-binding microarray)에서는 OsGA20ox1 및 GA20ox2 유전자의 프로모터에 ACCTACC-like 모티프(ACCTACC-like motif)로 불리는 합의 DNA 결합 서열이 존재함을 확인하였다. 이러한 결과는 OsMYB14가 GA 생합성과 옥신 대사를 조절함으로써 벼에서 식물 키에 영향을 미치는 생물학적 과정의 음성 조절자로 작용할 수 있음을 시사한다.