애기장대에서 스트레스 반응 MAPK 신호전달체계에 의해 조절되는 proline의 가뭄 내성 = Proline regulated by the stress-responsive MAPK cascade contributes to drought tolerance of Arabidopsis.

국문 초록 (Abstract)

MAPK 신호전달체계는 세포 내 신호 전달에 있어 중심적인 역할을 한다. 모든 진핵생물에 존재하며 다양한 생물학적 스트레스와 비생물학적 스트레스에 의해서 활성화된다. 본 연구에서는 비생물학적 스트레스에 관련하여 애기장대의 proline 대사에 스트레스 반응 MAPK 신호전달체계가 어떠한 관여를 하는지 확인하고자, proline 함량 측정과 proline 대사과정에 관여하는 P5CR, OAT, PDH, P5CDH 유전자들의 발현량을 dexamethasone (DEX) 처리 후 GVG-NtMEK2DD, GVG-NtMEK2DD/mpk3 그리고 GVG-NtMEK2DD/mpk6에서 확인하였다. P5CR, OAT, PDH, P5CDH 유전자의 발현과 proline 함량은 GVG-NtMEK2DD 과발현 형질전환체에서 빠르게 유도되는 것을 확인할 수 있었다. 그에 비해 GVG-NtMEK2DD/mpk3 그리고 GVG-NtMEK2DD/mpk6 돌연변이 식물체에서는 억제되었다. 더 나아가 애기장대에서 스트레스 반응 MAPK 신호전달체계와 proline의 연관성을 확인하고자 mpk3와 mpk6 돌연변이체에서 가뭄 스트레스를 처리를 실시하였다. 그 결과, mpk3와 mpk6 돌연변이체에서 WT 식물체보다 감수성의 표현형을 확인하였다. 또한, proline 함량이 mpk3와 mpk6 돌연변이체에서 WT 식물체보다 감소하는 것을 확인하였다. 가뭄 스트레스 처리 후 proline 생합성 유전자 P5CS1, P5CS2, P5CR, OAT 및 분해에 관여하는 P5CDH 발현은 mpk3와 mpk6 돌연변이체보다 WT 식물체에서 증가하였다. 반면, proline 분해에 관여하는 유전자 PDH의 발현은 억제되었다. 가뭄 스트레스 처리 후 mpk3와 mpk6 돌연변이체에서 나타나는 감수성 표현형은 외생적 proline 처리를 통해 회복되는 것을 확인하였다. 따라서 가뭄 스트레스에서 애기장대의 proline 합성에 MPK3와 MPK6가 필요함을 확인하였고, 스트레스 반응 MPK3/MPK6 신호전달체계는 proline 대사 관련 유전자들의 전사 수준을 조절하고 있음을 확인하였다.

목차 (Table of Contents)

• 초록 1
• 서언 3
• 재료 및 방법 6
• 1. Plant materials and growth conditions 6
• 2. Osmotic stress and drought stress treatments 6
• 3. Exogenous proline treatment 7
• 4. Seed germination and cotyledon greening assay 7
• 5. Relative Soil Water Contents (SWC) and Relative
• Leaf Water Contents (LWC) measurement 7
• 6. Reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) and quantitative real-time polymerase chain reaction (qRT-PCR) 8
• 7. Proline extract 9
• 결과 및 고찰 11
• 1. GVG-NtMEK2DD과발현 형질전환체, GVG-NtMEK2DD/mpk3 그리고 GVG-NtMEK2DD/mpk6 돌연변이체의 proline 함량과 유전자 발현 분석 11
• 2. WT, mpk3와 mpk6의 종자 발아율 및 자엽 생장률 분석 15
• 3. 가뭄 스트레스 조건에서 WT, mpk3와 mpk6의 표현형, 토양과 잎 수분 함량 분석 19
• 4. WT, mpk3와 mpk6 식물체에 가뭄 스트레스 처리 후 proline함량 측정 및 proline 대사 관련 유전자 발현 분석 23
• 5. WT, mpk3와 mpk6 식물체에 가뭄 스트레스 처리 후 비생물학적 스트레스 관련 유전자 발현 분석 27
• 6. 외생적인 proline 처리 시 mpk3와 mpk6의 가뭄 내성 및 수분 함량 증가 30
• 7. 참고문헌 34
• 8. 영문초록 38