보고서 정보
주관연구기관 |
고려대학교 Korea University |
연구책임자 |
김옥매
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2016-12 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
미래창조과학부 Ministry of Science, ICT and Future Planning |
과제관리전문기관 |
한국연구재단 National Research Foundation of Korea |
등록번호 |
TRKO201700011349 |
과제고유번호 |
1711030111 |
사업명 |
중견연구자지원 |
DB 구축일자 |
2017-10-12
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키워드 |
애기장대.세포사멸.자식작용.병저항성.식물면역.전사인자.마이크로리보핵산.바이오매스작물.포플러.Arabidopsis.programmed cell death.autophagy.pathogen resistance.plant immunity.transcription factor.microRNA.biomass crop.poplar.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201700011349 |
초록
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□ 연구의 목적 및 내용
식물의 병원균에 대한 면역반응 중에 일어나는 세포사멸 (programmed cell death)과 자식작용 (autophagy) 기작, 이들의 상호작용 및 상호조절 기작을 연구하고자 한다. 특히,자식작용의 새로운 조절인자를 분리하고 이들의 기능 연구를 통해 자식작용 인자들 간의 상호조절 기작과 더불어 자식작용의 식물면역 조절 메카니즘을 규명하고자 한다.
□ 연구결과
식물의 발달과정 중에 일어나는 세포사멸은 식물의 생장과 발달을 조절하는 중요한 기작으로 알려져 있다. 한편 세포사멸은 생
□ 연구의 목적 및 내용
식물의 병원균에 대한 면역반응 중에 일어나는 세포사멸 (programmed cell death)과 자식작용 (autophagy) 기작, 이들의 상호작용 및 상호조절 기작을 연구하고자 한다. 특히,자식작용의 새로운 조절인자를 분리하고 이들의 기능 연구를 통해 자식작용 인자들 간의 상호조절 기작과 더불어 자식작용의 식물면역 조절 메카니즘을 규명하고자 한다.
□ 연구결과
식물의 발달과정 중에 일어나는 세포사멸은 식물의 생장과 발달을 조절하는 중요한 기작으로 알려져 있다. 한편 세포사멸은 생장, 발달과정 뿐만 아니라 다양한 스트레스 반응으로도 유도된다. 특히 병원균 침입에 따른 과민성 세포사멸 반응은 병원균으로 부터 식물전체를 보호하기 위한 매우 중요한 기작으로 보고되어 왔다. 본 연구과제를 통해 병원균의 침입에 의해 식물체에 유도되는 과민성 세포사멸의 조절인자와 기작에 대한 연구를 수행하였다. microarray 분석으로 부터 분리한 miR164와 이의 표적 유전자 NAC4의 세포사멸 조절 기능을 심층적으로 분석하였고, 그 결과를 바탕으로 miR164, NAC4, NAC4 표적 유전자로 이루어진 세포사멸 조절 기작을 제시하였다. 또한 1차 면역반응 과정 중 리그닌 중합체가 특이적으로 형성됨을 관찰하였고 리그닌 중합체의 역할과 리그닌 중합체 형성을 조절하는 기작을 밝히고자 연구를 진행하였다. 나아가 자식작용의 핵심인자인 ATG1과 ATG13에 대한 연구를 위해 돌연변이체를 확보하였고 이들의 표현형을 분석하였다. 한편 이전 연구에서 RabG3b가 물관발달 과정의 자식작용을 촉진시켜 세포사멸을 유도함을 밝힌바 있다. 이를 포플러에 적용하였을 때 동일한 기작을 통해 물관부의 증가,즉 바이오매스의 증가를 유도함을 확인하였고 산업적으로 유용한 바이오매스용 포플러 개발을 위해 포장시험을 진행하였다.
□ 연구결과의 활용계획
본 연구를 통해 식물의 자식작용과 세포사멸 기작, 이들 간의 상호작용 및 상호조절 기작을 규명함으로써 식물세포들이 어떻게 스스로 다양한 스트레스에 대해 방어기작을 작동시키면서 그들의 수명을 조절하는가에 대한 정보를 얻을 수 있을 것으로 기대한다. 이 분야에서 국제적인 경쟁력을 갖출 것이며 국제학술지에 우수한 논문을 발표할 것임을 확신한다. 또한 유용유전자/단백질의 다수 발굴 및 특허 획득이 가능할 것이다. 이러한 정보는 격변하는 지구의 환경적 재해에 대해 저항성 및 적응능력이 향상된 유용형질 작물 개발에 응용할 수 있을 것으로 생각된다.
( 출처 : 요약문 4p )
Abstract
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□ Purpose&contents
The purpose of our research is to study the mechanism of autophagy and programmed cell death (PCD), and their interaction and regulation during hypersensitive response (HR) in plant immunity. In particular, we want to isolate novel regulatory components in autophagy and charact
□ Purpose&contents
The purpose of our research is to study the mechanism of autophagy and programmed cell death (PCD), and their interaction and regulation during hypersensitive response (HR) in plant immunity. In particular, we want to isolate novel regulatory components in autophagy and characterize their functions in plant immune responses. Our studies would advance the understanding of how autophagy and PCD work together and what components play major roles in these processes.
□ Result
HR is a form of PCD and the primary immune response that prevents pathogen invasion in plants. In this study, we show that a microRNA miR164 and its target gene NAC4 (At5g07680), encoding a NAC transcription factor, play essential roles in the regulation of HR PCD. NAC4 expression was induced by pathogen infection and negatively regulated by miR164 expression. Microarray, chromatin IP, binding site selection, and qRT-PCR analyses, followed by cell death assays in protoplasts, led to the identification of NAC4 target genes LURP1, WRKY40 and WRKY54, which act as negative regulators of cell death. In addition, we isolated ATG1 and ATG13 mutants and analyzed their immunity-associated phenotypes. Our results suggest that these components play essential roles in pathogen-triggered cell death and innate immunity. Furthermore, our previous studies demonstrated that RabG3b functions as an essential component in plant autophagy and regulates xylem development. Populus is an important tree for the wood industry. The main part of biomass in tree species is wood or secondary xylem, which represents a renewable resource for paper, pulp, and biofuel production. Related to this, RabG3bCA transgenic poplars were constructed towards developing biomass transgenic poplars. We performed a field test for RabG3bCA transgenic poplars, which showed increased stem growth due to enhanced xylem development, and improved wood quality for biofuel production.
□ Expected Contribution
Our research on miR164, NAC4, and ATGs, together with cell wall modifications such as lignification, provide insights into programmed cell death and plant immunity, and 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 abiotic and biotic responses. Furthermore, the regulatory components identified in our studies would be ultimately applied to development of GM crops with enhanced pathogen resistance and biomass traits, providing good resources for biotechnological applications.
( 출처 : SUMMARY 5p )
목차 Contents
- 표지 ... 1목차 ... 2연구계획 요약문 ... 3연구결과 요약문 ... 4 한글요약문 ... 4 SUMMARY ... 5연구내용 및 결과 ... 6 1. 연구개발과제의 개요 ... 6 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 41 5. 연구결과의 활용계획 ... 42 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 43 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 44 8. 참고문헌 ... 44 9. 연구성과 ... 46 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 49 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 49 12. 기타사항 ... 50별첨1 ... 51별첨2 ... 55끝페이지 ... 56
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