전 세계적으로 인구증가와 곡물수요량이 증가함에 따라 식량안보가 우리가 처한 큰 문제로 대두되고 있다. 또한, 향후 수십 년 안에 기후 변화로 인해 식물의 생장 환경이 변화할 것으로 예측된다. 지구온난화는 더 심각할 정도로 고온 스트레스를 유발하고 있으며, 그에 따른 결과로 심각한 곡물수량 저하를 초래하고 있다. 지금까지 다양한 스트레스들에 견딜 수 있는 식물을 육성하기 위해 많은 노력들이 있었다. HSP101 유전자는 식물에서 열 저항성발달에 필요한 분자 샤페론으로 잘 알려져 있다. 반면에, ...
전 세계적으로 인구증가와 곡물수요량이 증가함에 따라 식량안보가 우리가 처한 큰 문제로 대두되고 있다. 또한, 향후 수십 년 안에 기후 변화로 인해 식물의 생장 환경이 변화할 것으로 예측된다. 지구온난화는 더 심각할 정도로 고온 스트레스를 유발하고 있으며, 그에 따른 결과로 심각한 곡물수량 저하를 초래하고 있다. 지금까지 다양한 스트레스들에 견딜 수 있는 식물을 육성하기 위해 많은 노력들이 있었다. HSP101 유전자는 식물에서 열 저항성발달에 필요한 분자 샤페론으로 잘 알려져 있다. 반면에, CBF 유전자는 추위에 반응하는 유전자들의 발현을 유도시켜 내동결성을 증가시킨다는 사실이 보고된 바 있다. 본 연구에서는 스트레스 관련 후보유전자들이 애기장대의 영양생장기와 생식생장기에서 내열성을 증가시킬 수 있는가에 대하여 의문을 가졌다. 이를 위해, 우리는 UBQ14 프로모터를 이용하여 HSP101, CBF1, GolS1, NDPK2, YUCCA6 그리고 PRE1 유전자를 상시적으로 과다발현하는 애기장대 형질전환체를 육성하였고, 10일동안 키운 형질전환 애기장대 유묘를 이용하여 고온 저항성 검정을 하였다. 그 결과 HSP101과 CBF1 유전자를 과다발현 시켰을 때 유묘기에서 고온저항성을 증진시키는 것으로 나타났다. 게다가 고온스트레스 조건에서 고온관련 유전자들이 CBF1 과다발현 형질전환체에서 매우 높게 발현한다는 것을 확인하였다. 이러한 결과들은 CBF1이 애기장대에서 고온스트레스에 반응하는 중요한 역할을 하는 것과 더불어 애기장대에 내열성을 가져온다는 것을 제시한다.
전 세계적으로 인구증가와 곡물수요량이 증가함에 따라 식량안보가 우리가 처한 큰 문제로 대두되고 있다. 또한, 향후 수십 년 안에 기후 변화로 인해 식물의 생장 환경이 변화할 것으로 예측된다. 지구온난화는 더 심각할 정도로 고온 스트레스를 유발하고 있으며, 그에 따른 결과로 심각한 곡물수량 저하를 초래하고 있다. 지금까지 다양한 스트레스들에 견딜 수 있는 식물을 육성하기 위해 많은 노력들이 있었다. HSP101 유전자는 식물에서 열 저항성발달에 필요한 분자 샤페론으로 잘 알려져 있다. 반면에, CBF 유전자는 추위에 반응하는 유전자들의 발현을 유도시켜 내동결성을 증가시킨다는 사실이 보고된 바 있다. 본 연구에서는 스트레스 관련 후보유전자들이 애기장대의 영양생장기와 생식생장기에서 내열성을 증가시킬 수 있는가에 대하여 의문을 가졌다. 이를 위해, 우리는 UBQ14 프로모터를 이용하여 HSP101, CBF1, GolS1, NDPK2, YUCCA6 그리고 PRE1 유전자를 상시적으로 과다발현하는 애기장대 형질전환체를 육성하였고, 10일동안 키운 형질전환 애기장대 유묘를 이용하여 고온 저항성 검정을 하였다. 그 결과 HSP101과 CBF1 유전자를 과다발현 시켰을 때 유묘기에서 고온저항성을 증진시키는 것으로 나타났다. 게다가 고온스트레스 조건에서 고온관련 유전자들이 CBF1 과다발현 형질전환체에서 매우 높게 발현한다는 것을 확인하였다. 이러한 결과들은 CBF1이 애기장대에서 고온스트레스에 반응하는 중요한 역할을 하는 것과 더불어 애기장대에 내열성을 가져온다는 것을 제시한다.
