초록 ▼

□ 연구개요
◆ 지속가능한 작물생산을 위해 작물의 병저항성 향상은 필수적임.
◆ 병원균에 보존되어 있는 PAMPs(pathogen-associated molecular patterns)를 인식하는 식물 면역 수용체에 대한 연구는 병저항성 연구 분야의 중심과제임.
◆ 이 연구의 목표는 배추 (Brassica rapa spp. pekinensis)의 선천적 방어기작을 밝힘으로써 식물이 병원균을 지각하는 작용기작을 구명하는 것임.
◆ 본 연구에서 B. rapa 유전체에 존재하는 식물 PRR ortholog를 탐색하여

□ 연구개요
◆ 지속가능한 작물생산을 위해 작물의 병저항성 향상은 필수적임.
◆ 병원균에 보존되어 있는 PAMPs(pathogen-associated molecular patterns)를 인식하는 식물 면역 수용체에 대한 연구는 병저항성 연구 분야의 중심과제임.
◆ 이 연구의 목표는 배추 (Brassica rapa spp. pekinensis)의 선천적 방어기작을 밝힘으로써 식물이 병원균을 지각하는 작용기작을 구명하는 것임.
◆ 본 연구에서 B. rapa 유전체에 존재하는 식물 PRR ortholog를 탐색하여, 그 기능을 검정하였으며, 병원균 PAMPs에 의해 유도되는 전사체 변화를 분석함으로써, 배추의 선척적 면역체계를 분자적 수준에서 구명하였음.

□ 연구 목표대비 연구결과
◆ B. rapa의 PRR homologs 유전자들을 규명하고 그 발현패턴을 분석하였음.
◆ B. rapa Elongation factor-Tu Receptor (EFR)의 기능을 분석하였음 (N. benthamiana에서 BraEFR를 발현시키거나, Arabidopsis thaliana prr 돌연변이체에 BraEFR를 도입/발현시켜 분석).
◆ B. rapa에서 세균이나 곰팡이의 elicitors에 의한 식물의 초기 생리적 반응을 분석하였음 (세균이나 곰팡이의 elicitors를 처리한 B. rapa 조직에서 reactive oxygen species 생산이나 식물방어 마커 유전자의 발현을 분석).
◆ 세균 flagellin이나 곰팡이의 chitin에 의한 B. rapa의 전사체 변화를 분석하였음 (조건에 따라 다르게 발현하는 유전자 (differentially regulated genes (DEGs)), 조건에 따라 전반적이거나 특이하게 발현하는 유전자, flagellin 이나 chitin에 의해 서로 다르게 조절되는 유전자 등을 분석).
◆ B. rapa에서 병원균 생장을 저해하는 pattern-triggered immunity(PTI)의 유도를 분석하였음 (elicitors를 처리한 B. rapa에서 흑균병원균 Xanthomonas campestris campestris의 생장이 저해되는 정도를 측정).
◆ 본 연구에서 밝힌 두개의 B. rapa Elongation factor-Tu receptor 유사 유전자 중 한개 만이 기능을 한다는 사실과, elicitor에 의한 B. rapa의 전사체 변화 분석에 대한 연구결과를 국제 져널 (Horticulture Research)에 제출하여 현재 revision 중에 있음.
◆ 식물의 peptide signaling에 관한 리뷰 논문을 국제 져널(Current Opinion in Plant Biology; IF=7.508)에 게재하였음.

□ 연구개발결과의 중요성
◆ 원예작물 분야에서 면역수용체에 대한 연구는 깊이 있게 이루어 지지 않았음.
◆ 본 연구를 통해 Arabidopsis thaliana와 Brassica rapa 같이 서로 가까운 종에서 PTI의 식물 간 변이나 보존에 관한 기본적이고 폭넓은 정보를 제공할 수 있음,
◆ B. rapa의 PRR 기능적 유사 유전자 발견은 세균병에 대한 저항성 관련 분자 마커 개발을 가능하게 함.
◆ 전사체 분석을 통한 중요한 방어 유전자의 발견은 병저항성 작물을 위한 새로운 전략 개발에 기여할 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

Abstract ▼

1. 연구개발과제의 개요
가. Improving crop disease resistance is essential to sustain food production.
⦁ Human population continue to grow but cultivable surfaces are already exploited.
⦁ Diseases cause 30% crop yield loss in average every year.
⦁ The use of pesticide is costly, polluting and can i

1. 연구개발과제의 개요
가. Improving crop disease resistance is essential to sustain food production.
⦁ Human population continue to grow but cultivable surfaces are already exploited.
⦁ Diseases cause 30% crop yield loss in average every year.
⦁ The use of pesticide is costly, polluting and can induced resistance in the pathogens.
⦁ Utilization of the plant’s inherent immune system is an environmentally-friendly alternative.
나. Pattern-triggered immunity is a durable aspect of plant’s immune system.
⦁ Initial detection of danger signals is essential for plants to mount effective defenses and ward off would-be pathogens.
⦁ Activation of cell surface localized pattern recognition receptors (PRRs) by microbe-associated molecular patterns (MAMPs) leads to intracellular signaling that culminates in massive transcriptional reprogramming and eventually restriction of the pathogen growth (Boutrot & Zipfel, 2017)
⦁ As MAMPs are essential for microbial life, they show low rate of mutation or loss in pathogen populations. Hence, protection from pathogen invasion conferred by PRRs is deemed durable (Lacombe et al., 2010).
다. Better understanding of horticultural crop immune system is required to develop disease-resistant varieties.
⦁ Chinese cabbage (Brassica rapa ssp pekinensis) is an important leafy vegetable crop worldwide and in particular on Northern Asia.
⦁ Chinese cabbage production is threaten by bacterial and fungal diseases such as black rot (caused by Xanthomonas campestris campestris) or balck spot (caused by Alternaria brassicae).
⦁ These diseases are very difficult to control by conventional methods.
⦁ No studies of Chinese cabbage immune receptors is available. In particular B. rapa PRR repertoire has not been characterized.
라. Research goals and methods
⦁ Our aim is to characterize B. rapa innate immune system to better understand the mechanisms of pathogen perception in this valuable vegetable crop (summarized below).
⦁ We undertook a comparative genome analysis to explore the repertoire and function of B. rapa PRRs.
⦁ We also investigated the physiological and transcriptional changes induced by MAMP perception.
⦁ The knowledge generated by this study constitutes a stepping-stone toward improvement of Brassica crop.

(출처 : 본문 1. 연구개발과제의 개요 3p)

목차 Contents

• COVER ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 가. Improving crop disease resistance is essential to sustain food production ... 3
• 나. Pattern-triggered immunity is a durable aspect of plant’s immune system ... 3
• 다. Better understanding of horticultural crop immune system is required to develop disease-resistant varieties ... 3
• 라. Research goals and methods ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 가. Range and sensitivity of MAMP perception in B. rapa and comparison with Arabidopsis thaliana ... 4
• 나. Molecular characterization of B. rapa pattern recognition receptors ... 6
• 다. Transcriptomic analysis of B. rapa early responses to two unrelated MAMPs ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 11
• 4. 참고문헌 ... 12
• 5. 연구성과 ... 13
• End of Page ... 13