ABA 신호전달에 관여하는 새로운 유전자들의 분리 및 기능분석 = Indentification and functional characterization of CRK28/29 gene related ABA signaling pathway in Arabidopsis thaliana

국문 초록 (Abstract)

ABA 신호전달에 관여하는 새로운 유전자들의 분리 및 기능분석


식물생명공학과 이지연
지도교수 남재성

식물세포는 외부로부터의 자극을 다양하게 받으며 그 자극에 인지하는 거대한 네트워크를 가지고 있다. 애기장대에서 예를 들면 400여개 이상의 membrane에 결합된 receptor-like protein kinases(RLKs)가 있다. RLK는 식물발달과정과 생물학적 스트레스, 비생물학적 스트레스를 조절하는 신호전달 구성요소이며 병원체에 대한 방어와 자가세포사멸 조절의 중요한 역할을 하는 것으로 추측된다. 그러나 아직까지 기능적으로 많이 밝혀지지 않은 상태이다. 애기장대에서 RLK는 extracellular domain에 cystein-rich repeats를 가지고 있으며, cysteine-rich RLKs(CRKs)는 병원균 공격에 의해 유전자 발현이 유도되어 식물방어반응의 가능성을 제시하고 있다. 본 연구에서도 ABA를 공급한 배지에서 CRK28/29유전자가 없으면 발아가 억제되는 것을 확인하였다. 일반적으로 ABA는 종자의 발아를 억제하므로, 야생형의 CRK28/29유전자는 ABA 신호전달에 음성적인 조절자(negative regulator)로 기능을 함으로써 종자의 발아가 정상적으로 이루어지게 하는 것으로 생각된다. 또한 CRK29과 CRK28 유전자는 생물적/비생물적 스트레스에 의해 급격하게 발현이 유도되므로 병저항성과의 관련성을 조사하였다. Type III secretion system(T3SS)로 특이적으로 비병원성 인자인 AvrRpm1과 AvrRpt2를 기주식물체로 운반하는 비병원성 균주인 Pst DC300( avrRpm1)과 Pst DC300(avrRpt2)로 박테리아 생장과 Hypersensitive Response(HR)테스트에는 CRK28/29유전자 결함이 된 돌연변이체들은 야생형에 비교해서 저항성에 차이가 크게 없는 것으로 확인되었다. 그러나 병원성 균주인 Pst DC3000 감염에 대한 면역반응에서는 CRK28/29 돌연변이체들에서 Pst DC3000의 생장이 약 10 배 정도 억제되는 저항성의 증가가 확인되었다. 이러한 결과는 ABA는 병저항성에 관련하는 salicylic acid,(SA)호르몬 작용의 음성적인 조절자(negative regulator)로 기능을 한다는 기존의 연구결과와 상반된다. CRK28/29 돌연변이체들에서의 병저항성 증가는 ABA에 의한 SA 매개로하는 한 병저항성 기작과는 다른 경로로 병저항성에 관여할 것으로 생각된다. 앞으로도 이들 유전자를 연구함으로써 식물체가 생물적인/비생물적인 환경스트레스에 적응하는데 필수적인 기능을 하는 ABA 식물호르몬의 신호전달 과정을 이해하는데 많은 도움이 될 것으로 생각된다.


주요어 : CRK28/29유전자, ABA, SA, 애기장대, 음성적인 조절자(negative regulator)

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론 1
• Ⅱ. 재료 및 방법 4
• 1. 식물재료 4
• 2. 재배조건 4
• 3. 애기장대의 형질전환 4
• 4. β-glucuronidase 활성 분석 5
• 5. RT-PCR분석 5
• 6. Bacteria growth측정 6
• Ⅲ. 결과 및 고찰 8
• 1. CRK 유전자의 동정과 CRK유전자 결실 돌연변이체의 특성 8
• 가. 애기장대에서 CRK유전자의 진화적 다양성 8
• 나. 애기장대에서 CRK 돌연변이체들의 분리와 특성 규명 11
• 2. CRK28/29의 abiotic & biotic stress에 대한 반응 13
• 가. CRK29유전자의 abiotic & biotic stress에 의한 유도발현 13
• 나. CRK28/29 돌연변이체의 P.syringae에 대한 저항성 면역반응 16
• 3. ABA에 대한 CRK28/29유전자의 반응 21
• 가. ABA배지에서 CRK28/29유전자의 발아단계의 반응 21
• 나. 생육단계에서 CRK유전자의 발현 25
• Ⅳ. 결 론 28
• 참고문헌 31
• Abstract 34
• ACKNOWLEDGEMENTS 36