<h1>서 론</h1><p>배추과(Brassicaceae) 식물은 350 개의 속, 13 개의 과로 구분되며, 약 3,200여종이 포함되어 있는 것으로 알려져 있다. 배추과에 속하는 양배추류(Brassica oleracea) 는 양배추(B. oleracea var. capitat), 브로콜리 (B. oleracea var. italica), 케일(B. oleracea var. acephala), 콜라비(B. oleracea var. gongylodes), 콜리플라워(B. oleracea var. botrytis), 방울양배추(B. oleracea var. gemmifera) 등 다양한 경제적 작물을 포함한다. 양배추는 전 세계적으로 식용되고 있는 작물로써 시장규모가 매우 크며, 재배면적 기준으로 세계 4 대 채소 작물로 구분될 만큼 주요 작물에 속한다. 영양학적 관점에서의 양배추는 칼슘, 칼륨, 마그네슘 등 다양한 미네랄과 비타민 (A, B1, B2,C) 및 엽산을 상당량 함유하고 있다. 또한 식물 화학물질과 항체, 효소 및 호르몬을 생성하는데 필요한 필수 아미노산의 일종인 라이신(lysine)을 함유하고 있어 영양가치가 높다. 특히 항암작용에 효과가 있는 글루코시놀레이트(glucosinolates, GSLs)를 많이 함유하고 있어 최근 암을 예방하는 대표적인 식품으로도 자리매김을 하고 있다.</p><p>글루코시놀레이트는 질소와 황을 함유하는 이차대사산물로 현재까지 약 200 종류 이상이 알려져 있으며, 이 중 30 여종의 생리 활성 기능이 알려져 있다. 글루코시놀레이트는 전구체인 L-amino acid (methionine, tryptophan, phenylalanine) 종류에 따라 각각 aliphatic, indoly1, aromatic GSLs로 구분된다. 글루코시놀레이트는 화학적으로 안정된 상태로 존재하지만 식물 조직이 손상을 받으면 myrosinase에 의해 가수분해되어 불안정한 thiohrdroxamate- O-sulfonate 를 형성하고, isothiocynates, oxazoldine-2-thiones, indole-3-cabinol, nitriles, epithionitrile, thiocynates 등과 같은 안정된 물질로 전환된다. 특히 isothiocyanate 는 세포 자멸과 세포주기 억제 기작을 통하여 방광암, 대장암, 폐암 등 항암효과가 뛰어나다고 보고되었다. 글루코시놀레이트는 glucuronyl transferase, glutathione-S-transferase 등 phase Ⅱ detoxification 효소의 활성을 유도함으로써 항암 작용을 활성화하는 것으로도 알려져 있다. 또한 강한 항균, 살충 작용과같은 생체 방어 반응에 관여하는 기능 또한 보고되어 왔다.</p><p>식물의 이차대사산물은 세포가 영양분 고갈, 환경 변화, 미생물에 의한 오염과 같은 스트레스를 받을 때 식물체 내에 축적된다.메틸자스모네이트(MeJA)는 식물세포내에 이차대사산물의 생성을 촉진시키는 대표적인 elicitor로서, 식물 세포 발달과정에 있어 종자 발달, 뿌리 생장, 과일 숙성과 노화를 조절하며, 외부 스트레스 자극에 의한 방어 기작을 유도하는 신호전달 물질로 잘 알려져 있다. 최근에 MeJA 를 elicitor로 처리하여 다양한 이차대사산물의 합성 및 생산을 효율화 한 연구들이 다양하게 보고되고 있다. MeJA 를 처리한 결과 주목의 paclitaxel 합성이 촉진되었고, 인삼 부정근의 ginsenoside 및 더덕 모상근의 사포닌 함량이 증가하였다. Elicitation은 목적하는 성분 함량을 식물체내에서 증대시키기 위한 방법으로서 인간의 질병 예방과 건강유지에 중요한 기능성 물질을 대상으로 주로 적용되어 왔다. 최근에는 이런 점에 초점을 맞춰 생산 위주의 재배 환경 조절보다는 이차대사산물의 생합성을 증대시키는 재배환경을 제공하여 작물의 기능성 물질 함량을 증가시키 연구 또한 활발히 진행되고 있다.