초록 ▼

식물의 병저항성을 조절하는 방어물질의 발굴 및 확보, 더불어 식물의 스트레스에 대한 반응기전의 이해는 작물의 생산성과 직결되어 있다. 식물의 방어기전에 대한 연구는 이러한 농업적 중요성 뿐만 아니라 식물의 이해를 위한 기초학문의 관점에서 수십년 동안 꾸준히 수행되어져 왔으나 아직도 미비한 부분이 많다. 분자적 수준에서의 스트레스 반응체계는 매우 복잡한 회로로 구성되어 있으며 이들 상호간의 다양한 cross-talk 을 통해 정교하게 조절되는 것으로 인식되나 조절인자들의 규명과 정확한 기전에 대한 연구는 지속적으로 수행되어져야할 당면

식물의 병저항성을 조절하는 방어물질의 발굴 및 확보, 더불어 식물의 스트레스에 대한 반응기전의 이해는 작물의 생산성과 직결되어 있다. 식물의 방어기전에 대한 연구는 이러한 농업적 중요성 뿐만 아니라 식물의 이해를 위한 기초학문의 관점에서 수십년 동안 꾸준히 수행되어져 왔으나 아직도 미비한 부분이 많다. 분자적 수준에서의 스트레스 반응체계는 매우 복잡한 회로로 구성되어 있으며 이들 상호간의 다양한 cross-talk 을 통해 정교하게 조절되는 것으로 인식되나 조절인자들의 규명과 정확한 기전에 대한 연구는 지속적으로 수행되어져야할 당면 과제이다. 식물의 스트레스 신호전달과정의 반응기작의 이해는 저항성 유전자를 이용한 유용 식물체의 개발을 통한 농작물의 생산성 향상에 대단히 중요한 기초연구가 될 수 있을 것이다. 본 연구과제로부터 얻은 결과들을 활용한 여러 재해에 강한 우수품종의 생산은 농작물의 생산성을 향상시키고 농약, 비료 등의 필요를 감소시켜 환경보존에 도움이 되며 환경친화적 농업의 개발로 쾌적한 환경 조성에 기여할 것이다. 무엇보다 유용자원의 확보라는 관점에서 사회, 경제적으로 대단히 중요하다 하겠다. 유용자원을 먼저 확보하여 활용하는 것은 고부가가치를 창출할 수 있을 뿐 아니라 선진국의 식량시장, 생물산업과 기술의 독점을 견제한다는 점에서 국가적으로 중요한 일이다. 유용물질 및 유전자는 특허에 의하여 보호받고 있으며 이를 선점하는 것은 미래 생명공학 경쟁력의 핵심이라 하겠다.

Abstract ▼

Plants possess multiple layers of Immune systems against pathogen attacks. Systemic acquired resistance (SAR) is characterized by micro-oxidative bursts, salicylic acid accumulation and expression of PR genes, and provides enhanced, long-lasting systemic immunity to secondary infection by a broad sp

Plants possess multiple layers of Immune systems against pathogen attacks. Systemic acquired resistance (SAR) is characterized by micro-oxidative bursts, salicylic acid accumulation and expression of PR genes, and provides enhanced, long-lasting systemic immunity to secondary infection by a broad spectrum of pathogens, Signaling is a central part of systemic resistance that requires a systemic mobile signal. It is believed that a signal is generated at the primary infection site and translocated to the rest of plant tissues to activate defense mechanisms. A key step for understanding the signaling mechanism of systemic resistance is the identification of the mobile signals. Whereas many lines of recent evidence suggest critical roles for lipids in SAR signaling, the nature of this mobile systemic signal and the underlying mechanism of SAR has not been clearly determined. Our recent studies demonstrate that GLIP1-elicited systemic resistance is dependent on ethylene signaling and provide evidence that GLIP1 mediates the production of a systemic signaling molecule(s). From close collaborative works with Metabolome Analysis Team (led'by Dr. Myung Hee Nam) in Korea Basic Science Institute, we have successfully identified the mobile signaling molecule, which is a lipid-derivative molecule, so called 'FA-X', in the phloem of 35S;GLIP1 transgenic Arabidopsis plants. FA-X has been reported as one of lipid signaling molecules in mammals, but it is a novel signaling molecule In plant systems. Here we have made our effort to elucidate the functions of GLIP1 and FA-X in SAR.
A central component of the plant defense response to pathogens is the hypersensitive response (HR), a form of programmed cell death (PCD). Rapid and localized induction of HR-PCD ensures that pathogen invasion is prevented. Autophagy has been proposed as a mechanism to control HR-PCD, but little is known regarding the functional relationship between autophagy and HR-PCB and the regulation of these processes in plant innate immunity. Here, we show that a small GTP binding protein RabG3b Plays a role in autophagy and regulates HR-PCD. Transgenic plants overexpressing WT, RabG3b (RabG3bOX) or a constitutively activemutant (RabG3bCA) display unrestricted HR-PCD upon infection, whereas no major difference between transgenic plants overexpresslng a dominant negative mutant (RabG3bDN) and WT plants is observed, Microscopic analyses indicate that vesicle trafficking and autolysosome formation are aberrant in RabG3bOX and RabG3bCA transgenic plants. Our studies identify RabG3b as an essential component in vesicle trafficking and autophagy, regulating HR-PCD in the plant immune response.
Our research on GLIP1, FA-X, and RabG3b in association with SAR and HR provide insights into defense signaling pathways and their crosstalk and thus would lead to publications in leading-edge journals. The results would be conjugated to studies in other fields such as plant growth, development, and various stress responses. Furthermore, GLIP1, FA-X, RabG3b, and other interacting signaling factors identified In our studies would be ultimately applied to development of GM crops with enhanced pathogen resistance traits, providing good resources for biotechnological applications.

목차 Contents

• 제출문...1
• 보고서 요약서...2
• 요약문...3
• SUMMARY...5
• CONTENTS...7
• 목차...8
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ...9
• 제 1 절 연구개발의 목적 ...9
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ...9
• 제 2 장 국내.외 기술개발 현황 ...12
• 제 1 절 국내.외 연구현황 ...12
• 제 2 절 연구결과가 국내.외 기술개발현황에서 차지하는 위치 ...18
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ...19
• 제 1 절 재료 및 실험방법 ...19
• 제 2 절 연구내용 및 연구결과 ...24
• 제 3 절 최종결과 요약 ...51
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...53
• 제 1 절 연구개발 목표 ...53
• 제 2 절 연구개발 목표의 달성도 ...53
• 제 3 절 기술발전에의 기여도 ...54
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ...58
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...59
• 제 7 장 참고문헌 ...61