벼에서 인산 흡수와 생장 조절과 관련된 유용 유전자들의 기능분석에 관한 연구 A study on the Functional Analysis of Useful Genes Related to Phosphate Uptake and Growth Regulation in Rice원문보기
식물은 인산(Pi) 영양 스트레스에 대처하기 위해, 인산 흡수관련 유전자에 대한 전사인자 들의 복잡한 조절 네트워크를 통해 인산 항상성이 유지되고 있다. 본 연구에서는, 인산 결핍 조건에서 발현이 유도되는 CC(coied-coil) 타입의 MYB 전사인자 3개 (OsMYB8, OsMYB9, OsMYB10)를 분리 및 동정하였다. OsMYB8 과발현 형질전환체와 ...
식물은 인산(Pi) 영양 스트레스에 대처하기 위해, 인산 흡수관련 유전자에 대한 전사인자 들의 복잡한 조절 네트워크를 통해 인산 항상성이 유지되고 있다. 본 연구에서는, 인산 결핍 조건에서 발현이 유도되는 CC(coied-coil) 타입의 MYB 전사인자 3개 (OsMYB8, OsMYB9, OsMYB10)를 분리 및 동정하였다. OsMYB8 과발현 형질전환체와 RNAi돌연변이체는 인산결핍 조건에서 wild-type과 비교하여, 줄기와 뿌리의 생장이 모두 저해되었으나, 인산함량은 OsMYB8 과발현 형질전환체에서 증가하였다. OsMYB10 과발현 형질전환체, OsMYB9 과발현 형질전환체와 RNAi 돌연변이체는 wild-type과 비교하여 생장이 비슷하였으나, 과발현 형질전환체에서 주근과 부정근의 평균 길이가 증가하였고, 인산 함량도 증가하였다. 인산 결핍 시 유도되는 인산흡수조절 유전자 및 인산수송체 유전자의 발현은 인산 결핍 조건에서 wild-type과 비교하여, OsMYB9, OsMYB10 과발현 형질전환체에서 발현이 증가한 반면에, OsMYB8 과발현 형질전환체에서는 발현이 감소하였다. 이러한 결과로 미루어 볼 때, OsMYB9와 OsMYB10 전사인자 유전자는 인산 흡수 조절 경로에 관련된 유전자들을 positive하게 조절하고, OsMYB8 전사인자 유전자는 negative하게 조절하는 것으로 추측된다. 다양한 비생물학적 스트레스 조건을 처리하여 OsMYB 과발현 및 RNAi 돌연변이체의 생육을 확인한 결과, drought stess에서는 OsMYB8, OsMYB9 유전자가, salt stress에서는 OsMYB9 유전자가 스트레스 관련 유전자들을 조절하여, 식물체가 스트레스에 대한 내성을 가지는 것으로 추측된다. 왜성 표현형은 식물 발달과 생장을 조절하는 다양한 매커니즘에 관여하여 생산량을 결정짓는 중요한 농업형질 중 하나이다. 본 연구에서는, Ac/Ds 녹아웃 시스템을 이용하여 만들어진 돌연변이 집단으로부터 왜성과 세엽 표현형을 가진 두 개의 돌연변이체들을 찾아내었다. 세엽 표현형을 가지는 돌연변이체로부터 Dwarf Narrow Leaf (DNL-4)유전자를 분리 동정하였다. dnl-4 돌연변이체는 wild-type에 비해 이삭의 길이와 종자의 길이, 폭 등이 감소하였다. 벼의 DNL-4 유전자의 기능을 이해하기 위해 dnl-4 돌연변이체에서 잎생장 관련 유전자인 NAL1과 NAL7 유전자의 발현은 wild-type에 비해 낮았다. DNL-4 유전자의 발현 특성은 dnl-4 돌연변이의 좁은 잎 표현형과 일치한다. 이러한 결과는 DNL-4 유전자가 벼의 키와 잎 구조를 조절한다는 것을 시사한다. 왜성 표현형을 가지는 돌연변이체로부터 gibberillin acid sensitive dwarf 2 (OsGD2) 유전자를 분리 동정하였다. 이 유전자의 기능을 확인하기 위해 과발현 형질전환체를 제작하여 GA3 함량을 측정한 결과, OsGD2 과발현 형질전환체에서 GA3의 함량이 wild type에 비하여 23%(shoot), 27%(root) 각각 증가한 반면, osgd2 돌연변이체에서는 57%(shoot), 39%(root) 각각 감소한 것으로 나타났다. GA3의 함량 변화는 GA3 생합성 경로와 관련된 유전자들의 발현양을 조사하여 그 상호관계를 확인하였다. 이 결과들을 종합해 보면, OsGD2 유전자는 GA3의 생합성 경로와 관련된 유전자들의 발현을 조절함으로써 벼의 생장을 조절하는 것으로 추측된다.
