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논문 기본 정보

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학위논문
저자정보

Pham Anh Tuan (충남대학교, 忠南大學校 大學院)

지도교수
박상언
발행연도
2013
저작권
충남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (5)

초록· 키워드

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일반적으로 ‘‘bitter melon’’ or ‘‘bitter gourd”으로 알려진 Momordica charantia는 음식과 약으로써 사용되었고, 다양한 약효 성분을 가지고 있다고 보고 되어왔다. 열매가 성숙되는 동안, 카로티노이드 생합성에 관련된 유전자, 즉 phytoene synthase (McPSY)와 phytoene desaturase (McPDS)의 유전자 발현양은 가운데 단계에서 감소했고, 반면에 열매가 완전하게 성숙한 단계에서는 증가했다. 익은 열매는 당근보다 다섯 배 높은 β-carotene을 생산한다고 보고 되었다. 더욱이, 우리는 다양한 chain positions에서 카로티노이드의 oxidative cleavage를 촉매시키는 한 효소의 일종으로, CCDs (McCCD1, McCCD4, and McNCED)를 암호화하고 있는 세 개의 cDNAs를 분리했다. 열매의 가운데 단계에서 증가된 McCCD1의 전사량은 성숙 단계에서 McCCD4의 전사량과 달랐다. McNCED의 mRNA 발현양은 성숙 단계에서 높았고, M. charantia 종자 발아 초기에는 발현양이 빠르게 증가했다. 게다가, 리보플라빈 생합성 대사과정에서 마지막 두 단계를 촉매하고 있는 lumazine synthase (McLS)와 riboflavin synthase (McRS)는 분리되었다. 부위별 발현 분석에서, McLS와 McRS의 발현양은 열매가 익는 마지막 단계 (6단계)에서 가장 강하게 발현되었고, 리보플라빈의 함량도 6단계에서 가장 높았다. 그 후에, Agrobacterium tumefaciens를 이용하여 virus?internal ribosome entry site (LIR) and 2A-linked proteins (LAR)의 bicistronic 발현 메커니즘에 의해 McLS와 McRS를 동시에 과발현 시키는 것이 담배에서 진행되었다. 결론적으로, 우리의 발견은 작물에서 대사공학에 도움을 주고 있는 M. charantia에서, 카로티노이드와 리보플라빈 생합성에 관련된 분자 메커니즘을 결정하는데 도움이 될 것이다.

목차

CHAPTER I. General Introduction 1
1.1 Momordica charantia 2
1.2 Carotenoids 5
1.3 Carotenoid cleavage dioxygenases 5
1.4 Riboflavin 7
1.5 Multigene transfer to plants 7
CHAPTER II. Carotenoid Content and Expression of Phytoene Synthase and Phytoene Desaturase Genes 9
2.1 ABSTRACT 10
2.2 INTRODUCTION 11
2.3 MATERIALS AND METHODS 14
2.3.1 Plant materials 14
2.3.2 Real-time polymerase chain reaction analysis of M. charantia phytoene synthase and phytoene desaturase 16
2.3.3 Extraction and high performance liquid chromatography analysis of carotenoids from M. charantia 18
2.3.4 Principal component analysis 19
2.3.5 Statistical analysis 19
2.4 RESULTS 20
2.4.1 Gene expression of phytoene synthase (PSY) and phytoene desaturase (PDS) in different organs of M. charantia 20
2.4.2 Gene expression of PSY and PDS during fruit maturation in M. charantia 21
2.4.3 Principal components of carotenoid content during fruit maturation in M. charantia 23
2.4.4 HPLC analyses of carotenoids in M. charantia 26
2.5 DISCUSSION 32
CHAPTER III. Molecular Cloning and Characterization of cDNAs Encoding Carotenoid Cleavage Dioxygenase 34
3.1 ABSTRACT 35
3.2 INTRODUCTION 37
3.3 MATERIALS AND METHODS 40
3.3.1 Plant materials 40
3.3.2 Stress treatments 40
3.3.3 RNA isolation and cDNA synthesis 41
3.3.4 Cloning of the cDNAs encoding carotenoid cleavage dioxygenase 41
3.3.5 Sequence analysis 42
3.3.6 Real-time PCR 42
3.3.7 Statistical Analysis 43
3.4 RESULTS 44
3.4.1 Cloning of CCDs from M. charantia 44
3.4.2 Sequence analyses of McCCD1, McCCD4, and McNCED 44
3.4.3 Expression levels of McCCD1, McCCD4, and McNCED in different organs of M. charantia 51
3.4.4 Expression levels of McCCD1, McCCD4, and McNCED during fruit maturation in M. charantia 53
3.4.5 Transcriptional regulation of McNCED during seed germination and under abiotic stresses 53
3.5 DISCUSSION 58
CHAPTER IV. Riboflavin Accumulation and Characterization of cDNAs Encoding Lumazine Synthase and Riboflavin Synthase 61
4.1 ABSTRACT 62
4.2 INTRODUCTION 63
4.3 MATERIALS AND METHODS 66
4.3.1 Plant materials 66
4.3.2 RNA isolation and cDNA synthesis 66
4.3.3 Cloning of cDNA encoding lumazine synthase and riboflavin synthase 66
4.3.4 Sequence analysis 67
4.3.5 Real-time PCR 68
4.3.6 Riboflavin extraction and analysis 68
4.4 RESULTS 70
4.4.1 Cloning of LS and RS from M. charantia 70
4.4.2 Sequence analyses of McLS and McRS 71
4.4.3 Expression levels of McLS and McRS in different organs of M. charantia 75
4.4.4 Expression levels of McLS and McRS during fruit maturation in M. charantia 78
4.4.5 Analysis of riboflavin content in different organs of M. charantia 78
4.4.6 Analysis of riboflavin content during fruit maturation in M. charantia 80
4.5 DICUSSION 81
CHAPTER V. Co-ordination Overexpression of Momordica charantia’s Lumazine Synthase and Riboflavin Synthase by 2 Bicistronic Systems Involving IRES and 2A Sequences in Transgenic Tobacco 83
5.1 ABSTRACT 84
5.2 INTRODUCTION 85
5.3 MATERIALS AND METHODS 87
5.3.1 Plasmid construction 87
5.3.2 Tobacco transformation 90
5.3.3 Confirmation of the presence of transgenes in tobacco 90
5.3.4 RNA isolation and cDNA synthesis 91
5.3.5 Real-time PCR 91
5.4 RESULTS 93
5.4.1 Establishment of transgenic tobacco lines 93
5.4.2 Expression levels of McLS, McRS, LIR, and LAR in transgenic tobacco leaves 95
5.5 DISCUSSION 98
CHAPTER VI. Conclusion 99
REFERENCES 103
KOREAN ABSTRACT 114
ACKNOWLEDGMENTS 116

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