Comparative approach to decipher the molecular basis of pattern-triggered immunity in Brassica rapa pekinensis
저자
발행사항
서울 : 서울대학교 대학원, 2019
학위논문사항
학위논문(석사) -- 서울대학교 대학원 , 식물생산과학부 원예과학전공 , 2019. 8
발행연도
2019
작성언어
영어
주제어
DDC
635 판사항(22)
발행국(도시)
서울
기타서명
배추의 패턴 유발 면역체계의 기반과 기능에 대한 비교 연구
형태사항
xiii, 106 p. : 삽화, 표 ; 26 cm
일반주기명
참고문헌 수록
UCI식별코드
I804:11032-000000158255
소장기관
Chinese cabbage (Brassica rapa ssp. pekinensis) is an important horticultural crop which is particularly popular in Korea. Several bacterial and fungal diseases can significantly impair Chinese cabbage production. Plants rely on their innate immune system to defend themselves against pathogens. The surface-localized pattern-recognition receptors (PRRs) perceive pathogen-associated molecular patterns (PAMPs), such as flagellin, elongation factor Tu or fungal cell wall component chitin, and induce a series of defense responses called pattern-triggered immunity (PTI). PTI efficiently restricts pathogen growth and provide durable broad-spectrum disease resistance. PRRs and PTI signaling have been intensively investigated in the model species Arabidopsis thaliana, however, the comprehensive understanding is scarce in Chinese cabbage.
In order to decipher the molecular basis of PTI in Chinese cabbage, PAMP responsiveness was investigated by assessing typical defense responses. BraNHL10 was identified as a reliable marker gene whose expression was significantly and rapidly induced by several PAMPs. ROS production was rapidly induced upon flg22, elf18 and chitin treatments in Chinese cabbage.
Comparative analysis revealed the presence of putative homologs of Arabidopsis FLS2, EFR and CERK1 in B. rapa genome, and revealed the high similarity between protein sequences of BraPRR and AtPRR. The putative BraFLS2, BraEFR1, BraEFR2 and BraCERK1 were cloned using Golden Gate cloning strategy.
Transient expression of BraFLS2, BraEFRs and BraCERK1 in Nicotiana benthamiana showed all BraPRRs were plasma membrane-localized and BraFLS2 mediated flg22-triggered endocytosis, BraEFR2 mediated elf18-triggered ROS burst and BraCERK1 led to chitin-independent cell death. BraEFR1 expression could not induce ROS burst in N. benthamiana, suggesting that BraEFR1 might not function.
Subsequently, BraFLS2, BraEFR1, BraEFR2 and BraCERK1 were further characterized by functional complementation in Arabidopsis fls2 single mutant or fls2 efr cerk1 triple mutant. The expression of BraFLS2, BraEFR2 and BraCERK1 conferred gain of flg22, elf18 and chitin-responsiveness, respectively, in transgenic lines. Expression of BraFLS2 and BraEFR2 led to flg22 and elf18-induced seedling growth inhibition, respectively, in transgenic BraFLS2 or BraEFR2 expressing lines. Expression of BraFLS2, BraEFR2 and BraCERK1 induced ROS production upon flg22, elf18 and chitin elicitation in transgenic BraPRR expressing lines, respectively. Kinase activity of BraPRRs was also assessed in this study via construction of BraPRR dead kinase versions.
All results indicated that BraFLS2, BraEFR2 and BraCERK1 most likely function as PRRs in Chinese cabbage in a partial kinase-dependent manner.
배추 (Brassica rapa spp. pekinensis)는 중요한 원예 작물의 하나로 국내에서 인기가 많다. 배추의 생산에 있어 가장 큰 피해는 박테리아와 곰팡이로부터 발생하며, 이 때문에 면역체계에 대한 관련 연구가 활발히 일어나고 있다. 식물은 병원체로부터 자신을 보호하기 위해 선천적인 면역계에 의존한다. 세포 표면에 있는 패턴 인식 수용체 (PRR; Pattern-Recognition Receptor)는 flagellin, elongation factor Tu 혹은 곰팡이 세포벽 성분 chitin 같은 병원체 관련 분자 패턴 (PAMP; Pathogen-Associated Molecular Pattern)을 인지하고 패턴 유발 면역 (PTI; Pattern Triggered Immunity)이라고 불리는 일련의 방어 반응을 유도한다. PTI는 병원체의 성장을 효율적으로 억제시키고 내구성이 있는 광범위한 스펙트럼의 질병에 대한 저항성을 제공한다. 모델 식물 애기장대에서 PRR과 PTI에 대해 연구가 집중적으로 되었지만, 배추에서는 포괄적인 연구가 많이 부족하다.
