[국가R&D연구보고서]식물 생장과 개화 조절 원리 및 작물 형질전환 연구 Studies on regulation of plant growth and flowering time and its application to crop transformation원문보기
보고서 정보
주관연구기관
서울대학교 Seoul National University
연구책임자
박충모
보고서유형
중간보고서
발행국가
대한민국
언어
한국어
발행년월
2008-01
과제시작연도
2007
주관부처
농촌진흥청
과제관리전문기관
농촌진흥청 Rural Development Administration
등록번호
TRKO201100016171
과제고유번호
1395011929
사업명
농업생명공학기술개발
DB 구축일자
2013-04-18
초록▼
[개화 시기 조절 원리 규명 연구] 본 목적을 위하여 연구팀은 모델작물을 이용한 대규모 돌연변이 pool을 자체적으로 구축하고 체계적인 대량 탐색을 통하여 다수의 개화 시기 관련 유전자들을 동정하고 있으며, 향후 탐색을 계속하여 추가 유전자를 확보하고자 한다. 한편 일부 유전자들은 선행 연구를 통하여 기능이 검증되어 있고, 국제학술지에 발표하였다. 본 과제에서는 다음과 같이 크게 4종류의 유전자에 대한 연구를 계속함으로써 각 유전자에 대한 기능적 원리를 규명하고, 나아가 이들을 이용한 형질전환 작물을 개발하고자 한다. 특히,
[개화 시기 조절 원리 규명 연구] 본 목적을 위하여 연구팀은 모델작물을 이용한 대규모 돌연변이 pool을 자체적으로 구축하고 체계적인 대량 탐색을 통하여 다수의 개화 시기 관련 유전자들을 동정하고 있으며, 향후 탐색을 계속하여 추가 유전자를 확보하고자 한다. 한편 일부 유전자들은 선행 연구를 통하여 기능이 검증되어 있고, 국제학술지에 발표하였다. 본 과제에서는 다음과 같이 크게 4종류의 유전자에 대한 연구를 계속함으로써 각 유전자에 대한 기능적 원리를 규명하고, 나아가 이들을 이용한 형질전환 작물을 개발하고자 한다. 특히, 역점을 두고 있는 개화시기 조절 유전자들은 다음과 같다. 1) FLK 유전자 이 유전자는 RNA-binding protein을 합성하는 새로운 유전자로서 개화를 촉진한다. 일부 선행 연구 결과는 Plant Cell 16호 (2004)에 발표하였다. 2) AT-hook DNA-binding protein 이 단백질은 일종의 DNA-binding protein으로서 chromatin remodeling 기능을 가진다. 이 단백질이 과량 발현되는 돌연변이체의 분석을 통해 이 유전자가 vernalization (춘화처리)에 반응 한 후 chromatin의 구조를 변화시킴으로써 개화시기를 조절하는 FT와 SOC1 유전자의 발현을 억제하고, 그 결과 개화 시기가 지연된다는 작용 원리를 규명하였다. (Plant Physiology에 학술논문 교정 중). 3) AP2-like transcription factor 이 transcription factor는 AP2 domain을 가지고 있으며, microRNA172(miR172)에 의하여 발현 수준(translation)이 조절된다. 특히, miR172 유전자는 저온에 반응함과 동시에 광주기 신호를 조절함으로써 최소한 두 가지의 서로 다른 신호를 통합하는 기능을 가진다 (Plant Cell, 2007). [오옥신 생장호르몬 기능 조절 유전자 발굴 및 원리 연구] 1) GH3 유전자의 오옥신 반응성 및 기능 연구 오옥신 생장호르몬은 거의 모든 생장과 발달 과정을 조절하기 때문에 식물 유전자 조작 연구의 주요 대상이 되고 있다. GH3 유전자가 과량 발현되면 생장이 크게 억제된다. 제1차년도 연구를 통하여 이 유전자는 일종의 IAA- conjugating 효소를 합성함으로써 식물체내의 IAA 함량을 조절한다는 사실을 규명하였다 (JBC, 2006; Plant Cell Physiology, 2007). 2) 유묘 (seedling)의 생장 조절과 SAUR 유전자 연구 본 연구팀에 의하여 SAUR 단백질 유전자 연구는 상당히 진척되어 있으며, 이 유전자가 유묘의 생장을 조절한다는 사실을 규명하였다 (Plant Science, 2006).
Abstract▼
In this grant work, we generated an activation tagging mutant pool of Arabidopsis, and collected approximately 200,000 independent transgenic lines. Through large scale screening of the mutant pool, we were able to isolate more than 500 mutants that exhibit visible phenotypic changes, which included
In this grant work, we generated an activation tagging mutant pool of Arabidopsis, and collected approximately 200,000 independent transgenic lines. Through large scale screening of the mutant pool, we were able to isolate more than 500 mutants that exhibit visible phenotypic changes, which included those with altered flowering time, hormone responses, and morphological changes in leaf and stems. So far we published more than 20 papers in the international journals, including Plant Cell and Plant Journal. Of particular interests are membrane-bound transcription factors (MTFs) and a group of small peptides that play a critical role in plant responses to environmental stresses and internal stimuli. The MTFs are originally expressed as dormant, membrane-bound forms and subsequently processed by controlled proteolytic cleavage to release nuclear, transcriptionally active forms, which migrate to the nucleus where they regulate target gene expression. We focused on a group of MTFs that belong to the NAC transcription factor family. At least 13 NAC members have been confirmed to be membrane-associated and designated NTLs. Interestingly, they play diverse roles in stress responses. NTM1 regulates cell cycling, possibly in response to high salinity. NTL8 plays a role in flowering time and seed germination under high salinity. NTL6 is predicted to play a role in cold-regulated pathogenesis. NTL9 is involved in dark-induced leaf senescence. Collectively, our data strongly support that the NAC MTFs are a adaptation strategy that ensure prompt responses to environmental changes.
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