As the world population and grain demand have been increasing, the world is confronted with the food security as the most urgent problem. In addition, environments of the plant growth are predicted to be changed due to global climate changes in the coming decades. Global warming has been likely to i...
As the world population and grain demand have been increasing, the world is confronted with the food security as the most urgent problem. In addition, environments of the plant growth are predicted to be changed due to global climate changes in the coming decades. Global warming has been likely to induce high temperature more frequently and severely, resulting in serious yield reduction and thus threatening the security of grain production. There have been significant efforts to improve plant fitness that can withstand various stress conditions. HSP101 is an well-known gene as a molecular chaperone for the development of heat tolerance in plants. On the other hand, there have been reports that overexpression of CBFs (C-repeat-binding factors)/DREB1s (dehydration-responsive element-binding protein1) increases freezing tolerance by inducing expression of cold-responsive genes in Arabidopsis. In this study, we identified whether several abiotic stress responsive candidate genes confer heat tolerance during both vegetative and reproductive stages in Arabidopsis. To this end, we generated the HSP101, CBF1, GolS1, NDPK2, YUCCA6 and PRE1 overexpressing transgenic plant lines using UBQ14 promoter and tested heat stress tolerance in 10-day-old Arabidopsis seedlings. Overexpression of HSP101 and CBF1 increased heat tolerance at the seedling stage. In addition, we found that heat responsive genes were highly expressed in CBF1 overexpressed seedlings under heat stress conditions than in wild-type. These results suggest that CBF1 plays important roles during a heat stress by increasing of heat responsive genes in Arabidopsis.
As the world population and grain demand have been increasing, the world is confronted with the food security as the most urgent problem. In addition, environments of the plant growth are predicted to be changed due to global climate changes in the coming decades. Global warming has been likely to induce high temperature more frequently and severely, resulting in serious yield reduction and thus threatening the security of grain production. There have been significant efforts to improve plant fitness that can withstand various stress conditions. HSP101 is an well-known gene as a molecular chaperone for the development of heat tolerance in plants. On the other hand, there have been reports that overexpression of CBFs (C-repeat-binding factors)/DREB1s (dehydration-responsive element-binding protein1) increases freezing tolerance by inducing expression of cold-responsive genes in Arabidopsis. In this study, we identified whether several abiotic stress responsive candidate genes confer heat tolerance during both vegetative and reproductive stages in Arabidopsis. To this end, we generated the HSP101, CBF1, GolS1, NDPK2, YUCCA6 and PRE1 overexpressing transgenic plant lines using UBQ14 promoter and tested heat stress tolerance in 10-day-old Arabidopsis seedlings. Overexpression of HSP101 and CBF1 increased heat tolerance at the seedling stage. In addition, we found that heat responsive genes were highly expressed in CBF1 overexpressed seedlings under heat stress conditions than in wild-type. These results suggest that CBF1 plays important roles during a heat stress by increasing of heat responsive genes in Arabidopsis.
주제어
#CBF1 HSP101 heat tolerance high temperature Arabidopsis seedling
학위논문 정보
저자
윤상대
학위수여기관
경북대학교 대학원
학위구분
국내석사
학과
응용생명과학부 식물생명과학 전공
발행연도
2020
총페이지
iv, 33 p.
키워드
CBF1 HSP101 heat tolerance high temperature Arabidopsis seedling
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