주요 논문
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Article
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인용수 0
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2024A combination of upstream alleles involved in rice heading hastens natural long-day responses
Myung‐Shin Kim, Joung Sug Kim, Sang Ik Song, Kyong Mi Jun, Su‐Hyeon Shim, Jong-Seong Jeon, Tae‐Ho Lee, Sang-Bok Lee, Gang‐Seob Lee, Yeon-Ki Kim
IF 1.7 (2024)
Genes & Genomics
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.
https://doi.org/10.1007/s13258-024-01597-5
Biology
Genetics
Vernalization
Heading (navigation)
Gene
Meristem
Single-nucleotide polymorphism
Allele
Genotype
2
Article
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인용수 12
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2024OsMYB14, an R2R3-MYB transcription factor, regulates plant height through the control of hormone metabolism in rice
Joung Sug Kim, Songhwa Chae, Jae Eun Jo, Kyung Do Kim, Sang-Ik Song, Su Hyun Park, Sang‐Bong Choi, Kyong Mi Jun, Su‐Hyeon Shim, Jong-Seong Jeon, Gang‐Seob Lee, Yeon-Ki Kim
IF 6.5 (2024)
Molecules and Cells
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.
https://doi.org/10.1016/j.mocell.2024.100093
MYB
Transcription factor
Hormone
Biology
Plant hormone
Genetics
Botany
Endocrinology
Gene
3
Article
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인용수 0
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2024Knockout of OsWOX13 moderately delays flowering in rice under natural long-day conditions
Yeon-Ki Kim
IF 1.3 (2024)
Bioscience Biotechnology and Biochemistry
식물은 광주기에 민감하며, 다양한 환경 변화와 발달 호르몬에 반응하여 개화 시기를 조절하기 위한 시스템도 갖추고 있다. 본 연구에서는 기존에 생성된 벼 OsWOX13 과발현주와 새로 생성한 CRISPR/Cas9 기술 기반 OsWOX13 녹다운(결손) 계통을 구축하여 비교한 결과, 과발현주는 대조군(야생형)보다 각각 10일 일찍 개화했으며, 녹다운(결손) 계통은 4~6일 늦게 개화하였다. 정량적 실시간 중합효소연쇄반응(quantitative real-time polymerase chain reaction) 분석을 통해 OsWOX13은 벼의 개화 과정에서 광주기 신호 유전자들인 Grain number, plant height 및 heading date 7, Early heading date 1, RICE FLOWERING LOCUS T1, Heading date 3a, MADS14를 통해 신호를 전달하는 b-ZIP TRANSCRIPTION FACTOR 23 신호전달 경로를 통해 가뭄 회피(drought escape) 반응에 관여할 수 있음이 시사되었다. 향후 OsWOX13에 대한 추가 연구는 식물이 스트레스 조건 하에서 개화를 어떻게 조절하는지에 대한 통찰을 제공할 수 있으며, 또한 벼 육종에서 생산성을 최대화하기 위해 OsWOX13을 정밀하게 제어하는 방법을 모색하는 데 기여할 수 있다.