이에 본 연구는 배추의 PTI 분자적 기초를 탐구하기 위해 대표적인 방어반응을 평가함으로 PAMP 대응성을 조사하였다. 우선 신뢰성 있는 마커 유전자 BraNHL10을 발견 및 확인하였다. BraNHL10 은 여러 PAMP에 의해 그 발현이 현저하고 신속하게 유도되었다. ROS 생산은 배추에서 flg22, elf18 및 chitin 처리시 신속하게 유도됨을 확인할 수 있었다.
비교분석 결과 애기장대의 FLS2, EFR, CERK1의 첨가 호몰로그가 B. rapa 게놈에 존재하며, BraPRR과 AtPRR의 단백질 배열이 높은 유사성을 보이는 것으로 나타났다. 그 다음으로 BraFLS2, BraEFR1, BraEFR2 및 BraCERK1를 골든 게이트 클로닝 전략으로 복제한 후Nicotiana benthamiana에서BraFLS2, BraEFR1, BraEFR2 및 BraCERK1의 일시적인 발현을 통해 모든 BraPRRs이 세포막에 정착함을 확인할 수 있었으며, BraFLS2 발현에 따라flg22 처리시 endocytosis가, BraEFR2발현에 따라elf18 처리시 ROS burst가, BraCERK1발현에 따라 chitin처리와 무관한 세포예정사가 유발되었다. BraEFR1의 발현은N. benthamiana에서 ROS burst을 유도하지 않았으므로 BraEFR1은 기능하지 않는 것으로 추정되었다.
이어서 BraFLS2, BraEFR1, BraEFR2 및 BraCERK1이 애기장대 단일 돌연변이 fls2 혹은 트리플 돌연변이 fls2 efr cerk1에서 진행한 기능보완시험을 통해 기능을 재확인하였다. BraFLS2, BraEFR2 및 BraCERK1의 발현은 flg22, elf18 및 chitin에 대한 인식과 관련된 면역 반응을 각각 보완하였다. BraFLS2와BraEFR2의 발현으로 형질전환 식물에서 각각 flg22 및 elf18으로 유도된 묘목 성장 억제를 보였다. BraFLS2, BraEFR2 및 BraCERK1의 발현은 형질전환체에서flg22, elf18 및 chitin 처리시 또 각각 ROS 생산을 유도하였다. 그리고 BraPRR의 kinase 활성이 부여한 기능을 연구하기 위해 BraPRR의 dead kinase 버전을 구축해서 면역 반응을 평가하였다.
이 모든 결과로부터 BraFLS2, BraEFR2 및 BraCERK1이 배추에서 PRR 역할을 담당하고 그들의 기능은 kinase의 활성에 부분적 의지하고 있을 것으로 추정되었다.
서지정보 내보내기(Export)
닫기소장기관 정보
닫기권호소장정보
닫기오류접수
닫기오류 접수 확인
닫기음성서비스 신청
닫기음성서비스 신청 확인
닫기이용약관
닫기학술연구정보서비스 이용약관 (2017년 1월 1일 ~ 현재 적용)
| 주요 개정내역 | 변경 사유 |
|---|---|
| · 개인정보 처리 목적, 항목 및 법적 근거 수정 · 본인대상정보전송요구권 행사 방법 안내 · 개인정보 보호수준 평가 결과 추가 |
|
한국교육학술정보원은 정보주체의 자유와 권리 보호를 위해 「개인정보 보호법」 및 관계 법령이 정한 바를 준수하여, 적법하게 개인정보를 처리하고 안전하게 관리하고 있습니다. 이에 「개인정보 보호법」 제30조에 따라 정보주체에게 개인정보 처리에 관한 절차 및 기준을 안내하고, 이와 관련한 고충을 신속하고 원활하게 처리할 수 있도록 하기 위하여 다음과 같이 개인정보 처리방침을 수립·공개합니다.
