초록 ▼

□ 연구개요
식물에서 abscisic acid (ABA)는 매우 중요한 호르몬으로 식물의 성장 및 스트레스 반응 등의 식물 생활사 전반에 걸쳐 다양한 역할을 수행한다. CYP707A family는 ABA를 분해하는 ABA 8’-hydroxylase 기능을 하는 효소로 알려져 있으며, ABA의 함량을 조절하는 중요 효소이다. 선행연구 결과 고추에는 4개의 CYP707A 유전자가 존재하였고, 이들 유전자를 분리하여 식물에 과발현 형질전환체를 만든 결과 정상의 식물보다 생체 내 ABA 함량이 줄어들었으며, 흥미롭게도 열매 생성이 저

□ 연구개요
식물에서 abscisic acid (ABA)는 매우 중요한 호르몬으로 식물의 성장 및 스트레스 반응 등의 식물 생활사 전반에 걸쳐 다양한 역할을 수행한다. CYP707A family는 ABA를 분해하는 ABA 8’-hydroxylase 기능을 하는 효소로 알려져 있으며, ABA의 함량을 조절하는 중요 효소이다. 선행연구 결과 고추에는 4개의 CYP707A 유전자가 존재하였고, 이들 유전자를 분리하여 식물에 과발현 형질전환체를 만든 결과 정상의 식물보다 생체 내 ABA 함량이 줄어들었으며, 흥미롭게도 열매 생성이 저해됨을 확인하였다. 이에 본 연구과제에서는 ABA의 함량 변화가 꽃가루 활성에 저해 했을 것으로 가설을 세우고 연관관계가 있는지에 대해 CYP707A 유전자가 과발현된 형질전환체를 이용하여 연구를 수행하였다. CYP707A 유전자가 과발현된 꽃가루의 표현형 분석을 수행하여 꽃가루 활성이 저해됨을 확인하였고, 꽃가루 생성에 결정적인 역할을 하는 지방산을 표적으로 하여 지방산 함량 변화 및 CYP707A 효소의 촉매능 등을 분석하였다. 또한 anther에서 유전자 발현 분석 및 조직 특이적 프로모터를 사용하여 작용 메커니즘 연구 및 유용 형질 개발 연구를 수행하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
최종목표: 식물 P450인 CYP707A family가 꽃가루 발달에 미치는 영향 분석 및 관련 메커니즘 조사
1) 세부연구목표: 꽃의 발달 과정별 CYP707A 유전자 발현 조사 및 형질전환체를 이용한 꽃가루 표현형 분석
연구결과: 꽃의 발달 과정에 따른 CYP707A 유전자의 발현 변화 및 지방산 함량의 변화가 관찰 되었으며, CYP707A 과발현 형질전환체에서 지방산의 함량이 변화함.
2) 세부연구목표: CYP707A 단백질 분리 정제 및 in vitro assay 시스템 개발.
연구결과: CYP707A 효소의 활성안정화 실험 후 ABA와 지방산을 기질로 하는 enzyme assay를 수행하여 분해 산물을 확인함.
3) 세부연구목표: 과발현 형질전환체의 유전자 발현 분석 및 꽃가루 발달 메커니즘 조사
연구결과: CYP707A 과발현 형질전환체의 꽃가루에서 RNA seq 분석을 수행하였으며 꽃가루 생성 기작에 관련된 유전자의 발현을 조사하여 유전자군을 선별함.
4) 세부연구목표: CYP707A 발현 조절을 이용한 종자 생산량 증대 연구
연구결과: 조직 특이적인 HR7 프로모터 시스템에서 CYP707A 유전자를 발현하는 형질전환체를 만들었으며, 해당 토마토의 열매 및 종자 생산량 측정하였고, 유전자 발현을 억제하기 위해 RNAi와 CRISPR/Cas9 벡터를 제작하여 형질전환 수행함.

□ 연구개발결과의 중요성
본 과제를 수행하여 CYP707A 유전자가 꽃의 발달 과정에 관여하고 있음을 처음으로 확인하였으며 지방산의 함량과도 관계되어 있음을 확인함. 또한 CYP707A 유전자가 과발현된 형질전환체에서 관찰된 꽃가루 활성의 저해는 꽃가루 발달과정에 영향을 주어 비정상적으로 완료하게 만든다는 것을 처음으로 확인함.
CYP707A enzyme assay결과를 통해 과발현 형질전환체에서는 ABA의 분해에 따른 형질로 판단되며 RNA seq 및 유전자 발현 조사를 통해 꽃가루 발달 과정 중 지방산에 의한 발달 기작에 영향을 줄 것으로 판단됨. 본 연구 과제를 통해 새롭게 알게된 지식을 통해 기존의 ABA 연구영역의 확장 및 ABA 조절을 통한 꽃가루 활성 기작의 이해 및 해당 연구 분야에 활용 가능할 것으로 기대됨.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 1) 연구개발의 필요성 ... 5
• 2) 연구개발의 가설 및 전략 ... 5
• 3) 연구개발의 목적 및 연구범위 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 1) 연구방법 ... 6
• 2) 연구결과 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 9
• 1) 연구결과의 학문적 중요성 ... 9
• 2) 연구결과의 산업적 중요성 ... 9
• 4. 참고문헌 ... 10
• 5. 연구성과 ... 11
• 끝페이지 ... 11