</p><p>Next Generation Sequencing (NGS)은 전통적인 염기서열 분석 방법에 비해 빠르고 저렴한 비용으로 대용량의 단편 염기서열 데이터를 얻을 수 있는 차세대 염기서열 분석 기술이다. NGS 기법을 응용한 RNA 시퀀싱(High-throughput mRNA sequencing, RNA-seq)은 전사체로부터 얻어진 cDNA 를 시퀀싱 하는 방법으로, 전사체 발현양을 상대적으로 정량화할 수 있어, 유전자의 발현 정도나 각 조건에 따라 특이하게 발현하는 유용 유전자의 발굴에 활용 가능하며, 분석 대상의 reference 유전체 정보가 없어도 유전자 발현 분석이 가능하다. 양배추류는 약 \( 630 \mathrm{~Mb} \) 로 유전체 크기가 측정 되며, \( 85 \% \) 의 유전체를 대표하는 양배추(B. oleracea var. capitata (homozygous line 02-12) 유전체 정보와 \( 488.6 \mathrm{~Mb} \) 의 케일(Rapid cycling B. oleracea line TO1000DH3) 유전체 정보가 보고되었으며, 최근에 3세대 염기서열분석 방법인 Nanopore 기반으로 브로콜리(B.oleracea HDEM) 의 유전체 정보가 보고되어 총 3개의 reference 유전체 정보가 존재한다. 이 풍부한 reference 정보 기반으로 양배추 기관별(잎, 뿌리, 꽃), 고온스트레스, CMS, 검은썩음병 및 위황병 저항성 관련 등 비교적 많은 형질에 대한 전사체 연구가 보고되어 왔다. 글루코시놀레이트 생합성 관련해서는 브로콜리의 꽃봉우리의 발달단계 별, 종자 및 새싹에서의 글루코시놀레이트 성분과 함량 관련된 전사체 분석 연구가 수행되어, 브로콜리 종자와 새싹으로부터 25개의 글루코시놀레이트 생합성 관련 유전자가 선발되어 종자보다 발아 후 새싹에서 발현양이 증가되는 것을 보고하였다. 특히 알리패틱 글루코시놀레이트 분해와 관련된 myrosinase2(TGG2) 의 발현양이 늙은 잎 보다 어린 잎에서 약 20 ~ 130 배 많아 글루코시놀레이트 breakdown product 함량이 종자 발아 및 어린 잎 발달 단계에 중요한 작용을 하는 것으로 보고되었다. 또한 브로콜리 꽃봉우리 발단단계에서 glucoraphanin 합성과 관련된 10개 유전자(CYP79F1, MAM1, MAM3, St5b-2, \(\mathrm {FMO}_\mathrm {GS-OX1}\), MY, AOP2, ESP 및 ESM1)의 발현 비교 분석을 통해 CYP79F1 유전자가 유일하게 다른 기관에서는 발현되지 않으며 어린 꽃눈에서만 발현이 증가되는 것을 확인하여 이 유전자가 화서의 sulforaphane 생성에 중요한 역할을 할 것으로 보고하였다). 하지만, 현재까지 elicitor 처리에 따른 양배추의 글루코시놀레이트 함량 변화와 글루코시놀레이트 함량 변화에 따른 전사체 발현 변화 관련 분석은 아직 보고되지 않았다.</p><p>본 연구에서는 유전체 정보와 유전 분석 정보가 풍부한 B. oleracea의 국제 표준 유전 집단 양친 계통인 TO1000DH3 (B. oleracea var. acephala)와 Early big (Brassica oleracea var. italica Plenck)의 유묘를 대상으로 elicitor로서 MeJA 처리에 따른 글루코시놀레이트 함량 변화를 분석하고, elicitor 처리로 인한 글루코시놀레이트 성분의 함량 변화에 따른 전사체 발현을 비교 분석을 수행하였다. 이로부터 양배추류 식물체 내 글루코시놀레이트 생합성 유전 기작과 함량 증가와 관련된 유전자를 발굴하고자 하였다. 본 연구 결과는 사람에게 유용한 기능성 물질인 글루코시놀레이트 성분의 함량이 증대된 양배추 소재 개발을 위한 기초 자료로 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.</p>
배추과에 속하고 양배추, 브로콜리, 케일 등 다양한 경제적 작물을 포함하는 종류는 과일류이지?
NO