담배에서 MAPK cascade에 의해 매개되는 병 저항성 유전자 분리 = Isolation of defense genes mediated by mitogen-activated protein kinase cascade in tobacco
저자
발행사항
광주: 전남대학교 대학원, 2008
학위논문사항
학위논문(석사)-- 전남대학교 대학원 일반대학원 식물생명공학과 2008. 2
발행연도
2008
작성언어
영어
주제어
DDC
581.3 판사항(22)
발행국(도시)
광주
기타서명
Isolation of defense genes mediated by mitogen-activated protein kinase cascade in tobacco
형태사항
41 p: 삽도; 26 cm.
일반주기명
소장기관
Expression of NtNEK2DD, a constitutively active mutant of NtMEK2, activates endogenous SIPK and WIPK and leads to HR-like cell death, demonstrating that the NtMEK2-SIPK/WIPK cascade controls defense responses in tobacco. However, little is known about the downstream target substrates or defense-related genes that are regulated by NtMEK2-SIPK/WIPK cascade. To isolate the downstream effectors mediated by the NtMEK2-SIPK/WIPK cascade, I performed ACP?based differential display RT-PCR using RNA extracted from NtNEK2DD transgenic tobacco plants. Using this system, several groups of defense genes, including arginine decarboxylase gene (ADC), pepsin A, universal stress protein (USP), monoterpene synthase 2 (MTS2), ubiquitin-protein ligase, and biotic cell death-associated protein gene were cloned. Among them, the arginine decarboxylase (ADC) gene which is a key enzyme in plant polyamine biosynthesis has been characterized. To understand the roles of pathogen-responsive MAPK cascade in regulating the biosynthesis of polyamine, I monitored expression levels of genes involved in polyamine biosynthesis such as arginine decarboxylase(ADC), ornithine decarboxylase(ODC), spermidine synthase(SPDS), polyamine oxidase(PAO), methylputrescine oxidase1(MPO1), methylputrescine oxidase2 (MPO2) and polyamine level in both NtNEK2DD and NtMEK2KR transgenic tobacco plants. As compared with the NtMEK2KR plants, the NtMEK2DD transgenic plants exhibited a significant increase in ADC, ODC, MPO1 transcript levels and putrescine and spermine content after SIPK/WIPK activation. These results suggest that novel defense genes mediated by the NtMEK2-SIPK/WIPK are isolated using ACP-based DDRT-PCR. In addition, NtMEK2-SIPK/WIPK cascade regulates polyamine synthesis, especially putresine synthesis, through transcriptional regulation of the biosynthetic genes in tobacco.
더보기NtMEK2 유전자가 지속적으로 활성화된 돌연변이체인 NtMEK2DD의 발현은 SIPK와 WIPK를 활성화 시켜 주므로 해서 HR-like cell death반응을 야기하는 것으로 알려져 있다. 이것은 NtMEK2-SIPK/WIPK cascade가 담배에서 방어 반응을 조절하고 있음을 나타낸다. 그러나 NtMEK2-SIPK/WIPK cascade에 의해서 조절되어지는 downstream target substrates나 defense와 관련된 유전자들에 대한 연구는 아직 미비한 상태이다. 우리는 NtMEK2-SIPK/WIPK cascade에 매개되는 downstream effectors를 분리하기 위하여 NtMEK2DD 형질전환 식물체에서 RNA를 정제하여 ACP에 기초한 DDRT-PCR을 수행하였다. 우리는 이 시스템을 이용하여 ADC, USP, MTS2, ubiquitin-protein ligase, biotic cell death-associated protein 등과 같은 몇몇의 유전자들을 클로닝하였다. 이들 중에서 식물에서 폴리아민 생합성 과정에 관련된 효소인 Arginine decarboxylase (ADC) 유전자에 대한 특성을 분석하였다. 병원균에 반응하는 MAPK cascade가 폴리아민 생합성을 어떻게 조절하는지 알아보기 위해서 NtMEK2DD와 NtMEK2KR 식물체에서 폴리아민 생합성 관련 유전자인 ADC, ODC, SPDS, PAO, MPO1, MPO2의 발현 양상을 확인하였다. 또한 폴리아민 양도 확인하였다. 그 결과 NtMEK2KR에 비해서 SIPK/WIPK이 활성화된 후 NtMEK2DD 식물체에서 ADC, ODC, MPO1의 발현이 증가되었다. 또한 putrescine, spermine 양도 증가하였다. 이러한 결과들은 ACP에 기초한 DDRT-PCR 방법을 이용하여 NtMEK2-SIPK/WIPK cascade에 의해 매개되는 novel defense 유전자들을 분리하였음을 의미한다. 또한, 담배에서 NtMEK2-SIPK/WIPK cascade에 의해서 폴리아민 생합성 유전자들이 전사적으로 조절됨으로써 폴리아민 중에서도 putrecsine 생합성을 조절함을 확인하였다.
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