자이겐티아는 식물 고유 단백질로써, 식물체 내에서 광주기적 개화조절이나 생체시계 조절 등에 중요한 역할을 수행한다. 또한, 자이겐티아는 제초제 중 하나인 파라쿼트에 대한 저항성에도 관여한다고 알려져 있다. 그러나 어떻게 자이겐티아가 이러한 기능을 가지는 지는 현재까지 알려진 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 자이겐티아가 보이는 제초제 저항성과 그 기작에 대해 알아보았으며 ...
자이겐티아는 식물 고유 단백질로써, 식물체 내에서 광주기적 개화조절이나 생체시계 조절 등에 중요한 역할을 수행한다. 또한, 자이겐티아는 제초제 중 하나인 파라쿼트에 대한 저항성에도 관여한다고 알려져 있다. 그러나 어떻게 자이겐티아가 이러한 기능을 가지는 지는 현재까지 알려진 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 자이겐티아가 보이는 제초제 저항성과 그 기작에 대해 알아보았으며 CRISPR/Cas9유전자 편집 기술을 이용하여 형질전환 GI 돌연변이 토마토를 제작하고자 하였다. 먼저, 애기장대 자이겐티아 돌연변이체는 세포막을 파괴하는 작용기작을 지니는 파라쿼트와 부타페나실에 교차 저항성을 보였다. 이 때, 제초제에 의해 유도 된 과산화물음이온 및 과산화수소를 포함하는 활성산소 또한 자이겐티아 돌연변이체에서 줄어드는 것을 볼 수 있었다. 또한 항산화 효소와 그 항산화 유전자의 전사 활성이 자이겐티아 돌연변이체에서 증가하는 것 또한 관찰할 수 있었다. 따라서 자이겐티아가 애기장대에서 음성 조절자로써 제초제 내성에 관여함을 알 수 있었으며, 이 형질은 CRISPR/Cas9 게놈 편집을 통해 토마토에 도입되었다. 편집에 의해 다양한 돌연변이를 갖는 형질 전환 토마토 식물 4 개체가 다른 제초제 내성을 보였으며, 자이겐티아가 애기 장대와 토마토 둘 다에서 제초제 내성을 부정적으로 조절한다는 것을 보여 주었다.
자이겐티아는 식물 고유 단백질로써, 식물체 내에서 광주기적 개화조절이나 생체시계 조절 등에 중요한 역할을 수행한다. 또한, 자이겐티아는 제초제 중 하나인 파라쿼트에 대한 저항성에도 관여한다고 알려져 있다. 그러나 어떻게 자이겐티아가 이러한 기능을 가지는 지는 현재까지 알려진 바가 없다. 따라서 본 연구에서는 자이겐티아가 보이는 제초제 저항성과 그 기작에 대해 알아보았으며 CRISPR/Cas9 유전자 편집 기술을 이용하여 형질전환 GI 돌연변이 토마토를 제작하고자 하였다. 먼저, 애기장대 자이겐티아 돌연변이체는 세포막을 파괴하는 작용기작을 지니는 파라쿼트와 부타페나실에 교차 저항성을 보였다. 이 때, 제초제에 의해 유도 된 과산화물음이온 및 과산화수소를 포함하는 활성산소 또한 자이겐티아 돌연변이체에서 줄어드는 것을 볼 수 있었다. 또한 항산화 효소와 그 항산화 유전자의 전사 활성이 자이겐티아 돌연변이체에서 증가하는 것 또한 관찰할 수 있었다. 따라서 자이겐티아가 애기장대에서 음성 조절자로써 제초제 내성에 관여함을 알 수 있었으며, 이 형질은 CRISPR/Cas9 게놈 편집을 통해 토마토에 도입되었다. 편집에 의해 다양한 돌연변이를 갖는 형질 전환 토마토 식물 4 개체가 다른 제초제 내성을 보였으며, 자이겐티아가 애기 장대와 토마토 둘 다에서 제초제 내성을 부정적으로 조절한다는 것을 보여 주었다.
A plant-specific protein GIGANTEA (GI) plays an important role in plant regulation of photoperiod flowering and regulation of the biological clock. GI is also known to be negatively involved in resistance to paraquat, one of the herbicides. However, molecular mechanisms still remain how absence of G...
A plant-specific protein GIGANTEA (GI) plays an important role in plant regulation of photoperiod flowering and regulation of the biological clock. GI is also known to be negatively involved in resistance to paraquat, one of the herbicides. However, molecular mechanisms still remain how absence of GI in plants earns paraquat tolerance. The aim of this study is to investigate the molecular evidence of herbicide tolerance in Arabidopsis gi mutants and furthermore, to generate the transgenic GI tomato plants using CRISPR/Cas9 genome editing. First, Arabidopsis gi mutants displayed cross-tolerance to paraquat and butafenacil which are herbicides involved in cell membrane destruction as a mode of action. Reactive oxygen species including hydrogen peroxide and superoxide radicles induced by these herbicides reduced in gi mutants compared to wild type. In addition, activity of antioxidant enzymes and their transcripts enhanced in gi mutants. Thus, GI plays as a negative regulator in herbicide tolerance in Arabidopsis, and this trait was introduced to generate transgenic tomato plants by CRISPR/Cas9 genome editing. Four lines of transgenic tomato plants having various mutations by editing showed different herbicide tolerance, indicating that GI negatively regulates herbicide tolerance in both Arabidopsis and tomato.
A plant-specific protein GIGANTEA (GI) plays an important role in plant regulation of photoperiod flowering and regulation of the biological clock. GI is also known to be negatively involved in resistance to paraquat, one of the herbicides. However, molecular mechanisms still remain how absence of GI in plants earns paraquat tolerance. The aim of this study is to investigate the molecular evidence of herbicide tolerance in Arabidopsis gi mutants and furthermore, to generate the transgenic GI tomato plants using CRISPR/Cas9 genome editing. First, Arabidopsis gi mutants displayed cross-tolerance to paraquat and butafenacil which are herbicides involved in cell membrane destruction as a mode of action. Reactive oxygen species including hydrogen peroxide and superoxide radicles induced by these herbicides reduced in gi mutants compared to wild type. In addition, activity of antioxidant enzymes and their transcripts enhanced in gi mutants. Thus, GI plays as a negative regulator in herbicide tolerance in Arabidopsis, and this trait was introduced to generate transgenic tomato plants by CRISPR/Cas9 genome editing. Four lines of transgenic tomato plants having various mutations by editing showed different herbicide tolerance, indicating that GI negatively regulates herbicide tolerance in both Arabidopsis and tomato.
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