초록 ▼

연구의 목적 및 내용
전 지구적인 작물 평균 생육온도 증가는 새로운 식물병원균의 도입과 함께 고온에서 관찰된 농작물 병저항성반응의 감소에 의해 생산량감소로 이어질 것이 예상됨. 병저항성단백질의 구조와 온도조건에 따른 기능의 상관관계에 대한 보다 깊은 이해는 고온에서도 기능할 수 있는 병저항성 유전자 발굴 및 개발을 촉진할 것으로 기대됨.

본 연구는 돌연변이원 노출 후 SNC1 유전자에 돌연변이과축적을 보이는 애기장대 bal 변이체와 온도조건에 따라 병저항성 반응에 차이를 보이는 SNC1과 RPP4를 활용하여 다양한

연구의 목적 및 내용
전 지구적인 작물 평균 생육온도 증가는 새로운 식물병원균의 도입과 함께 고온에서 관찰된 농작물 병저항성반응의 감소에 의해 생산량감소로 이어질 것이 예상됨. 병저항성단백질의 구조와 온도조건에 따른 기능의 상관관계에 대한 보다 깊은 이해는 고온에서도 기능할 수 있는 병저항성 유전자 발굴 및 개발을 촉진할 것으로 기대됨.

본 연구는 돌연변이원 노출 후 SNC1 유전자에 돌연변이과축적을 보이는 애기장대 bal 변이체와 온도조건에 따라 병저항성 반응에 차이를 보이는 SNC1과 RPP4를 활용하여 다양한 치환돌연변이의 영향을 분석하는 것을 목적으로 함. 또한 병저항성유전자의 진화와 연관되어 있을 것으로 추정되는 돌연변이과축적현상에 대한 이해를 증대하여 병저항성 유전자 진화에 대한 새로운 패러다임 제시를 목적으로 함.

연구결과
1. 본 연구결과 밝혀진 내용 및 최근에 축적된 연구결과를 바탕으로 SNC1과 RPP4 병저항성 유전자구조(엑손,인트론) 및 단백질내 도메인 구조(TIR과 NB ARC)에 대해 기존에 알려진 내용을 수정함.
2. SNC1 병저항성단백질의 TIR 도메인의 단백질 구조를 결정하여 병저항성반응 유도에 필요한 병저항성단백질 복합체 형성 방식에 대한 이해를 증대하고, 병저항성반응 신호전달 추가 연구에 유용한 실험 시스템 확립함.
3. 기존에 알려진 SNC1과 RPP4 병저항성 기능변화 점돌연변이를 교차도입하고 그 표현형을 관찰하여, 이용된 점돌연변이들이 유사한 병저항성단백질에 도입시 비슷한 효과를 가짐을 확인하였고 각 점돌연변이의 효과가 상승작용을 일으킬 수 있음을 확인함.
4. (1) 야생형 식물체와 bal 변이체의 정단분열조직내 세포크기를 측정하고, (2)정상온도조건(22도)과 고온조건(28도)에서 bal 변이체와 SNC1 과발현 형질전환식물체의 난쟁이형질 억제 빈도를 비교하여, 생장억제를 수반하는 병저항성유전자는 줄기정단분열조직내의 세포간 경쟁으로 인하여 병저항성반응이 변화, 약화된 유전자가 높은 빈도로 자손에 전달될 수 있을 가능성을 확인
5. 돌연변이원 처리시 SNC1 유전자에 돌연변이과축적을 보이는 bal 변이체를 이용하여 SNC1 단백질 기능에 영향을 주는 점돌연변이 5종을 추가 발굴

연구결과의 활용계획
1. SNC1 TIR 도메인과 유사한 아미노산서열을 가지는 유전자 중, 특정병원균에 대한 저항성을 결정하는 것으로 알려진 RPP4와 RLM3을 이용하여 식물체내 병저항성반응 유도에 미치는 TIR 도메인 간 상호작용의 역할 확인
2. EMS 처리 후 난쟁이형질 억제가 확인된 bal 변이체 line들에서 SNC1 점돌연변이를 추가발굴하여, 현재까지 확보된 SNC1 점돌연변이와 함께 고온조건에서의 식물체 병저항성 반응유도 여부 확인
3. SNC1 과발현 식물체에서 제시된 병저항성 유전자 진화기작이 UNI 등 다른 병저항성 유전자에도 적용가능한지 조사

( 출처 : 한글요약문 4p )

Abstract ▼

Purpose&contents
Global warming is expected to introduce new pathogens and cause breakdown of disease resistance observed at high temperatures. Previous researches suggested manipulation of Arabidopsis thaliana SNC1 can render durable resistance at a high temperature. The research proposal using

Purpose&contents
Global warming is expected to introduce new pathogens and cause breakdown of disease resistance observed at high temperatures. Previous researches suggested manipulation of Arabidopsis thaliana SNC1 can render durable resistance at a high temperature. The research proposal using point mutations of two disease resistance genes (SNC1 and RPP4) and the bal variant, which accumulates SNC1 point mutations in a high frequency, has following goals: 1) increasing knowledge in the relationship between structure and function of SNC1 protein, 2) investigating the exact mechanism of SNC1 hypermutation and thereby providing evidence for a new mechanism for plant disease resistance gene evolution

Result
1. Based on our results and previous studies, update was made for information on exon-intron structure and protein domain organization of SNC1
2. Based on SNC1 TIR domain crystal structure determined in this study, important amino acid residues for self-association of SNC1 TIR domain was identifed. In addition, yeast two-hybrid experiment system, which will be used to screen interacting partners of SNC1 TIR domain, was established
3. Cross-introduction of point mutations in RPP4 and SNC1 with characteristic functions revealed that these point mutations have comparable and synergistic actions in related disease resistance protein
4. It was found (1) that bal plants have smaller shoot apical meristem cells compared to wild-type plants and (2) that phenotypic suppression of dwarf phenotypes in EMS-treated bal can be reduced, when defense signaling is weakened or abolished at high temperature, suggesting competition in meristem niche for germ line status is related to high frequency inheritance of mutated SNC1 to the progeny
5. Additional SNC1 mutations, which further supports SNC1 hypermutation in EMS-treated bal variant and can be used to develop modified defense responses, were identified.

Expected Contribution
1. in planta role of TIR-TIR interaction of RPP4 or RLM3, which is related to SNC1 TIR and has resistance to a specific pathogen, canl be investigated.
2. More SNC1 point mutations will be isolated from EMS-treated bal plants with reduced dwarfism and the acitivity of these mutations in high temperaturedefense response will be determined.
3. The proposed model that evolution of disease resisnce genes can be facilitaed by modifications of less fitted disease resisance gene in the shoot apcal merisem will be tested for disease resistance genes other than SNC1.

( 출처 : SUMMARY 5p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 10
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 19
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 20
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 20
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 21
• 8. 참고문헌 ... 21
• 9. 연구성과 ... 24
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 24
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 24
• 12. 기타사항 ... 24
• 별첨1 대 표 연 구 성 과 ... 25
• 별첨2 세부 목표 관련 증빙 ... 31
• 끝페이지 ... 38