<h1>결 론</h1><p>Fox-hunting library를 이용하여 기능유전자를 탐색하는 연구는 일본의 국립이화학연구소에 의해 처음으로 시도되었다. 그들은 애기장대로부터 FL-cDNA를 작성한 후, floral dipping 법에 의해 15,000 개의 FOX line을 육성하였다(http://nazunafox.psc.database,riken.jp). 각각의 애기장대 FOX line들의 Southern blot 분석을 실시한 결과, 평균 2.6 개의 cDNA clone이 포함되어 있었으며, 삽입된 cDNA 크기는 \( 0.3-4.2 \mathrm{~kb} \)의 범위로 그 평균은 약 \( 1.4 \mathrm{~kb} \)이었다. 또한 일본 국립생물연구소 (NIAS)팀으로부터 각기 다른 벼 유래 FL-cDNA 28,000개를 획득하였다. 이중 13,000개의 각기 다른 벼 유래 FL-cDNAs를 사용하여 FOX 애기장대 계통을 육성하였다. 이렇게 육성된 벼유래 FL-cDNA가 도입 된 형질전환 애기장대는 CaMV 35S promoter에 의해 발현이 조절되었고, 또한 육성된 FOX 애기장대 계통 33,000개를 database화 하였다 (http://ricefox.psc.riken.jp/). 그리고 벼 유래 FL-cDNA를 동일한 Nipponbare 품종에 형질 전환 시켜 12,000개의 서로 다른 형질전환 벼를 육성하였다 (Nakamura 등 2007). 각각의 육성 계통에는 도입된 유전자가 평균 1.04개 포함되어 있었으며, 유전자의 평균 크기는 \( 1.66 \mathrm{~kb} \) 이었다. 이들 형질전환체는 기능손실 돌연변이체와 함께 벼 게놈의 기능연구에 큰 공헌을 하고 있다.</p><p>스트레스에 유도되는 유전자의 기능을 해명하기 위하여 transcription factors을 이용 하여 FOX-library를 구축하고 분석하였다 (Fujita 등 2007). 총 43개의 애기장대 유래 transcription factor들의 FL-cDNA를 혼합하여 애기장대에 형질전환한 후, 유전자가 도입된 224 형질전환체를 육성하였다. 선발된 salt 저항성 계통은 고농도의 salt하에서 녹색잎을 유지하였다. 한편 벼 유래 FOX 애기장대 계통들을 이용해서 표현형, 광합성 능력, 형태, 원소 조성, 병해 저항성, 이차대사산물 구성, 환경스트레스 (고염, 고온 UV 및 강광) 내성에 대해 Screening하였다. 표현형변이는 \( 1,297(5 \%) \) 후보 돌연변이는 \( 23,715 \mathrm{T1} \) 벼 우래 FOX 애기 장대 lines로부터 분리하였다. 이들 돌연변이로부터 PCR 분석에 의해 도입한 벼 FL-cDNA를 wild type 애기장대에도입한 결과 같은 표 현 형을 보이는 약 \( 48 \% \) 로 나타났다. 또한 같은 표현형으로 나타나는 벼 유래 FL-cDNA를 벼에 형질전환한 결과 \( 22 \% \) 가 같은 표현형으로 나타났다. 이런 결과는 애기장대 우래 FOX 애기장대 lines에 서도 유사하게 나타났다. 벼 유래 FOX 애기장대 lines에서 pigment가 높은 농도를 가진 계통을 대상으로 PCR 분석에 의해 FL-cDNA 를 분리하고, 염기서열을 분석하여 Blastx을 조사한 결과 Glucan endo-1,3-beta-d-glucosidase, Seed maturation-like protein, Membrane transporter 및 Splicing factor등과 유사성이 높은 유전자군 이었다.