보고서 정보
주관연구기관 |
전남대학교 Chonnam National University |
연구책임자 |
김정일
|
참여연구자 |
김영순
,
최수아
,
정아름
,
강하영
,
조재용
,
Nguyen Thai Son
,
Hoang Thi Ngoc Quyen
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2018-02 |
과제시작연도 |
2017 |
주관부처 |
농촌진흥청 Rural Development Administration(RDA) |
등록번호 |
TRKO201800043267 |
과제고유번호 |
1395050679 |
사업명 |
차세대바이오그린21 |
DB 구축일자 |
2018-12-15
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키워드 |
식물.광신호.광수용체.신호전달인자.광 반응성.Plant.Light signal.Photoreceptor.Signal transducer.Light response.
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201800043267 |
초록
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□ 연구의 목적 및 내용
본 과제 연구의 최종 목표는 광수용체 및 광신호전달인자들에 의한 식물의 광신호전달 조절 기전을 규명하고, 그 조절 기전을 이용하여 식물의 광 반응성을 향상 시킬 수 있는 식물 시스템 최적화 기술기반을 확보하여 생명공학 작물 개발에 활용되도록 하는 것이다.
□ 연구개발성과
- 식물의 적색/원적색 광수용체인 파이토크롬이 단백질 키나아제 활성을 이용하여 하위 신호전달인자를 인산화 시키고 분해를 유도는 조절기전으로 식물의 광신호전달을 매개함을 규명함(Nature Communications,
□ 연구의 목적 및 내용
본 과제 연구의 최종 목표는 광수용체 및 광신호전달인자들에 의한 식물의 광신호전달 조절 기전을 규명하고, 그 조절 기전을 이용하여 식물의 광 반응성을 향상 시킬 수 있는 식물 시스템 최적화 기술기반을 확보하여 생명공학 작물 개발에 활용되도록 하는 것이다.
□ 연구개발성과
- 식물의 적색/원적색 광수용체인 파이토크롬이 단백질 키나아제 활성을 이용하여 하위 신호전달인자를 인산화 시키고 분해를 유도는 조절기전으로 식물의 광신호전달을 매개함을 규명함(Nature Communications, 2016)
- 빛 없이도 활성을 보이는 항시 활성 파이토크롬 돌연변이를 확보하여, 활성화 단백질 구조와 핵으로의 이동성이 파이토크롬 기능을 위한 중요한 작용기전임을 규명함 (Plant Physiology, 2016)
- 식물의 청색 광수용체인 크립토크롬의 이중체 형성을 방해하여 청색광 신호전달을 저해할 수 있는 신규 광신호전달인자 BICs(Blue-light Inhibitors of Cryptochromes) 유전자 기능을 규명함(Science, 2016; 국내 특허 제 10-1555270호, 2015)
- 크립토크롬에 의한 BICs 유전자 발현에서의 feedback regulation 및 파이토크롬에 의한 BICs 유전자 발현 규명 (Plant Journal,2017)
- PIFs 신호전달인자의 기능적 다양성 (Molecular Plant, 2017) 및 식물의 photo-biotechnology 제시 (Plant, Cell and Environment,2017)
- 고추 및 잔디 등의 작물에서의 유용 유전자 기능 검증 (Planta,2016; PLoS One, 2017)
□ 연구개발성과의 활용계획(기대효과)
- 광수용체 및 광신호전달인자들에 의한 식물의 광신호전달 관련 연구 촉진
- 본 연구에서 확보된 유용 유전자를 이용하여 식물의 광 반응성 증대를 통한 식물 시스템 최적화 방법 제시 가능
- 연구 결과를 이용한 후속 연구과제 추진
- 종합적으로, 본 과제연구의 결과들은 식물의 광신호전달 네트워크를 확립하는데 기여할 수 있는, 이것은 종자 및 바이오매스 생산성이 향상된 작물을 개발할 수 있는 생명공학으로 활용될 수 있을 것으로 여겨진다
( 출처: 국문 요약문 4p )
Abstract
▼
□ Purpose&Contents
The specific aim of this research is to elucidate regulatory mechanisms of plant light signaling mediated by photoreceptors and light-signal transducers, and to establish technological bases of plant system optimization for enhancing plant photoresponsiveness using the regulato
□ Purpose&Contents
The specific aim of this research is to elucidate regulatory mechanisms of plant light signaling mediated by photoreceptors and light-signal transducers, and to establish technological bases of plant system optimization for enhancing plant photoresponsiveness using the regulatory mechanisms, which can eventually be applied for the development of biotech crops.
