형질발현

발현이라고도 한다. 위에 있는 정보가 실제로 생체 내에서 번역되어 기능적으로서 발현되는 것을 말한다. DNA상의 는 RNA 폴리머라아제에 의해 에 전사하고 으로 번역한다. 다만, 식물과 같은 에서는 DNA에서 전사된 1차 RNA 전사체가 스프라이싱에 의해 개재배열을 제거하고 여기에 모자구조나 폴리A 미부()가 붙어 성숙한 mRNA로 가공되는 경우가 많다는 점에서 의 전사와는 큰 차이가 있다. 각 의 전사는 DNA의 구조나 세포내에 존재하는 다른 인자에 의해 억제되고 있다.

최근 식물의 유전자에 있어서도 이 전사 억제에 대한 연구가 급속히 진전하고 있으며, 조직특이적 전사억제나 광특이적 전사억제가 현재까지 알려져 있다. 예를 들면, 리블로오스 이인산 카르복실시라아제(ribulose bisphosphate carboxylase, RuBisCO)의 서브유니트 유전자의 상류부분의 염기배양은 광에 의해 유전자의 전사 억제를 유도하고 있음이 밝혀지고 있다. 또, 전사 억제에 관련하는 구조로서 촉진적으로 작용하는 배열이나 억제적으로 작용하는 배열(사이렌서)의 존재도 알려져 있다.

또한, 세포내에 존재하는 단백질 등도 DNA와 결합하게 되면 전사 억제에 관계될 가능성을 지적하고 있다. 을 할 때 그 형질 발현을 아미노산이나 단백질 등 물질 그 자체를 항체나 활성을 통해 확인하는 경우와 그 기능으로 확인하는 경우가 있다. 예를 들면, 에 있어 로 사용하는 아세틸기 유전자(CAT)는 그 생산물을 나타낸다면 형질발현을 확인할 수 있다. 또, 유전자(NPT Ⅱ)의 경우도 내성으로 형질발현을 확인할 수 있다.

그런데, 유전자를 도입할 때 그 유전자가 백터에 의해 도입되는 세포에서 발현하는 경우와 실제로 게놈에 삽입된 후에 발현되는 경우가 있다. 전자를 일과성(transient)발현이라 하여 유전자 도입의 성공여부를 초기 단계에서 판단할 때에 사용된다. 게놈 상에 유전자가 있는 경우는 안정한(stable)발현으로서 식물에서 형질발현이 나타난다. 에 유전자를 도입한 경우 도입처리 직후에 그 발현이 나타나면 을 확인한 것이 되고, 캘러스나 재분화 개체에서 발현을 보는 경우는 안정한 발현을 확인하는 셈이 된다.

현재의 기술로는 유전자를 도입한 경우, 도입하는 유전자가 도입되는 염색체상의 위치나 유전자 수를 제어한다는 것은 곤란하다. 그 때문에 유전자가 염색체상의 어떤 위치에 도입되는가에 따라 그 발현이 영향을 받거나 다른 유전자의 정상적인 발현을 방해할 가능성도 있게 된다. 또, 형질전환한 개체간에서 도입된 유전자의 발현량에도 차이가 있는 것으로 알려져 있다. 더욱이, 자가 증식이나 교배에 의한 과정을 거치더라도 형질발현이 나타나는 경우는 안정한 전달을 했다고 판단할 수 있다.

표지유전자인 카나마이신 저항성 유전자에 대해 얻어낸 예에 의하면 재생 식물체는 염성으로 나타나고, 자가 수분에 의해 종자를 얻어낼 수 있다. 이 종자를 카나마이신이 들어있는 배지에서 발아시켰을 때에도 도입된 유전자는 Mendel의 법칙에 따라 유전한다는 것이 뚜렷하게 밝혀졌다. 그러나 도입된 유전자의 발현과 마찬가지로 외래유전자의 안정성과 전달성에 있어서는 형질전체 사이에 차이가 나타났다.