</p><p>배추 FOX-hunting system에서 육성된 애기장대의 형질 전환체에서 형태적변이, 생장율, 식물 색, 개화기의 변화, 불임성 등 다양한 표현형 변이가 나타났다. 1) 형태적 돌연변이체는 애기장대 FOX-line에서 약 \( 11.4 \% \) 정도 보여, activation tagging 계통들에서 보여준 \( 2 \% \) 보다 훨씬 높게 나타났다. 표현형 (visible phenotypic)의 변이는 T1세대에서 520개 정도 보였으며, T2세대로 약 285개체 정도가 같은 표현형으로 유지되는 것을 확인할 수 있었다. 이런 현상은 도입된 유전자가 우성 또는 semi-dominant phenotype으로 작용함을 의미한다 (Ichikawa 등 2006). 표현형의 변이체에서 FL-cDNA를 cloning하여 애기장대에 형질전환 시켜 처음과 같은 표현형을 보인 FL-cDNA를 염기서열 분석 및 database로부터 annotation한 결과, 같은 표현형을 보였는데도 불구하고 각기 다른 유전자에 상동성을 보였다. 2) 또한 FOX system의 적용 중의 하나는 스트레스 관련 유전자의 기능을 탐색하는데 있다.</p><p>이와 같이 FOX-hunting system을 이용한 유전자 기능획득 전략의 이점은 1) 완전장 cDNA library는 유전자가 기능할 때에 필요한 전 아미노산이 포함하기 때문에 도입하는 유전자가 본래 가지고 있는 전 기능을 발휘 하는 것이 가능하다. 따라서 통상의 cDNA library와 비교해서 기능발현의 효율이 매우 높으며, 전체 cDNA 단편들이 본래의 개시코든 및 종지코든 정보를 갖추고 있기 때문에 발현을 위해서 단백질 융합화 등의 필요가 없이 단백질 발현 효율이 높다. 2) 각기 다른 수많은 클론을 포함한 library를 식물에 감염시켜도 한 식물체에는 1-2클론밖에 도입되지 않기 때문에 형질전환 식물체에는 각각 다른 클론이 도입되어진다. 따라서 얻어진 형질전환체로부터 표현형 확인 및 cDNA 분석으로 간단하게 정보를 얻을수 있다. 3) 종래의 cDNA library에서는 전체의 mRNA를 cDNA로 합성하기 때문에 발현량이 많은 구조 단백질 유전자군과 통상 발현량이 적은 정보 전달 관련 유전자군 등의 각각의 cDNA 존재비가 발현량에 의해 많이 차이가 있었지만, FOX hunting system의 library에서는 유전자의 발현량에 국한하지 않고 전 클론이 동일한 배합으로 포함될 수 있도록 균일화한다. 4) 완전장 cDNA를 포함한 식물체들을 계통화하지 않고 한번의 screening에 의해 목적하는 변이체를 얻는 것이 가능하다는 점이다. 최근 콩, cassava, poplar 및 Cryptomeria japonica를 포함한 많은 식물체에서 FL-cDNA 클론들이 수집되고 있다 (Nanjo 등 2007; Futamura 등 2008; Taji 등 2008; Umezawa 등 2008). 또한, 지구의 온난화, 사막화에 있어서 고온, 건조 및 염에 강한 식물체를 만들기 위해 유용한 유전자의 탐색이 중요하고 벼 유래 FOX 애기장대 line들에서 고온 및 높은 염의 농도에서 살아남는 돌연변이체를 선발하였다 (Yokotani 등2008; Yokotani 등 2009).</p><p>따라서 FOX-hunting system은 형질전환계가 아직 확립되지 않은 식물종, 재분화율이 매우 낯은 식물종, life cycle이 매우 길어 유전자기능을 분석하기 매우 어려운 식물종 및 식물체가 갖고 있는 특징적인 유전자의 기능 등을 탐색하기 위해 매우 유용한 방법이라고 생각된다.</p>
예전의 cDNA library와 다른 FOX hunting system의 library의 특징은 뭐야?
유전자의 발현량에 국한하지 않고 전 클론이 동일한 배합으로 포함될 수 있도록 균일화