목 차
제1조(개인정보의 처리 목적)
제2조(개인정보의 처리 및 보유 기간)
제3조(처리하는 개인정보의 항목)
제4조(개인정보파일 등록 현황)
제5조(개인정보의 제3자 제공)
제6조(개인정보 처리업무의 위탁)
제7조(개인정보의 파기 절차 및 방법)
제8조(정보주체와 법정대리인의 권리·의무 및 그 행사 방법)
제9조(개인정보의 안전성 확보조치)
제10조(개인정보 자동 수집 장치의 설치·운영 및 거부)
제11조(개인정보 보호책임자)
제12조(개인정보의 열람청구를 접수·처리하는 부서)
제13조(정보주체의 권익침해에 대한 구제방법)
제14조(추가적 이용·제공 판단기준)
제15조(개인정보 보호수준 평가 결과)
제16조(개인정보 처리방침의 변경)
제1조(개인정보의 처리 목적)
제2조(개인정보의 처리 및 보유 기간)
5년
(「전자상거래 등에서의 소비자보호에 관한3년
(「전자상거래 등에서의 소비자보호에 관한
제3조(처리하는 개인정보의 항목)
제4조(개인정보파일 등록 현황)
개인정보파일 검색(privacy.go.kr)| 개인정보파일의 명칭 | 수집·이용 근거 | 수집·이용 목적 | 수집·이용 항목 | 보유·이용기간 |
|---|---|---|---|---|
| [학술연구정보 서비스 이용자 가입정보] |
「개인정보 보호법」 제15조 제1항 제4호(계약 이행) |
회원 서비스 운영 |
ID, 비밀번호, 이름, 생년월일, 신분(직업구분), 이메일, 소속분야, 보호자 성명(어린이회원), 보호자 이메일(어린이회원) |
회원탈퇴시 까지 |
| 「전자상거래 등에서의 소비자보호에 관한 법률」 제6조 및 같은 법 시행령 제6조 |
주문 및 결제 처리 |
ID, 비밀번호, 이름, 주소 |
5년 |
제5조(개인정보의 제3자 제공)
제6조(개인정보 처리업무의 위탁)
제7조(개인정보의 파기 절차 및 방법)
제8조(정보주체와 법정대리인의 권리·의무 및 그 행사 방법)
제9조(개인정보의 안전성 확보조치)
제10조(개인정보 자동 수집 장치의 설치·운영 및 거부)
제11조(개인정보 보호책임자)
| 구분 | 담당자 | 연락처 |
|---|---|---|
| KERIS 개인정보 보호책임자 | 정보보호본부 안재호 |
- 이메일 : jinuk@keris.or.kr - 전화번호 : 053-714-0158 - 팩스번호 : 053-714-0195 |
| KERIS 개인정보 보호담당자 | 개인정보보호부 송진욱 | |
| RISS 개인정보 보호책임자 | 교육학술데이터본부 정광훈 |
- 이메일 : giltizen@keris.or.kr - 전화번호 : 053-714-0149 - 팩스번호 : 053-714-0194 |
| RISS 개인정보 보호담당자 | 학술진흥부 길원진 |
제12조(개인정보의 열람청구를 접수·처리하는 부서)
제13조(정보주체의 권익침해에 대한 구제방법)
제14조(추가적인 이용ㆍ제공 판단기준)
제15조(개인정보 보호수준 평가 결과)
제16조(개인정보 처리방침의 변경)
자동로그아웃 안내
닫기인증오류 안내
닫기귀하께서는 휴면계정 전환 후 1년동안 회원정보 수집 및 이용에 대한
재동의를 하지 않으신 관계로 개인정보가 삭제되었습니다.
(참조 : RISS 이용약관 및 개인정보처리방침)
신규회원으로 가입하여 이용 부탁 드리며, 추가 문의는 고객센터로 연락 바랍니다.
- 기존 아이디 재사용 불가
휴면계정 안내
RISS는 [표준개인정보 보호지침]에 따라 2년을 주기로 개인정보 수집·이용에 관하여 (재)동의를 받고 있으며, (재)동의를 하지 않을 경우, 휴면계정으로 전환됩니다.
(※ 휴면계정은 원문이용 및 복사/대출 서비스를 이용할 수 없습니다.)
휴면계정으로 전환된 후 1년간 회원정보 수집·이용에 대한 재동의를 하지 않을 경우, RISS에서 자동탈퇴 및 개인정보가 삭제처리 됩니다.
고객센터 1599-3122
ARS번호+1번(회원가입 및 정보수정)