| 초록 |
□ 연구개요 화분의 발아와 화분관 성장은 고온과 가뭄과 같은 환경 스트레스에 매우 취약하다는 사실은 잘 알려진 사실이다. 특히 최근 발표에 따르면 이러한 환경 스트레스는 화분 세포의 소포체 분비 기작을 교란한다고 보고된 바 있다. 본 연구팀은 식물의 발달과 성장에 미치는 소포체 샤페론 유전자들에 관한 특성 연구를 수행하였다. 또한 wheat cultivars와 야생밀에서 고온과 가뭄에 의해 유도되는 소포체 스트레스 반응과 seed yield의 상관관계를 규명하여 환경 저항성 밀 육종의 원천 기술을 확립하고자 하였다. □ 연구 목표대비 연구결과 1. HBP 대사 작용과 소포체 스트레스 상호 관계 규명: 세포의 정상정인 성장과 분화를 위해서 그들의 대사 흐름은 다양한 신호에 따라 정확하게 조절되어야 한다. 탄수화물, 아미노산, 지질 그리고 핵산 등을 포함하는 다양한 대사물질들을 기질로 이용하는 Heosamine Biosynthetic Pathway(HBP)는 세포의 영양 상태를 인지하는 중요한 기능을 규명하였다. 2. CTL1 돌연변이를 억제하는 soh1 돌연변이 특성 규명: map-based cloning을 바탕으로 glycosyltransferase activity를 가지는 효소를 암호하는 SOH1 유전자를 확인하였다. 또한 SOH1 단백질이 골지체로 수송됨을 확인하였다. 이러한 결과는 애기 장대 골지체에서 glycan modification이 세포벽 합성에 중요한 영향을 준다는 것을 시사한다. 3. 소포체 샤페론에 의한 하배축 성장 조절; 본 연구팀은 다양한 소포체 샤페론 돌연변이를 분리하여 교배를 통해 multiple mutant들을 만들었다. 이 가운데 quadruple mutant (crt1 crt2 crt3 cnx1)는 암조건 성장에서 매우 짧은 하배축을 보였다 또한 우리는 quadruple mutant의 하배축의 성장을 회복시켜주는 돌연변이를 분리하였다. map-based cloning 결과는 이 돌연변이는 transcription factor를 암호하는 것으로 확인되었다. 앞으로 연구를 통해 전사인자와 소포체 샤페론에 의한 하배축 성장 조절 기작을 이해하고자 한다. 4. 야생밀 환경 스트레스 저항성 분석을 통한 육종: 국제 옥수수 밀 연구소(CYMMIT)에서 얻은 50여 개의 다른 야생밀(Aegilops tauschii)들에 대한 고온 및 가뭄 조건에서 성장을 비교 분석한다. 이들을 바탕으로 1개체 1계통 육종 방법으로 여러 세대 길러 재조합 자식계(Recombinanat inbred line)을 검사하여 가뭄 및 고온에 강한 형질에 관여하는 유전자들에 정량형질분석(QTL)을 분리하였다. 국산밀의 형질 개선에 필수적인 QTL 분석에서 재조합 자식계 확보를 목표로 하였다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 본 연구가 성공적으로 수행되면 식물의 다양한 자극에 대한 세포벽 성분 및 기능 조절 기작에 대한 이해가 크게 증가되리라고 생각한다. 특히 세포벽 성분 및 기능 조절 기작에 관한 기초연구는 바이오매스를 활용한 재생에너지 기술에 근간이 될 수 있다는 면에서 매우 중요하다. 그러나 진핵세포의 단백질 당화 패턴의 다양성과 내, 외적 변화에 따른 변화와 일관성 결여 등은 이러한 작용에 관한 연구를 매우 어렵게 하였다. 그러나 최근 functional genomics를 포함하는 새로운 연구 방법은 단백질 당화에 의한 생명현상 조절에 관한 새로운 가능성을 제시하고 있다. 포벽 성분 및 기능 조절 기작에 관한 연구결과는 아래와 같은 식물 생명현상에 관한 학문적 성과 및 재생에너지 개발에 필요한 원천기술 개발에 활용 가능하다. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
