초록 ▼

제 1 세부과제
o arabidopsis 에서 염 유기 유전자를 분리한 후, 신호 전달에 관련된 유전자를 분리하였다.
o NAC전사인자가 관여하고 있는 신호전달 과정을 규명하였다.
o 활성표지법에 의한 획득형질 변이체를 사용한 염 저항성 돌연변이체 분리를 통하여 10 여개의 염 저항성 line을 확보하고 이를 심화연구 하였다.
제 2 세부과제
o SSH와 MOS 를 통하여 3074개의 보리 유전자를 분리하였다.
o blti-2 등 5 개의 유전자 특성을 연구하였으며, 이중 2 종의 유전자를 벼에 도입

제 1 세부과제
o arabidopsis 에서 염 유기 유전자를 분리한 후, 신호 전달에 관련된 유전자를 분리하였다.
o NAC전사인자가 관여하고 있는 신호전달 과정을 규명하였다.
o 활성표지법에 의한 획득형질 변이체를 사용한 염 저항성 돌연변이체 분리를 통하여 10 여개의 염 저항성 line을 확보하고 이를 심화연구 하였다.
제 2 세부과제
o SSH와 MOS 를 통하여 3074개의 보리 유전자를 분리하였다.
o blti-2 등 5 개의 유전자 특성을 연구하였으며, 이중 2 종의 유전자를 벼에 도입하였다.
제 3 세부과제
o 모델식물인 애기장대의 건조 스트레스 내성 유전자인 4 종의 ABF에 대하여 특성을 연구하였다.
o 스트레스 유도성 프로모터 및 상시발현 프로모터를 이용하여 담배와 토마토에 ABF 유전자에 대한 형질전환 작물을 제작하였다.

Abstract ▼

About forty salt-induced cDNA fragments were identified from Arabidopsis seedlings by mRNA suppression subtractive hybridization method. One of these fragments showed sequence identity to ATAF2, a gene encoding a NAC protein. Transient expression analysis using ATAF2::smGFP fusion gene in Arabidops

About forty salt-induced cDNA fragments were identified from Arabidopsis seedlings by mRNA suppression subtractive hybridization method. One of these fragments showed sequence identity to ATAF2, a gene encoding a NAC protein. Transient expression analysis using ATAF2::smGFP fusion gene in Arabidopsis protoplasts indicated that the ATAF2 protein was targeted to the nucleus. ATAF2 activated a promoter of the NIT2 gene in Arabidopsis protoplasts. Electrophoretic mobility shift assays revealed that a NIT2 promoter region from posi tions -113 to -90 contains an ATAF2 binding si teo ANAC102, the closest homologue of ATAF2,also bound to the ATAF2-binding sequence in the NIT2 promoter region, suggesting these NAC transcriptional activators may function redundantly. the single and double mutants for ATAF2 and ANAC102 showed reduced tolerance to PEG-mediated water stress, suggesting that the NAC transcription factors may play roles in water-stress tolerance in Arabidopsis. In addition to the reverse genetic approach mentioned above, we adopted forward genetic approach to escape the limitation of loss-of-function. The functional screening based on salt resistance was performed using Arabidopsis plants transformed with activation-tagging vectors containing CaMV 35S enhancers. Approximately among 23,400 Arabi dopsi sactivation-tagged lines, 338 mutants were showed sal t tolerant phenotype in 200 mM NaCl medium. To understand the general responses of plants to low temperature, winter barley cuI tivar "Dongbori" and Arabidopsis were subjected to cold treatment at 4°C. Suppression Subtractive Hybridization (SSH) and Mirror Orientation Selection (MOS) were used to screen large numbers of low temperature induced genes in barley (Hordium vulgare L. cv. Dongbori) and Arabidopsis. About 3074 different clones were obtained. Expression analysis was performed with RNAs treated by low temperature, NaCI, dehydration and diverse ABA applications. Seven clones, blti-2, blti-34, blti-56, IF5, 2E8,lF5 homologue of A. t., and AtCTF genes showed novel patterns of expression in barley and Arabidopsis, and full length sequences of these cDNAs were obtained by Rapid Amplification of cDNA Ends (RACE). The possible biological and physiological functions of those 7 genes were characterized by molecular biological and biochemical methods. Among those 7 genes, the most well-characterized IF5 and AtCTF gens were transferred to Oryza sativa for investigating the functional roles of cold-induced gene and physiological mechanisms. The transgenic rice of introducing IF5 gene showed cold resistance. This IF5 gene containing transgenic rice would be a mother plant for breeding to produce cold stress resistant rice plant. ABFs (ABRE Binding Factors) are Arabidopsis bZIP class transcriptional factors that bind to Abscisic acid-Responsive Elements. To investigate their regulatory roles in abscisic acid (ABA) and stress responses, we analysed their overexpression and knockout phenotypes. Overexpression of ABF2, ABF3 or ABF4 affected ABA sensitivity, various abiotic stress tolerance, and the expression levels of ABA/stress-regulated genes. Similarly, their knockout mutants exhibited altered ABA and stress responses, indicating that ABFs are regulators of ABA/stress responses during vegetative growth phase. Differences in their overexpression and knockout phenotypes were also observed, suggesting the distinct roles of each ABF family member. To develop stress-tolerant crop varieties utilizing ABFs, we then generated ABF3 transgenic tobacco and tomato plants and evaluated their stress tolerance. Consti tutive overexpression of ABF3 in tobacco promoted drought tolerance signi ficantly. Likewise, constitutive overexpression of ABF3 enhanced drought tolerance of tomato greatly. The effect of stress-inducible overexpression of ABF3 was marginal.