http://dx.doi.org/10.1093/bbb/zbae115
photoperiodism
Biology
Locus (genetics)
Heading (navigation)
Gene
Rice plant
Botany
Agronomy
Genetics
4
Article
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인용수 7
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2021Rice protein-binding microarrays: a tool to detect cis-acting elements near promoter regions in rice
Joung Sug Kim, Songhwa Chae, Kyong Mi Jun, Gang‐Seob Lee, Jong‐Seong Jeon, Kyung Do Kim, Yeon-Ki Kim
IF 4.54 (2021)
Planta
주요 결론: 본 연구는 벼(Oryza sativa) 특이 단백질 결합 마이크로어레이(RPBM)를 적용하여, 결합이 연장된 자연 프로모터 영역에서 평가되는 전사인자(TF)를 대상으로 DNA 결합 모티프를 분석할 수 있음을 보여주었다. 이러한 분석은 cis-엘리먼트를 통해 TF 및 그 하위 표적 유전자들을 식별하고 유전자 네트워크를 구축하는 데 도움을 줄 수 있다. 전사인자(TFs)는 특정 DNA 서열에 결합함으로써 전사 수준에서 유전자 발현을 조절한다. 따라서 TF의 DNA 결합 모티프를 예측하는 일은 후유전체 시대에 TF의 기능 분석에서 가장 중요한 연구 분야 중 하나이다. 이러한 과제를 해결하기 위해 많은 방법들이 개발되었음에도 불구하고, 많은 TF의 DNA 결합 모티프는 여전히 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 40-bp 프로브와 20-bp 중첩을 갖는 RPBM을 설계하여, 유전체 전체에서 각 유전자의 번역 개시 부위(translation start site) 이전 1-kb 상류 영역을 포괄하는 49개의 프로브를 구성하였다. RPBM 기술의 효율을 확인하기 위해, 선행 연구된 두 TF인 OsWOX13과 OsSMF1, 그리고 특성 규명이 되지 않은 TF인 OsWRKY34를 선택하였다. 그 결과, OsWOX13 및 OsSMF1에 대해서 각각 ATTGATTG 및 CCACGTCA DNA 결합 서열을 확인하였다. 총체적으로 OsWOX13과 OsSMF1에 대해 각각 635개 및 932개의 추정 기능 유전자가 확인되었다. 또한 OsWRKY34에 대해서는 CGTTGACTTT DNA 결합 서열과 195개의 추정 기능 유전자를 발견하였다. RPBM은 프로모터 및 5' 상류 CDS 영역에서 결합이 평가되는 TF의 DNA 결합 모티프 분석에 적용될 수 있다. 이러한 분석은 cis-엘리먼트를 통해 TF와 그 하위 표적 유전자들을 식별하고 유전자 네트워크를 구축하는 데 기여할 수 있다.
https://doi.org/10.1007/s00425-021-03572-w
DNA microarray
Oryza sativa
Biology
Computational biology
Oryza
Gene
Biotechnology
Genetics
Gene expression
5
Article
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인용수 59
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2020Recurrent Drought Conditions Enhance the Induction of Drought Stress Memory Genes in Glycine max L.
Yeon-Ki Kim, Songhwa Chae, Nam-Iee Oh, Nguyen Hoai Nguyen, Jong‐Joo Cheong
IF 4.599 (2020)
Frontiers in Genetics
55,589개 좌위를 조사하기 위하여, DNA 칩을 이용한 마이크로어레이 분석을 수행하였다. 그 결과 처리하지 않은 대조군과 비교하여 초기(제1) 가뭄 스트레스 조건에서 전사 수준이 각각 4배 이상 증가 또는 감소한 유전자 2,162개와 2,385개를 확인하였다. 가뭄 반응 유전자의 전사 수준은 회복(물 공급) 상태 동안 기저 수준으로 되돌아갔으며, 이후(제2) 가뭄 스트레스 조건에서는 제1 가뭄 스트레스 조건에서 관찰된 결과와 비교하여 각각 4배 이상 증가 또는 감소한 전사체 392개와 613개가 나타났다. 유전자 온톨로지 및 MapMan 분석을 통해 전사체가 증가된 양상의 가뭄 유도 기억 유전자들을, 전사인자, 단백질 포스파타아제 2C, 그리고 지연 배 발생 풍부 단백질을 암호화하는 비생물적 스트레스에 대한 내성 반응과 관련된 범주를 포함하여 여러 기능 범주로 분류하였다. 전사체가 감소된 양상의 가뭄 억제 기억 유전자들은 광합성 및 1차 대사와 같은 범주로 분류되었다. 공발현 네트워크 분석 결과, 대두의 가뭄 유도 및 -억제 기억 유전자들은 각각 172개 및 311개의 애기장대 유전자와 상응하는 것으로 나타났다. 대두의 가뭄 스트레스 기억 유전자에는 애기장대의 탈수 기억 반응과 관련된 유전자들이 포함되어 있다.
https://doi.org/10.3389/fgene.2020.576086
Drought stress
Gene
Biology
Stress (linguistics)
Fight-or-flight response
Genetics
Glycine
Botany
Amino acid