[논문]논 토양 조건에서 팥 유묘기의 생육특성과 단백질 발현 양상

정해룡; 권수정; 윤성현; 박민영; 부희옥; 김학현; 이문순; 우선희

doi:10.7740/kjcs.2022.67.4.211

논 토양 조건에서 팥 유묘기의 생육특성과 단백질 발현 양상
Growth Characteristics and Comparative Proteome Analysis of Adzuki Bean Leaves at the Early Vegetative Stage under Waterlogging Stress 원문보기

Korean journal of crop science = 韓國作物學會誌, v.67 no.4, 2022년, pp.211 - 221

정해룡 (충북대학교 식물자원학과) , 권수정 (충북대학교 식물자원학과) , 윤성현 (충북대학교 식물자원학과) , 박민영 (충북대학교 식물자원학과) , 부희옥 ((주)웰파이토) , 김학현 (우송정보대학교 식품영양조리학부) , 이문순 (충북대학교 특용식물학과) , 우선희 (충북대학교 식물자원학과)

초록
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논 토양 조건에서 팥의 생육기 중 초기 생육 단계에 해당되는 유묘기에 과습 스트레스 처리 후 생육특성 변화 및 팥잎의 단백질 발현 양상을 조사한 결과는 다음과 같다. 1. 아라리(밀양 8호)를 공시 품종으로 과습 스트레스 실험을 진행하였다. 3일간 과습 처리하는 동안 팥의 초장과 생체중(잎, 줄기)은 통계적으로 유의하지는 않았으나 생체중(뿌리)와 SPAD value 값은 통계적으로 유의한 결과가 나왔다. 2. 과습 처리 3일 후 잎의 단백질 발현 양상을 확인한 결과 21개의 차별 발현된 단백질 중 과습 스트레스 처리에 의해 9개의 단백질들이 up-regulated 되었고, 12개의 단백질들이 down-regulated 되었다. 단백질을 기능별로 분류한 결과 Biological Process에서 carbohydrate metabolic process와 관련된 단백질들이 가장 많이 나왔고 Cellular Component에서는 Chloroplast에서 가장 많이 존재하였다. 3. Regulatory protein과 관련된 Maturase K 단백질은 처리구에서 대조구보다 발현양이 증가한 것으로 나타났다. 4. Carbohydrate metabolic process와 관련된 Malate dehydrogenase 단백질과 Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase 단백질은 과습 스트레스를 받았을 경우 단백질 발현양이 증가하였다. 5. Photosynthesis와 관련된 Carbonic anhydrase (CA)는 처리구보다 대조구에서 단백질 발현량이 더 증가한 것을 확인할 수 있었다. 스트레스와 관련된 단백질 Superoxide dismutase는 처리구에서 대조구보다 단백질 발현양이 증가한 것을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, the demand for the cultivation of upland soil has been increasing, and the rate of conversion of paddy soil into upland soil is also increasing. Theincrease in uneven precipitation due to climate change has resulted in dramatic effects of waterlogging stress on upland crops. Therefore, the present study was conducted to investigate the changes in growth characteristics and the expression patterns of proteins at the two-leaf stage of adzuki beans. The domestic cultivar, Arari (Miryang No. 8), was used to test waterlogging stress. At the two-leaf stage of adzuki beans, plant height slightly decreased androot fresh weight showed significant changes after 3 days of waterlogging treatment. Chlorophyll content was also significantly different after 3 days of waterlogging treatment compared to its content in control plants. Using two-dimensional gel electrophoresis, more than 400 protein spots were identified. Twenty-one differentially expressed proteins from the two-leaf stage were analyzed using linear trap quadrupole-Fourier transform-ion cyclotron resonance mass spectrometry. Of these 21 proteins, 9 were up-regulated and 12 were down-regulated under waterlogging treatment. Protein information resource (https://pir.georgetown.edu/) categories were assigned to all 49 proteins according to their molecular function, cellular component localization, and biological processes. Most of the proteins were found to be involved in the biological process, carbohydrate metabolism and were localized in chloroplasts.

주제어

표/그림 (14)

그림 Fig. 1. Changes in soil moisture content under waterlogging stress at the two-leaf stage.
그림 Fig. 2. Changes in SPAD value in response to waterlogging stress at the two-leaf stage.
그림 Fig. 3. Changes in adzuki bean plant height under waterlogging stress at the two-leaf stage.
그림 Fig. 4. Changes in plant fresh weight (stem, root, and leaf) of adzuki beans under waterlogging stress at the two-leaf stage.
그림 Fig. 5. Reference 2-DE gel map of cultured adzuki bean leaves after 3 days of waterlogging stress. Proteins were extracted from adzuki bean leaves, separated by two-dimensional gel electrophoresis (2-DE), and visualized by Coomassie brilliant blue staining. (C) Control, (T) Waterlogging for 3 days. The red arrows (↑) denote proteins that increased in abundance and the blue arrows (↓) denote proteins that decreased in abundance.
그림 Fig. 6. Relative protein levels of differentially expressed proteins from the leaves of adzuki beans at the two-leaf stage under waterlogging stress.
그림 Fig. 7. Visualization of the heatmap analysis of the identified proteins at the two-leaf stage under waterlogging stress.
그림 Fig. 8. Differential molecular weights (kDa) of the proteins identified from the leaves of adzuki beans under waterlogging stress.
그림 Fig. 9. Differential iso-electric points (pI) of the proteins identified from the leaves of adzuki beans under waterlogging stress.
그림 Fig. 10. Frequency distribution of the proteins identified from adzuki beans at the two-leaf stage within functional categories based on molecular functions, cellular components, and biological processes.
표 Table 1. List of differentially expressed proteins identified in the leaves of adzuki beans at the two-leaf stage under waterlogging stress using LTQ–FT–ICR MS.
그림 Fig. 11. Relative protein levels of maturase K (spot number 255) and malate dehydogenase 2 (spot number 366).
그림 Fig. 12. Relative protein levels of hlyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (spot number 374) and carbonic anhydrase (spot number 415).
그림 Fig. 13. Relative mRNA levels of waterlogging-stress-responsive genes. Changes in waterlogging-stress-related proteins at the mRNA level during waterlogging stress.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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