키워드: 벼, 인산, MYB 전사 인자, 왜소증, 돌연변이체
식물은 인산(Pi) 영양 스트레스에 대처하기 위해, 인산 흡수관련 유전자에 대한 전사인자 들의 복잡한 조절 네트워크를 통해 인산 항상성이 유지되고 있다. 본 연구에서는, 인산 결핍 조건에서 발현이 유도되는 CC(coied-coil) 타입의 MYB 전사인자 3개 (OsMYB8, OsMYB9, OsMYB10)를 분리 및 동정하였다. OsMYB8 과발현 형질전환체와 RNAi 돌연변이체는 인산결핍 조건에서 wild-type과 비교하여, 줄기와 뿌리의 생장이 모두 저해되었으나, 인산함량은 OsMYB8 과발현 형질전환체에서 증가하였다. OsMYB10 과발현 형질전환체, OsMYB9 과발현 형질전환체와 RNAi 돌연변이체는 wild-type과 비교하여 생장이 비슷하였으나, 과발현 형질전환체에서 주근과 부정근의 평균 길이가 증가하였고, 인산 함량도 증가하였다. 인산 결핍 시 유도되는 인산흡수조절 유전자 및 인산수송체 유전자의 발현은 인산 결핍 조건에서 wild-type과 비교하여, OsMYB9, OsMYB10 과발현 형질전환체에서 발현이 증가한 반면에, OsMYB8 과발현 형질전환체에서는 발현이 감소하였다. 이러한 결과로 미루어 볼 때, OsMYB9와 OsMYB10 전사인자 유전자는 인산 흡수 조절 경로에 관련된 유전자들을 positive하게 조절하고, OsMYB8 전사인자 유전자는 negative하게 조절하는 것으로 추측된다. 다양한 비생물학적 스트레스 조건을 처리하여 OsMYB 과발현 및 RNAi 돌연변이체의 생육을 확인한 결과, drought stess에서는 OsMYB8, OsMYB9 유전자가, salt stress에서는 OsMYB9 유전자가 스트레스 관련 유전자들을 조절하여, 식물체가 스트레스에 대한 내성을 가지는 것으로 추측된다. 왜성 표현형은 식물 발달과 생장을 조절하는 다양한 매커니즘에 관여하여 생산량을 결정짓는 중요한 농업형질 중 하나이다. 본 연구에서는, Ac/Ds 녹아웃 시스템을 이용하여 만들어진 돌연변이 집단으로부터 왜성과 세엽 표현형을 가진 두 개의 돌연변이체들을 찾아내었다. 세엽 표현형을 가지는 돌연변이체로부터 Dwarf Narrow Leaf (DNL-4)유전자를 분리 동정하였다. dnl-4 돌연변이체는 wild-type에 비해 이삭의 길이와 종자의 길이, 폭 등이 감소하였다. 벼의 DNL-4 유전자의 기능을 이해하기 위해 dnl-4 돌연변이체에서 잎생장 관련 유전자인 NAL1과 NAL7 유전자의 발현은 wild-type에 비해 낮았다. DNL-4 유전자의 발현 특성은 dnl-4 돌연변이의 좁은 잎 표현형과 일치한다. 이러한 결과는 DNL-4 유전자가 벼의 키와 잎 구조를 조절한다는 것을 시사한다. 왜성 표현형을 가지는 돌연변이체로부터 gibberillin acid sensitive dwarf 2 (OsGD2) 유전자를 분리 동정하였다. 이 유전자의 기능을 확인하기 위해 과발현 형질전환체를 제작하여 GA3 함량을 측정한 결과, OsGD2 과발현 형질전환체에서 GA3의 함량이 wild type에 비하여 23%(shoot), 27%(root) 각각 증가한 반면, osgd2 돌연변이체에서는 57%(shoot), 39%(root) 각각 감소한 것으로 나타났다. GA3의 함량 변화는 GA3 생합성 경로와 관련된 유전자들의 발현양을 조사하여 그 상호관계를 확인하였다. 이 결과들을 종합해 보면, OsGD2 유전자는 GA3의 생합성 경로와 관련된 유전자들의 발현을 조절함으로써 벼의 생장을 조절하는 것으로 추측된다.
