초록 ▼

□ 연구개요
본 연구에서는 EXO70 단백질의 기능을 진화 초기 모델 식물인 우산이끼에서 규명하고자 하였다. 또한, EXO70 단백질의 분화와 환경 스트레스에 대한 식물 특이적 대응 기작 발달의 상호 연관성을 규명하고, 이를 바탕으로 애기장대의 EXO70 파라로그 단백질들 중에서 특이적으로 환경 스트레스 대응 기작에 관여하는 유전자를 선별하여 스트레스에 대응하는 내성반응을 심층적으로 연구하고자 하였다. 궁극적으로는, 환경 스트레스 대응 기작에 대한 우산이끼 및 애기장대 EXO70 단백질군의 진화 과정을 통한 기능 분화 네트워크

□ 연구개요
본 연구에서는 EXO70 단백질의 기능을 진화 초기 모델 식물인 우산이끼에서 규명하고자 하였다. 또한, EXO70 단백질의 분화와 환경 스트레스에 대한 식물 특이적 대응 기작 발달의 상호 연관성을 규명하고, 이를 바탕으로 애기장대의 EXO70 파라로그 단백질들 중에서 특이적으로 환경 스트레스 대응 기작에 관여하는 유전자를 선별하여 스트레스에 대응하는 내성반응을 심층적으로 연구하고자 하였다. 궁극적으로는, 환경 스트레스 대응 기작에 대한 우산이끼 및 애기장대 EXO70 단백질군의 진화 과정을 통한 기능 분화 네트워크 분석하고자 하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 “식물의 육상 진화과정에서의 EXO70 단백질군의 기능 분화를 통한 환경 스트레스 대응 메커니즘 발달 연구”에서는 각 세부 목표에 대해 다음과 같은 결과를 도출하였다.
(1) 대표적인 식물의 모델 시스템인 애기장대에 존재하는 23개의 EXO70 단백질 paralog 들과 진화 단계에서의 최초 육상 식물인 우산이끼에 존재하는 3개의 EXO70 단백질 paralog들의 서열을 비교하여 진화 과정에서의 기능 분화 가능성을 예측하였으며
(2) 우산이끼 식물체에 건조, 고염, 저온 스트레스 및 환경 스트레스 호르몬인 앱시스산을 처리한 후 RT-PCR을 통하여 반응도를 확인하였으며, 과다발현 식물체 및 CRSPR 형질전환 식물체를 제작하였고,
(3) 우산이끼 EXO70 단백질의 세포내 localization 확인을 완료하여 세 단백질의 특성을 분류하였으며, 애기장대 EXO70 단백질과의 co-localization을 통하여 기능적 연관성을 분석하였고,
(4) 우산이끼 EXO70 단백질의 기능분석을 위하여 세포 내 결합하는 단백질을 Y2H 분석을 통하여 E3 ligase 단백질을 선별하고, 환경 스트레스에 대한 반응성을 분석하기 위하여 건조 및 고염 스트레스에 대한 스트레스 반응성을 분석하였다.
(5) 본 연구를 통하여 국제 SCI 저널 논문 2편을 정량적 성과로 도출하였다.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구를 통해 식물의 진화 과정에서 EXO70 단백질의 기능 분화를 추적-분석함으로써 식물이 육상 환경에 적응하기 위하여 획득해온 환경 스트레스 저항성 메커니즘에 대하여 이해할 수 있었고, 고염 스트레스 조건하에서의 저항성 조절 메커니즘에 대하여 규명하였다. 또한, 국내 최초로 효율적인 우산이끼 조직 배양 방식을 개발하여 SCI 학술지에 논문으로 게재하여 분자진화 연구 분야에서 경쟁력을 확보하였다. 본 연구의 결과는 분자-세포 생물학적 기법을 바탕으료 하여 진화에 대한 새로운 시각을 제공할 수 있으며, 궁극적으로 식물의 환경 스트레스 내성 형질전환 작물의 개발을 위한 유전자 발굴에 큰 도움이 될 것으로 사료된다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구의 목표 및 내용 ... 4
• 2) 연구가설 및 도출 근거 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1. 인간, 효모, 동물 및 우산이끼와 애기장대를 포함하는 식물 모델 시스템 EXO70 단백질군의 단백질 서열 비교를 통한 진화 과정에서의 기능 분화 예측 및 분석 ... 5
• 2. 모델 식물인 우산이끼에서 EXO70 유전자군의 환경 스트레스에 대한 대응 반응 분석 및 과다발현체 제작 ... 5
• 3. 우산이끼 EXO70 유전자군의 분자 세포 생물학적 분석 - 과다발현체 선별 및 표현형 분석 ... 5
• 4. 우산이끼 EXO70 유전자군의 CRISRP/CAS9 형질전환체 제작 ... 5
• 5. 애기장대 EXO70 유전자군의 분자 세포 생물학적 분석 및 표현형 분석 ... 5
• 6. 우산이끼 EXO70 유전자군의 CRISRP/CAS9 형질전환체의 선별 및 형질전환 식물체의 환경스트레스 대응 반응 표현형 분석 ... 6
• 7. 환경스트레스 대응 기작에 대한 우산이끼 및 애기장대 EXO70 단백질군의 기능 분화 네트워크 분석 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 17
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 18
• 7. 참고문헌 ... 18
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 20
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 23
• 끝페이지 ... 29