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- 저자 : 셀밤 (검색결과 2 건)
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한반도자생 염생식물의 환경저항성 유전자 분석 Exploration of Abiotic Stress Tolerance Genes from Transcriptome of the Korean Halophytes 의생명과학과 셀 밤 지 도 교 수 이 재 헌 지난 몇 십 년 동안 지구온난화와 도시화에 의해 환경 매개 변수는 빠르게 변화하고 있다. 그 중 염분 스트레스는 세계적으로 식물 생장과 발달에 심각하게 영향을 미치고 있다. 여러 극한생물(extremophytes)은 여러 스트레스에 대한 내성 기능에 관련된 유망 후보 유전자를 분리하는데 이용되어 왔다. 본 연구에서는 한반도의 해변에서 자생하는 두 염생식물(halophytes)인, 나문재 (Suaeda asparagoides) 및 갯무 (Raphanus sativus)로부터 환경저항성 유전자를 클로닝하여 그 유용성을 검증하기 위하여 수행 되었다. 나문재에서 염분 저항성 유전자를 분리하기 위해 염분을 처리한 잎 조직의 cDNA 라이브러리를 제작하여, 총 1,056개 EST를 무작위로 DNA 염기서열을 분석하였고, 932개 유전자를 얻을 수 있었다. .염기서열 분석 결과 538개 unigene을 찾았고, 각 유전자를 미국 국립생물정보센터(NCBI)에 등록하였다. 80개의 염분 스트레스 관련 유전자들을 선발해 발현 차이를 분석하기 위해 RT-PCR이나 Northern blot 분석을 수행하였고, 그 결과 23개 유전자가 높은 염분 스트레스 조건 하에서 발현이 증가하는 것으로 밝혀졌다. 이들 유전자는 수송, 신호 전달, 전사 인자, 신진 대사 및 스트레스 관련 단백질, 그리고 기능을 알 수 없는 종류의 단백질 등으로 기능적으로 다양했다. 그 중에서 dehydrin (SaDhn)와 RNA 결합 단백질 (SaRBP1) 관련 유전자를 효모(Saccharomyces cerevisiae의)에서 비생물적 스트레스 내성 기능에 대해 추가적인 연구를 진행 한 결과, SaDhn과 SaRBP1 유전자를 과다발현하는 효모는 삼투, 냉동 및 고온 처리에 대하여 높은 스트레스 내성을 보여 주었다. 이 연구는 나문재 SaRBP1와 SaDhn 유전자가 효모에서 여러 비생물적 스트레스 내성을 발휘하는 증거를 나타낸다. SaDhn1와 SaRBP1 유전자 외에 SaTIP1, SaBTF3-1, SaNDPK1, SaRING-H2, SaMHDP1, SaC2H2F1, SaMT1, SaBSP1 유전자 기능을 분석하기 위해 과다발현 형질전환 애기장대를 생산하였다. 또한 SaRBP1 유전자의 다양한 기능 분석을 수행한 결과 대조 식물에 비해 SaRBP1 과다발현에 의해 가뭄 및 염분 스트레스에 대한 내성이 증가하지만, 발아가 지연되는 것을 알 수 있었다. 갯무 cDNA 라이브러리를 제작해 스트레스 관련 RsMDP1 및 RsERF1 유전자 기능을 분석하였다. RsERF1 (R. sativus ethylene responsive transcription factor 1) 유전자는 AP2 DNA 결합 도메인 (DBD)과 전사인자 (TF)를 암호화 한다. RsERF1 재조합 단백질은 GCC 또는 DRE cis-acting DNA element에 특이적으로 결합하였다. RsERF1을 GAL4 DBD과 융합했을 때 효모에서 전사활성을 보였다. 이러한 결과로부터 RsERF1는 특정 DNA 결합 친화력이 있으며 자가 전사활성 기능을 하는 Transcription Factor(TF)라는 것을 알 수 있다. 추가적으로 과다발현 형질전환 식물에서 비생물적 스트레스 반응과 관련된 실험이 수행되었다. RsERF1 과다발현 형질전환 애기장대는 마니톨이나 염분이 첨가된 배지에서 대조 식물보다 성장이 좋았고, 염분 스트레스 조건 하에서 발아율이 높을 것을 알 수 있었다. 토양 조건에서도 과다발현 애기장대는 염분 또는 가뭄 스트레스에 저항성이 높은 것을 알 수 있었다. 결론적으로, 이 연구는 세계 최초로 한반도에서 자생하는 염생식물인, 나문재와 갯무에서 환경저항성 유전자를 분석하였다는데 의의가 크며, 나문재 및 갯무에서 분리된 스트레스 저항성 관련 유전자 정보를 통하여 형질전환체를 생산 함으로써, 간척지, 사막, 쓰레기 매립지 등을 녹화 하거나 경작지로 사용하는데 중요한 유전자원으로 이용 될 것으로 기대된다. 주요어 : Extremophytes, 나문재(Suaeda asparagoides), 갯무 (Raphanus sativus), dehydrin, RNA 결합 단백질 (SaRBP1), R. sativus ethylene responsive transcription factor 1, Transcription Factor, 염분 스트레스, 비생물적 스트레스, 가뭄 스트레스에
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