To overcome Pi deficiency stress, plants maintain Pi homeostasis through complex regulation networks of transcription factors to pi uptake-related genes. In this study, we isolated and identified three MYB-CC transcription factors (OsMYB8, 9, and 10) from rice. In compared with WT plant, OsMYB8 O.X ...
To overcome Pi deficiency stress, plants maintain Pi homeostasis through complex regulation networks of transcription factors to pi uptake-related genes. In this study, we isolated and identified three MYB-CC transcription factors (OsMYB8, 9, and 10) from rice. In compared with WT plant, OsMYB8 O.X and RNAi transgenic plants are stunted at stem and root growth in Pi deficiency condition. However, Pi content in OsMYB8 O.X transgenic plant higher than WT. OsMYB10 O.X, OsMYB9 O.X and RNAi transgenic plant had similar shoot growth compared to WT. Average length of the adventitious root and length of primary root in OsMYB9 O.X transgenic plants has increased, which has also increase the Pi content. In compared with WT, expression of phosphate starvation-inducible genes and phosphate transporter genes, induced in Pi deficiency from OsMYB9 and OsMYB10 O.X transgenic plants. Whereas, expression of PSI genes reduced in OsMYB8 O.X transgenic plants. Furthermore, in drought and salt stress, OsMYB9 genes regulates drought and salt stress-related genes. Dwarf phenotypes are involved in numerous mechanisms regulating plant development and growth. In this study, we found two mutant plants with dwarfism and narrow leaves from generated mutant groups using the Ac/Ds knockout system. DNL-4 gene was isolated and identified from the mutant with narrow leaf. The dnl-4 mutant reduced the length of panicle, length and width of the seeds compared to WT. Transcriptional level of NAL1 and NAL7 genes, leaf growth-related genes, in dnl-4 mutant were lower than that of WT. These results suggest that the DNL-4 gene regulates the height and leaf structure of rice. OsGD2 gene was isolated and identified from dwarf mutants. To confirm the function of OsGD2 gene, an O.X transgenic plant was generated and selected. The GA3 content in OsGD2 O.X transgenic plant increased by 23% (shoot) and 27% (root) compared to WT, respectively. While, GA3 content in osgd2 mutant decreased by 57% (shoot) and 39% (root) compared to WT, respectively. The change in content of GA3 was confirmed correlation with expression of the genes involved in GA3 biosynthesis pathways. These results suggest that the OsGD2 gene regulates the growth of rice by regulating the expression of genes related to the GA3 biosynthesis pathway.
To overcome Pi deficiency stress, plants maintain Pi homeostasis through complex regulation networks of transcription factors to pi uptake-related genes. In this study, we isolated and identified three MYB-CC transcription factors (OsMYB8, 9, and 10) from rice. In compared with WT plant, OsMYB8 O.X and RNAi transgenic plants are stunted at stem and root growth in Pi deficiency condition. However, Pi content in OsMYB8 O.X transgenic plant higher than WT. OsMYB10 O.X, OsMYB9 O.X and RNAi transgenic plant had similar shoot growth compared to WT. Average length of the adventitious root and length of primary root in OsMYB9 O.X transgenic plants has increased, which has also increase the Pi content. In compared with WT, expression of phosphate starvation-inducible genes and phosphate transporter genes, induced in Pi deficiency from OsMYB9 and OsMYB10 O.X transgenic plants. Whereas, expression of PSI genes reduced in OsMYB8 O.X transgenic plants. Furthermore, in drought and salt stress, OsMYB9 genes regulates drought and salt stress-related genes. Dwarf phenotypes are involved in numerous mechanisms regulating plant development and growth. In this study, we found two mutant plants with dwarfism and narrow leaves from generated mutant groups using the Ac/Ds knockout system. DNL-4 gene was isolated and identified from the mutant with narrow leaf. The dnl-4 mutant reduced the length of panicle, length and width of the seeds compared to WT. Transcriptional level of NAL1 and NAL7 genes, leaf growth-related genes, in dnl-4 mutant were lower than that of WT. These results suggest that the DNL-4 gene regulates the height and leaf structure of rice. OsGD2 gene was isolated and identified from dwarf mutants. To confirm the function of OsGD2 gene, an O.X transgenic plant was generated and selected. The GA3 content in OsGD2 O.X transgenic plant increased by 23% (shoot) and 27% (root) compared to WT, respectively. While, GA3 content in osgd2 mutant decreased by 57% (shoot) and 39% (root) compared to WT, respectively. The change in content of GA3 was confirmed correlation with expression of the genes involved in GA3 biosynthesis pathways. These results suggest that the OsGD2 gene regulates the growth of rice by regulating the expression of genes related to the GA3 biosynthesis pathway.
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