초록 ▼

I. 제 목 세균과 식물의 상호인식 과정에서 유발되는 식물세포의 사멸기작 II. 연구개발 목적 및 필요성 기주-기생체 상호 관계에 관한 연구는 분자생물학의 발달로 인하여 급속도로 새로운 사실들이 알려지고 있으며, 그 기본 기작 연구는 앞으로 다가올 응용생물 산업에 근간을 이루어가고 있다. 특히 식물세포와 식물세균의 상호 작용에서 일어나는 식물세포사멸은 오랜 기간 동안 두 생물체간의 진화를 통해 이루어진 흥미로운 현상일 뿐만 아니라, 식물세포가 외래미생물에 어떻게 방어하는가를 이해하는데 좋은 모델이 되고 있다.

I. 제 목 세균과 식물의 상호인식 과정에서 유발되는 식물세포의 사멸기작 II. 연구개발 목적 및 필요성 기주-기생체 상호 관계에 관한 연구는 분자생물학의 발달로 인하여 급속도로 새로운 사실들이 알려지고 있으며, 그 기본 기작 연구는 앞으로 다가올 응용생물 산업에 근간을 이루어가고 있다. 특히 식물세포와 식물세균의 상호 작용에서 일어나는 식물세포사멸은 오랜 기간 동안 두 생물체간의 진화를 통해 이루어진 흥미로운 현상일 뿐만 아니라, 식물세포가 외래미생물에 어떻게 방어하는가를 이해하는데 좋은 모델이 되고 있다. 병원성 식물 세균과 식물간의 상호 작용은 크게 세 가지 즉 병 유발과 급속 세포사멸(과민성 반응) 및 무반응 현상 등으로 나누어지는 데 이 중에서 병 유발과 과민성 반응은 식물세포의 사멸 현상 중의 하나라고 일컬어지고 있다. 특히 급속 세포사멸 현상은 복잡한 병 저항성 기작 중의 중요한 한 과정이므로 그 기작 연구는 식물병 저항성을 이해한다는 점에서 많은 연구가 이루어져 왔다. 이러한 급속 세포사멸은 세균의 대상 식물에 따라 비기주적 과민성과 한 기주에 대한 균 특이적 과민성으로 나눌 수 있다. 최근까지 몇 가지 식물세균으로부터 기주식물체에 급속세포사멸을 보이게하는 요소가 알려져 있으나 정확한 기작은 잘 알려져 있지 않다. 이러한 외래세균에 대한 식물체의 방어기작은 건강한 식물과 작물을 육성함으로서 직접적으로는 우리의 식생활 건강에, 간접적으로는 환경 친화적인 식물보호제 개발에 기여할 것으로 생각된다. III. 연구개발 내용 및 범위 외부 미생물에 대한 식물의 방어 과정 중 발생하는 급속 세포사멸 기작에 관여하는 요소들을 규명하여 환경친화형 식물보호제 개발의 기반기술을 확립하고자 한다. 1) 외부 미생물에 의한 식물의 사멸기작 연구 ? Xanthomonas campestris pv. glycines로부터 급속 세포사멸에 관련된 유전자 분리 및 특성 규명 ? X. campestris pv. glycines로부터 방출되는 식물의 세포사멸인자 탐색 ? 재배종 토마토,고추와 야생형에 대한 상호작용의 특이성 규명 ? 전자현미경을 통한 야생종균과 hrp변이체의 식물세포 내 이동양상 비교를 통한 관련유전자 특성 규명 ? 기주 및 비기주 저항성 과정의 생체방어 유전자 발현 ? 배양세포의 비기주저항성 및 중금속에의한 세포 사멸기작 연구 IV. 연구개발 결과 식물병원세균인 Xanthomonas campestris pv. glycines로부터 식물 급속 세포사멸에 관련된 유전자를 포함한 pathogenicity island를 동정하고, homologous recombination과 marker exchange를 통해 여러 변이체를 확보한뒤, 이들의 표현형질을 관찰하였다. Xanthomonas campestris pv. glycines의 hrp유전자 변이체를 유전적 바탕이 다른 야생토마토와 야생고추에 처리하고 급속세포사멸을 관찰하였다. 얻은 주요 결과는 다음과 같다. ? Marker exchange를 통해 얻은 변이체중에는 비병원성이거나 고추에서 HR을 일으키지 못하는 변이체를 확인하였는 데, hrp유전자외의 pathogenicity island내의 다른 유전자도 병원성과 HR에 관여하고 있다는 것을 확인하였다. ? Xanthomonas campestris pv. glycines의 pathogenicity island를 동정하였으며, cloning과 sequencing을 한 결과, NBS-LRR type resistance protein [Oryza sativa], transposase [Xanthomonas campestris pv. campestris], avrBs3-2 protein [Xanthomonas campestris pv. vesicatoria], two-component regulatory protein lemA [Pseudomonas syringae] putative hrp-associated PopA-like protein [Xanthomonas oryzae pv. oryzae] rcsB [Erwinia amylovora] transposase [ Erwinia amylovora transposon]과 유사하였다. ? 한 hrp유전자 변이체는 야생토마토 중 Lycopersicon pennelli에서만 HR을 보이지 않는 특이성을 보였으며, 다른 비병원성 변이체는 고추와 토마토 모두 재배종과 야생종의 차이가 없었다. 식물병원세균과 식물의 상호작용에 의한 HR은 같은 종내에서도 그 식물의 유전적 배경에 따라 차이가 존재한다고 볼수 있다. ? 중금속인 구리에 의한 담배 배양세포의 사멸기작을 병원체에 의한 사멸기작과 비교 연구한 결과 두 종류의 서로 다른 처리에 의해서 같은 종류의 생체방어관련 유전자들이 유도 발현되었으며 이는 병원체의 세포 사멸기작을 이해할 수 있는 중요한 실험재료가 될 것이다. ? 담배 식물체를 이용한 기주 및 비기주 저항성 반응의 분자생물학적 연구로 적어도 담배에서는 기주 저항성에 따른 세포사멸과 비기주 저항성에 따른 세포사멸이 분자생물학적으로 거의 동일하다는 결과를 얻었으며 이는 병원체에의한 식물의 세포 사멸기작 연구를 통한 새로운 식물보호수단 창출에 중요한 정보를 제공해 줄 것으로 판단된다. 위의 결과는 식물병원세균에 의한 식물 급속 세포사멸 기작을 연구하는데 좋은 system으로 활용 가능하고 특히 비기주 저항성을 연구하는데 중요한 재료로 활용될 수 있어 보다 장기적이고 체계적인 연구를 통하여 새로운 식물보호방법 개발에 중요한 정보를 제공할 수 있을 것으로 판단된다. V. 결과의 활용계획 일년간의 결과를 토대로 식물세균에 의한 식물세포사멸에 필요한 유전자를 찾았기 때문에 이를 활용하여 보다 자세한 사멸기작을 연구하는데 이용할 수 있고 이는 곧 식물 보호제 개발에 활용될 수 있는 가능성이 있기 때문에 기술개발로도 개발 가능성이 있다. 특히 본 결과에서 보여 준 비기주간의 세포사멸의 차이점은 비기주의 저항성 및 이에 따른 세포사멸을 연구하는데 system으로 활용하고자 한다.

목차 Contents

• 표지...1
• 목차...2
• 요약문...3
• 제 1 장서 론...7
• 제 2 장국내외 기술개발 현황...12
• 제 3 장사업수행 내용 및 결과...16
• 제 4 장연구개발목표 달성도 및 대외기여도...44
• 제 5 장연구개발결과의 활용계획...45
• 제 6 장참고문헌...46