초록 ▼

이 연구는 지의류형성 곰팡이 및 조류간의 재합성 가능한 공생 조합을 확보하고 확보된 결과에 기반하여 1차적으로 어떤 유전자가 공생에 관여하는지 알아보는 연구이다. 또한, 기존에 다양한 동물, 식물 및 곰팡이에서 conserved하고 특정 발달과정에 영향을 갖는 “다양한 시그날링들이 지의류형성 곰팡이의 공생에도 관여할 것이다”라는 가설을 설정하고, 설정된 가설을 기반하여 지의류형성 곰팡이들 중 우리 그룹에서 유전체가 분석된 5개의 곰팡이 유전자들로부터 다양한 시그날링 관련 유전자들을 확보한 뒤, 특정 시그날링을 선택하여 유전자의 기능

이 연구는 지의류형성 곰팡이 및 조류간의 재합성 가능한 공생 조합을 확보하고 확보된 결과에 기반하여 1차적으로 어떤 유전자가 공생에 관여하는지 알아보는 연구이다. 또한, 기존에 다양한 동물, 식물 및 곰팡이에서 conserved하고 특정 발달과정에 영향을 갖는 “다양한 시그날링들이 지의류형성 곰팡이의 공생에도 관여할 것이다”라는 가설을 설정하고, 설정된 가설을 기반하여 지의류형성 곰팡이들 중 우리 그룹에서 유전체가 분석된 5개의 곰팡이 유전자들로부터 다양한 시그날링 관련 유전자들을 확보한 뒤, 특정 시그날링을 선택하여 유전자의 기능분석을 이형질체 곰팡이이면서, 유전자 연구가 다양하게 이루어진 모델곰팡이인 벼 도열병균 Magnaporthe oryzae를 이용하여 연구를 수행하였다. 구체적으로는 MAP kinase 시그날링에 특이적인 PMK 유전자가 deletion된 M. oryzae의 △pmk deletion mutant에 지의류형성 곰팡이 Caloplaca flavorubescens의 cDNA로부터 PMK 유전자를 확보한 뒤, M. oryzae △pmk mutant에 complementation하였을 때, 5개의 complements들은 대략 10%정도 부착기를 형성하여 complementation 되는 것을 확인하였다. 이 결과는 C. flavorubescens에서 유래된 MAP kinase signaling 유전자중 하나인 PMK1 유전자가 벼 도열병 △pmk1 mutant에 heterologous expression되며, 이러한 결과로 부착기 형성능이 회복된 것으로 판단되었다. 따라서, 이 결과는 유전자 기능분석 연구가 전무한 지의류형성 곰팡이 연구분야에 새로운 방법론을 제시할 수 있을 것으로 생각된다. 구체적인 결과를 요약하면 아래와 같다.

- 곰팡이와 조류 재합성 가능 조합 확보
5개의 유전체 염기서열이 분석된 곰팡이를 대상으로 재조합이 가능한 지의류형성곰팡이-공생조류간의 가능 조합 확보 연구를 실시. 전자현미경을 통해 Caloplaca flavorubescens와 공생조류인 Trebouxia gelatinosa에서 4주후 곰팡이가 조류를 감싸않는 것처럼 친화적인 반응이 나타났으며, 8주후 지의류 전형적인 구조체가 형성되었다.
- 유전자 염기서열 비교분석 및 유전자 발현양상 분석
6개의 대표적인 시그날링 유전자 (시그날링관련 유전자-MACB, MAC1, CPKA, PLC1, CRZ1, PMK1) 및 transcription factor 유전자 HOX7는 유전자 염기서열은 분석 결과 지의류형성 곰팡이들과 높은 상동성을 보여, conserved되었음을 알 수 있었으며, 분석된 유전자들 대부분이 2-10배 정도 발현되었다.
- 공생관련 기능분석 유전자 선발
확보된 qRT-PCR 프로파일링 결과를 토대로 다수의 유전자 중, 부착기 형성이 안되는 비교적 표현형 분석이 명확한 PMK1 유전자를 기능분석 유전자로 선발하였다.
- 선발유전자의 coding sequence를 PCR을 이용하여 확보
enzyme site를 활용하여 pBC SK+ vector에 construct를 제작하는 방법으로 PMK1 promoter from M. oryzae: PMK1 ORF from C. flavoruvescens 구조를 갖는 construct를 확보하였다.
- Construct를 벼 도열병균의 해당 유전자 삭제변이체에 삽입형질전환
벼 도열병균의 Guy11 strain의 △pmk1 mutant를 확보하여 protoplast를 generation한 뒤, pII99와 함께 co-cultivation하는 방법으로 유전자를 도입한 뒤 다수의 형질전환체를 확보하였다. 형질전환체에 geneticin 유전자의 삽입여부를 1차적으로 스크리닝한 뒤, 두 번째로 PMK1 유전자의 삽입여부를 PCR로 확인하였다.
- 벼 도열병균의 삭제변이체 기능회복 분석
complement들 중 5개를 선발한 뒤 (1) growth, (2) 포자형성능, (3) 포자크기, (4) 부착기 발아능, (5) 부착기 형성능, 그리고 (6) 병원성 검정 실험을 통해 기능회복 분석 연구를 수행하였다. 그 결과, wild-type과 비교했을 때 growth, 포자형성능, 포자크기, 부착기 발아능은 모두 동일하였다. 그러나, Caloplaca에서 유래된 PMK1 유전자가 삽입된 complement들은 wild type과 비교했을 때 대략 10%정도의 부착기 형성되어 회복되는 것을 확인하였다.

(출처 : 연구결과 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 ... 4
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 6
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 6
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 6
• Ⅲ. 연구성과 ... 7
• 끝페이지 ... 8