초록 ▼

□ 연구개요
식물의 병해충에 대한 면역반응은 innate immune response로서 병원체의 침입이 이루어지는 국부적조직에서 세포사멸 (programmed cell death)의 일종인 hypersensitive response (HR)을 동반하기도 한다. 그런데 고추에서 TMV에 대한 저항성 반응 동안 외기고온 (ambient high temperature)인 34℃에서 정상적인 성장 온도인 26-28℃에 비해 HR이 급감함이 알려져 왔다. 일종의 성장과의 균형을 유지하고자 하는 식물의 자구책으로 알려져 왔으나 이에 대

□ 연구개요
식물의 병해충에 대한 면역반응은 innate immune response로서 병원체의 침입이 이루어지는 국부적조직에서 세포사멸 (programmed cell death)의 일종인 hypersensitive response (HR)을 동반하기도 한다. 그런데 고추에서 TMV에 대한 저항성 반응 동안 외기고온 (ambient high temperature)인 34℃에서 정상적인 성장 온도인 26-28℃에 비해 HR이 급감함이 알려져 왔다. 일종의 성장과의 균형을 유지하고자 하는 식물의 자구책으로 알려져 왔으나 이에 대한 심도 깊은 연구는 일천한 상태이다. 이 현상을 체계적으로 광범위하게 연구하여 그 기작을 이해하고자 하였다.
(1) 고추의 바이러스 저항성이 외기 고온인 34℃에서 사라지는 표현형을 전사체 수준에서 이해하기 위해 RNA sequencing 결과를 분석하였다. 식물의 바이러스 저항성이 어떤 전사체 변화를 일으켰는지, 외기 고온이 되었을 때 바이러스 저항성의 변화가 전사체에 어떻게 나타나는지 분석하고 고찰하였다.
(2) 바이러스의 CP를 인지하는 L 단백질이 외기 고온에서 어떻게 변화하는지 조사하였다. 이를 통해 R 유전자에 의해 매개되는 바이러스 저항성이 단백질 수준에서 붕괴되는지 파악하고자 하였다.
(3) 식물 내, R 유전자 매개 외에 다른 항바이러스 기작이 존재하는데, 외기 고온에서 R 유전자에 의해 매개되는 바이러스 저항성의 붕괴 이외에 다른 바이러스 면역반응이 변화하는지 조사하였다. 특히, 외기 고온에서 활성화 되는 것으로 알려진 posttranscriptional gene silencing (PTGS)가 활성화 되는지 조사하고, 이 결과 실제로 vsiRNA가 많이 생성되는지 관찰하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
(1) 고추의 RNA sequencing 결과를 토대로 바이러스 저항성으로 인해 변화되는 유전자 군을 조사하여, 기존에 알려진 면역관련 유전자들의 발현과 동일하게 나타나는 것이 확인되었을 뿐만 아니라, 이차대사산물의 증가와 더불어 호르몬 관련 유전자들의 증가, 광합성의 감소도 나타남을 확인하였다. 반면 외기고온에서는 이러한 면역반응으로 변화했던 전사체의 발현패턴이 감소하거나 사라짐을 관찰하였다. 확실히 외기고온에서는 면역반응이 억제되면서 전체적 유전자 발현 패턴의 변화를 가져왔음을 확인한 성과다.
(2) 바이러스의 CP를 인지하는 L 유전자의 mRNA 발현 수준은 바이러스의 처리나 외기고온에 따라 변화하지 않았다. 그래서 L 단백질의 변화를 외기고온에서 관찰하였다. L 단백질의 CC 도메인이 바이러스의 CP 없이 HR 반응을 모방하는 것을 관찰하였으며, 외기고온에서 단백질의 안정성이 떨어져 빠른 시간 안에 단백질이 급격히 사라지는 것을 관찰하였다. 즉, 외기 고온에서 L 단백질을 매개로 한 바이러스 저항성은 단백질 수준에서 저해됨을 알 수 있다.
(3) 위에서 L 매개 바이러스 저항성이 외기 고온에서 저해됨을 살펴보았으나, 바이러스의 양이 급증하지 않고, 처리하지 않은 상위 잎에서 관찰되는 빈도가 100%가 아닌 것을 관찰하였다. 이에 L 매개외 다른 바이러스 저항성 반응이 고온에서 남아있을 것이라는 가정 하에, 참고문헌과 RNA sequencing 분석 결과를 토대로 바이러스 처리된 식물체가 외기 고온에서 PTGS 기작이 증가함을 확인하였다. 실제 고추에서 PTGS 관련 유전자의 발현이 증가됨을 확인했으며, 외기 고온에서 바이러스 유래 sRNA의 양이 증가함을 확인하였다.

□ 연구개발결과의 중요성
(1) 외기고온에서 L 단백질이 어떤 기작을 통해 불안정해지는지 알아보았으며, 이를 통해 외기고온에서 불활성화 되는 다른 R 단백질의 기작도 유추해 볼 수 있다.
(2) 외기고온에서 식물의 PTGS가 활성화 되면서 대량으로 생성된 바이러스 지놈으로부터 유래된 sRNA가 바이러스저항성 기작으로 작용할지 sRNA sequencing 을 통해 조사해 보고 이를 통해 TMV에 대한 식물의 PTGS 작용이 실제로 어떠한 영향을 주는지, 외기고온에서 생성된 vsiRNA가 실제로 바이러스를 감소시키는 역할을 할 수 있을지 이해할 수 있게 되었다.
(3) 나아가 에너지 소모도 크고 조건도 많은 R 단백질을 매개로 한 저항성 보다 PTGS를 활용한 바이러스 저항성을 여러 작물에 응용할 가능성이 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 15
• 4. 참고문헌 ... 16
• 5. 연구성과 ... 17
• 대표적 연구실적 ... 20
• 끝페이지 ... 29