□ Results
- We provided the regulatory mechanisms of plant light signaling mediated by plant red and far-red photoreceptors, phytochromes, by elucidating that phytochromes phosphorylate downstream signal transducers using its protein kinase activity and subsequently induce their degradation (Nature Communications, 2016)
- We obtained constitutively active phytochrome mutants that exhibited activity independently of light, and elucidated that the active protein structure and nuclear localization are important regulatory mechanisms for the fuction of phytochromes (Plant Physiology, 2016)
- We provided the gene function of new light-signal transducer, BICs (Blue-light Inhibitors of Cryptochromes), by elucidating that BICs prevent the dimerization of plant blue photoreceptors, cryptochromes, which inhibits the blue light signaling in plants(Science, 2016; Korean Patent No. 10-1555270, 2015)
- We elucidated feedback regulation of BICs expression by cryptochromes, and also phytochrome-mediated expression of BICs(Plant Journal, 2017)
- We suggest the functional diversity of signal transducers, PIFs(Molecular Plant, 2017), and photo-biotechnology in plants (Plant, Cell and Environment, 2017)
- We confirmed the function of useful genes in crops including pepper and creeping bentgrass (Planta, 2016; PLoS One, 2017)
□ Expected Contribution
- Promote researches related to plant light signaling mediated by photoreceptors and signal transducers
- Propose the ways of plant system’s optimization for enhancing photoresponsiveness using the useful genes obtained in this study
- Progress follow-up research projects using the results obtained
- Overall, the results in this research project will contribute to establish the plant light signaling networks, which might be applicable to biotechnology in developing the crop plants with increased seed and biomass productivity.
( 출처: SUMMARY 5p )
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제 출 문 ... 2
- 보고서 요약서 ... 3
- 국 문 요 약 문 ... 4
- Summary ... 5
- 목차 ... 6
- 제 1 장 연구 개발 과제의 개요 ... 7
- 제1절 연구 개발 목적 ... 7
- 제2절 연구 개발의 필요성 ... 7
- 제3절 연구 개발 범위 ... 8
- 제 2 장 연구 수행 내용 및 결과 ... 9
- 제1절 : 파이토크롬 광수용체의 protein kinase 활성에 따른 식물광신호전달 조절 기전 연구 ... 9
- 제2절 : 파이토크롬 광수용체의 고활성 돌연변이들의 기능 분석 ... 13
- 제3절 : 신규 광신호전달인자 발굴 및 기능 분석 ... 16
- 제4절 : 단자엽 모델 식물에서의 파이토크롬 신호전달 연구 ... 20
- 제5절 : 유용 유전자의 작물로의 형질전환 및 기능 검증 ... 22
- 제 3 장 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 25
- 제1절 : 목표대비 달성도 ... 25
- 제2절 : 정량적 성과(논문게재, 특허출원, 기타)를 기술 ... 26
- 제 4 장 연구 결과의 활용 계획 ... 30
- 제1절 : 추가연구의 필요성 ... 30
- 제2절 : 타연구에의 응용 ... 31
- 제3절 : 기업화 추진방안 ... 31
- 제 5 장 연구 개발 결과의 보안 등급 ... 32
- 제 6 장 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 32
- 제 7 장 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 32
- 제 8 장 기타사항 ... 32
- 끝페이지 ... 33
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