초록 ▼

□ 연구개요
식물은 동물과 달리 움직일 수 없으므로 다양한 외부 환경스트레스에 대한 다양한 방어기작이 발달하였다. 그 중 식물의 표피세포를 둘러싸고 있는 소수성 물질, 큐틴(cutin)과 큐티클 왁스 (cuticular wax)로 이루어진 큐티클층 (cuticle layer)은 외부 환경스트레스에 대한 1차 방어벽으로 알려져 있다. 특히 큐티클 왁스 생합성은 가뭄 스트레스 하에서 증가되어 기공을 통하지 않은 물의 소실을 막아주나, 고습 환경에서는 급격히 감소되는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 1) 변화하는 습도 (a

□ 연구개요
식물은 동물과 달리 움직일 수 없으므로 다양한 외부 환경스트레스에 대한 다양한 방어기작이 발달하였다. 그 중 식물의 표피세포를 둘러싸고 있는 소수성 물질, 큐틴(cutin)과 큐티클 왁스 (cuticular wax)로 이루어진 큐티클층 (cuticle layer)은 외부 환경스트레스에 대한 1차 방어벽으로 알려져 있다. 특히 큐티클 왁스 생합성은 가뭄 스트레스 하에서 증가되어 기공을 통하지 않은 물의 소실을 막아주나, 고습 환경에서는 급격히 감소되는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 1) 변화하는 습도 (ambient humidity) 조건에서 식물의 큐티클 왁스 생합성이 ubiquitin 의존적 단백질 분해 기작에 의해 조절되는지? 2) 이러한 ubiquitin 의존적 단백질 분해 기작이 식물의 각 기관에 존재하는 큐티클 왁스 함량 조절에도 관여하는지? 3) 다양한 식물군에도 ubiquitin 의존적 단백질 분해 기작이 큐티클 왁스 생합성 조절에 중요한지? 등의 의문을 해결하고자 한다. 이에 본 연구의 최종 목표는 변화하는 습도 조건에서 E3 ubiquitin ligase에 의한 큐티클 왁스 생합성의 조절 기전을 규명하는 것이다.

□ 연구 목표대비 연구결과
SAGL1-CER3 모듈이 습도에 따른 애기장대의 큐티클 왁스 생합성을 억제 기능 규명: 육상 식물의 지상 부분을 덮는 큐티큘 왁스는 육상 환경에서 식물 생존에 필수적이다. 그러나 주변 습도의 변화에 대한 큐티클 왁스 생합성의 조절 메커니즘에 대해서는 알려진 바가 거의 없다. 이에 애기장대 (Arabidopsis thaliana) Kelch repeat F-box 단백질인 SMALL AND GLOSSY LEAVES1 (SAGL1)이 큐티클 왁스 생합성 조절에 관여하며, 특히 SAGL1은 지상부 큐티클 왁스의 주된 성분인 장쇄지방 알칸의 생산에 관여하는 생합성 효소인 ECERIFERUM3 (CER3)의 26S proteasome 의존적 분해를 매개한다는 사실을 밝혔다. 이러한 기작은 상대적으로 높은 습도에서 SAGL1 단백질의 안정도가 증가하여 CER3 단백질을 분해함으로써 큐티클 왁스 생합성을 억제하며, 상대적으로 낮은 습도에서는 SAGL1 단백질의 안정도가 26S proteasome 의존적으로 감소되어 CER3 단백질이 안정화됨으로써 큐티클 왁스 생합성이 증가된다. 그러므로 애기장대 식물체는 SAGL1-CER3 모듈에 의해 상대 습도 변화에 따라 큐티클 왁스 생합성을 조절하는 중요한 분자이며, 고습 조건에서 육상식물 지상부 조직의 기체와 수분 조절을 control하는 큐티클층의 투과성 조절에 매우 중요한 기작임을 밝혔다.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
1) 활용계획: 본 연구과제의 수행 중, 생화학, 분자생물학, 분자유전학, 식물 분자생물학, 식물생리학 분야의 관련 지식과 기술이 습득된 우수한 연구 인력이 배출될 것이며, 새로운 연구 결과는 신규 지적재산권 확보가 가능하며 이는 곧 국가 경쟁력 향상과 직결될 것이다.
2) 학문 발전에의 기대효과: 큐티클은 식물체의 1차 방어벽이므로 이들의 조절 기작은 식물의 성장 및 발달에 매우 중요하다. 변화하는 습도 조건에서 큐티클 왁스 생합성 관련 단백질들이 Ubiquitin 의존적 단백질 분해 기작에 대한 규명은 환경스트레스에 대한 식물의 방어기작을 이해하는 데 큰 도움을 줄 것이다.
3) 산업 발전에의 기대효과: 큐티클 왁스는 비누, 페인트, 플라스틱, 윤활유, 대체에너지 등을 생산하는데 중요한 산업 원료로 이용될 수 있고, 변화하는 환경 스트레스 조건에서 식물의 방어기작을 연구함으로써 현재 지구 온난화와 같은 대기 환경에서 재배될 농작물의 수확량 증진에 기초적인 아이디어 제공이 가능할 것이다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• (1) 연구개발의 필요성 ... 4
• (2) 연구개발의 목표 ... 4
• (3) 연구범위 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 17
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 17
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 17
• 3) 목표 달성 수준 ... 17
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 18
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 18
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 참고문헌 ... 19
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 22
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 25
• 끝페이지 ... 41