초록 ▼

고착생활을 하는 식물은 끊임없이 다양한 종류의 미생물의 공격에 직면해 있으며, 대부분의 경우에는 잘 갖추어진 면역시스템을 통하여 이들의 공격에 효과적으로 대처하고 있으며 인간을 포함한 동물에서와 마찬가지로 미생물의 공격에 의하여 발병하는 경우는 아주 예외적인 현상에 해당하며 병원성 미생물들은 ‘공진화 (co-evolution)’를 통하여 식물에 치명적인 타격을 가할 수 있는 새로운 무기들을 끊임없이 만들어 내는 전략을 취한다. 이에 대응하여, 식물은 이러한 신무기에 대항하는 새로운 물질들을 생산하는데 식물의 이러한 진화과정 또한 공

고착생활을 하는 식물은 끊임없이 다양한 종류의 미생물의 공격에 직면해 있으며, 대부분의 경우에는 잘 갖추어진 면역시스템을 통하여 이들의 공격에 효과적으로 대처하고 있으며 인간을 포함한 동물에서와 마찬가지로 미생물의 공격에 의하여 발병하는 경우는 아주 예외적인 현상에 해당하며 병원성 미생물들은 ‘공진화 (co-evolution)’를 통하여 식물에 치명적인 타격을 가할 수 있는 새로운 무기들을 끊임없이 만들어 내는 전략을 취한다. 이에 대응하여, 식물은 이러한 신무기에 대항하는 새로운 물질들을 생산하는데 식물의 이러한 진화과정 또한 공진화에 해당. 이러한 공진화 과정에는 유전자 변이나 후생유전학 (epigenetics)을 통하여 다양한 종류의 새로운 물질을 만들어 내는 과정이 필수적이다. 식물에서는, 전사체, 단백질체, 그리고 대사체 수준의 시스템 재설정 (transcriptional reprogramming and shifts in secondary metabolism) 을 통하여 다양한 종류의 물질들이 새로이 생성되는 것으로 알려져 있으며 실제로, 식물의 주요한 전사체, 단백질체, 대사체의 변화는 병원균 접종 시 면역과정에서 발견된다. 본 과제를 통하여 옥수수에 Pantoea stewartii subsp. stewartii (Pnss) 접종 시 병을 일으키지 않는 경우(incompatible interaction)와 병을 일으키는 경우 (compatible interaction)에 나타나는 전사체, 대사체 수준에서의 차이를 비교 분석하고 이러한 결과들을 바탕으로 식물-병원성 미생물 상호작용에서의 결과, 즉, 저항성 또는 감수성 결정에 관여하는 중요한 이차대사산물들 (secondary metabolites)을 분리 동정 할 수 있었다. 이러한 미생물과 식물의 분자간 접촉에서 Phenolic, phenylpropanoid compounds의 생합성에 관여하는 유전자의 발현증가를 확인하였고 Microarray 분석을 통하여 coumaroyl tyramine (CT)과 유사한 구조를 가진 coumaroyl tryptamine (CTr)의 구성성분인 coumaric acid와 tyramine의 생합성에 관여하는 유전자의 발현 증가 확인하였고 실제로 LC-MS 분석을 통해 이들 물질의 생성 확인하였다. 애기장대내에서도 maize 와 마찬가지로 병원성 박테리아 접종 시 CT와 CTr의 생성 및 축적을 관찰하기 위하여 LC-MS 분석 수행함. 다양한 종류의 박테리아 접종 후 CT와 CTr의 애기장대 내에서의 존재유무 분석 결과 다량의 물질이 확인되었고, 이들의 생성은 박테리아의 종류에 따라 다른 양상을 보였다. 유기합성을 통하여 다량의 CT 및 CTr을 확보하는 방법을 확립하였고 이들을 애기장대에 infiltration 시켜 일어나는 변화들을 관찰 함. CT 와 CTr 은 애기장대에서 disease symptom과 유사한 증상을 유발 하였으며 식물 저항성 기작의 marker로 쓰이고 있는 PR-1 단백질의 생성을 유도 한다는 사실을 확인하였다. 또한, 확보한 CT 및 CTr을 먼저 접종하고 24시간 후에 flg22를 처리 하여 이들 화합물들이 callose deposition에 미치는 영향을 분석하였으며, CT 및 CTr 이 callose deposition을 증가시킴을 확인하였다. 동시에, 본 과제를 통하여 신물질의 공급원으로 각광받고 있는 식물에서, 식물-미생물 상호작용 과정에서 발생하는 식물의 대사경로 변이과정 규명과 유용물질 생산성의 증대에 획기적으로 기여할 것으로 기대된다.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 4
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 5
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 6
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 7
• Ⅲ. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 10