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...3
• 요약문 ...4
• SUMMARY ...5
• CONTENTS ...7
• 목차 ...9
• 제 1 장 서론 ...11
• 제 1 절 서 설 ...11
• 제2절 연구 개발 필요성 ...11
• 1. 기술적 측면 ...11
• 2. 경제, 산업적 측면 ...14
• 3. 사회, 문화적 측면 ...15
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ...16
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ...19
• 제 1 절 염 스트레스 저항성 기작의 신호 전달 체계 연구 ...19
• 1. 이론적, 실험적 접근 방법 ...19
• 가. Acrabidopsis의 mini-hydroponic culture system ...20
• 나. Double-stranded RNA (dsRNA)를 이용한 genetic interference technique활용 ...20
• 다. 수분 스트레스의 신호 전달 유전자 분리를 위한 리포터 시스템 도입 ...20
• 2. 추진전략 ...21
• 3. 연구내용 및 결과 ...23
• 가. 실험 대상 식불 확보 유전자 분리 ...23
• 나. NAC 전사인자의 특성 연구 ...27
• 다. 활성 표지법을 이용한 염저항성 유전자의 선발 ...41
• 제 2 절 저온 스트레스 저항성 기작의 신호전달 체계 연구 ...49
• 1. 이론적 실험적 접근 방법 ...49
• 2. 연구내용 및 결과 ...51
• 가. 시험대상 식물 확보 및 RNA 추출 ...51
• 나. SSH (Suppression substractive hybridization)와 MOS (Mirror-orientation selection) ...51
• 다. Northern blot analysis ...53
• 라. DNA sequencing 및 homology 분석 ...54
• 마. RACE (Rapid Amplification of cDNA End) library 제작 및 full cDNA cloning ...57
• 바. blti-2 유전자 분석 ...57
• 사. IF5 유전자 분석 ...64
• 아. AtCTF 유전자 분석 ...70
• 자. 경제 작물인 벼에 형질전환 진행 ...75
• 차. 그밖에 확보된 저온 유도 유전자들의 정보 ...75
• 제 3 절 건조 스트레스 저항성 기작의 신호전달 체계 연구 ...81
• 1. 이론적, 실험적 접근 방법 및 추진 전략 ...81
• 가. ABF의 기능 분석 ...81
• 나. 내건성 모델작물 개발 ...82
• 2. 연구 내용 및 결과 ...82
• 가. 모델 식물체에서의 ABF 기능 연구 ...82
• 나. ABF3 형질전환 담배의 스트레스 내성 조사 ...84
• 다. 토마토 형질전환 및 내건성 조사 ...86
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ...90
• 채 5 장 연구개발결과의 활용계획 ...97
• 채 6 장 기타 중요 변동사항 ...98
• 제 7 장 참고문헌 ...99