초록 ▼

□ 연구목적
○ 본 연구과제에서는 식물노화의 조절프로그램에 대한 통합적인 이해를 궁극적인 목표로, 애기장대에서 잎의 노화와 리그닌 생합성 과정의 상호작용과 그 분자유전학적 조절 메커니즘을 규명하고자 한다.

□ 연구내용
○ 식물발달의 마지막 단계인 노화 과정은 세포, 조직, 기관, 개체 수준에서 정교하게 진행되는 일련의 세포생물학적, 생화학적 변화를 수반한다. 노화 과정 동안 식물세포는 점차 합성 능력이 저하되고, 세포 내 거대분자들이 분해되어 항상성을 잃음으로써 결국 죽음에 이르게 된다.
○ 세포벽 역

□ 연구목적
○ 본 연구과제에서는 식물노화의 조절프로그램에 대한 통합적인 이해를 궁극적인 목표로, 애기장대에서 잎의 노화와 리그닌 생합성 과정의 상호작용과 그 분자유전학적 조절 메커니즘을 규명하고자 한다.

□ 연구내용
○ 식물발달의 마지막 단계인 노화 과정은 세포, 조직, 기관, 개체 수준에서 정교하게 진행되는 일련의 세포생물학적, 생화학적 변화를 수반한다. 노화 과정 동안 식물세포는 점차 합성 능력이 저하되고, 세포 내 거대분자들이 분해되어 항상성을 잃음으로써 결국 죽음에 이르게 된다.
○ 세포벽 역시 노화 과정에서 분해되며, 이 과정은 노화 프로그램의 실행을 위한 에너지 공급에 필수적이다. 세포벽의 주요 구조성분인 리그닌은 세포벽을 강화하고 물 수송을 촉진하며 병원균에 대한 물리적 방어막으로 기능한다. 리그닌의 양과 성분은 세포나 조직에 따라 혹은 발달과정이나 환경요인에 의해 달라질 수 있으며, 식물노화 과정에서 리그닌 단량체의 양이 변화한다는 사실 또한 알려져 있다.
○ 하지만 세포벽의 분해는 식물노화 과정에서 중요한 특성임에도 불구하고 그 주요성분인 리그닌 생합성과 식물노화 프로세스의 연관성 및 그 조절 메커니즘에 대해서는 거의 알려져 있지 않다.
○ 본 연구과제에서는 애기장대에서 식물노화와 리그닌 생합성 과정 사이의 상호작용과 그 조절 메커니즘을 규명하고자 하며, 확보된 노화지연 혹은 노화촉진 돌연변이체에서 잎의 노화 표현형과 리그닌 합성의 상관관계를 분석함으로써 식물노화와 리그닌 생합성 프로세스의 총체적인 관계성을 밝히고자 한다.

□ 연구결과
I. 잎의 노화와 리그닌 생합성 과정 사이의 상호작용 및 조절 메커니즘 규명
- 애기장대 Histone H2B variant인 HTB9의 과발현체에서, 리그닌 변화의 원인이 리그닌 생합성 주요 유전자의 gene silencing에 의한 것인지 규명하였음.
- 노화 유도조건에서 HTB9 과발현체에서 잎의 노화 표현형을 심화 분석하였음.

II. 잎의 노화와 리그닌 생합성 과정의 포괄적 관계성 규명
- 애기장대 Histone H2B variant family에서 잎의 노화 및 리그닌 생합성 과정 사이의 관련성을 연구하였음.
- HTB1, HTB2, HTB11에 대한 T-DNA 삽입돌연변이체 및 과발현체에서 잎의 노화 및 리그닌 생합성 표현형 관찰하였음.
- HTB4의 잎의 노화 조절에 대한 분자유전학적 메커니즘을 연구하였음.
- 전사체 분석을 통해 htb4 돌연변이체 특이적으로 발현하는 유전자들에 대해 조사하였음.

□ 연구결과의 활용계획
○ 애기장대에서의 연구결과는 작물에서의 잎노화와 리그닌 생합성을 조절하는 메커니즘에 대한 연구에 활용이 가능함.
○ 잎의 노화와 리그닌 생합성을 동시에 조절하는 유전자원을 확보하여 생산성과 저장성이 증대된 신기능성 작물 제작에 활용할 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

Abstract ▼

□ Purpose
○ Our objective is to understand the integrated regulatory programs of plant senescence by investigating molecular genetic mechanisms on the interaction between leaf senescence and lignin biosynthesis.

□ Contents
○ Senescence, the final stage of plant development, involves a s

□ Purpose
○ Our objective is to understand the integrated regulatory programs of plant senescence by investigating molecular genetic mechanisms on the interaction between leaf senescence and lignin biosynthesis.

□ Contents
○ Senescence, the final stage of plant development, involves a series of cellular and biochemical changes that progress finely at the cell, tissue, organ, and organism levels. During senescence, plant cells lose their cellular homeostasis by decreased anabolic activity and increased catabolic activity, finally, it leads to death of plant.
○ Furthermore, cell walls are decomposed during the leaf senescence, which is essential for the energy supply for the execution of the leaf senescence program. Lignin, the main structural component of the cell wall, strengthens the cell walls, promotes water-transport, and functions as a physical barrier against pathogens. The amount and composition of lignin in plants can be changed depending on cells or tissuses, developmental processes or environmental conditions. It is also known that the amount of lignin monomer changes along plant senescence.
○ Although cell wall degradation is an important characteristics during plant senescence, little is known about the relationship between lignin biosynthesis and leaf senescence and its regulatory mechanisms.
○ Here, we will be committed to following specific aims to determine the relationship between lignin biosynthesis and leaf senescence and its regulatory mechanisms in Arabidopsis.

□ Results
Aim I. Regulatory mechanism of HTB9-mediated leaf senescence
- Examined the expression of the genes involved in lignin biosynthesis in HTB9 overexpressor
- Analyzed leaf senescence phenotypes of HTB9 overexpressor lines

Aim II. Relationship between lignin biosynthesis and leaf senescence
- Examined the relationship between lignin biosynthesis and leaf senescence in histone H2B variant family genes
- Examined leaf senescence and lignin biosynthesis phenotypes in HTB1, HTB2, and HTB11 mutants
- Investigated the molecualr genetic mechanisms of HTB4-mediated leaf senescence
- Examined the genes whose expression are affected by HTB4

□ Expected Contribution
○ It could enable the integrated understanding of regulatory mechanisms that mediate leaf senescence and lignin biosynthesis in diverse crop species.
○ It could be used for the production of new functional crops with increased productivity and storage by acquiring genetic resources that simultaneously regulate leaf senescence and lignin biosynthesis.

(source : Summary 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구결과 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 4
• 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 과제 개요 ... 5
• 2. 수행내용 및 결과 ... 6
• 3. 자체평가 ... 10
• 4. 연구결과의 활용 계획 ... 11
• 5. 연구과정에서 수집한 해외 정보 ... 11
• 6. 참고문헌 ... 11
• 7. 연구성과 ... 12
• 8. 기타사항 ... 12
• 끝페이지 ... 12