| 초록 |
□ 연구개요 환경변화에 의한 비 생물 스트레스 (abiotic stress)는 식물의 생장과 발달, 생산성에 큰 영향을 미친다. 특히 고온 스트레스는 식물의 조기 개화를 유도하고, 종자 생산량을 감소시키는 것으로 알려져 있다. 그러나 비생물 스트레스에 의한 조기 개화, 종자생산량 감소에 대한 분자생물학적 기전에 대한 연구는 미미한 실정이다. 본 연구는 비 생물 스트레스 신호전달기작에서 핵심적인 역할을 담당하고 있는 탈수반응 요소 결합 단백질 2C (DREB2C) 의존적 신호전달 조절 기전이 개화와 종자생산에 미치는 영향을 연구하였다. 연구 수행을 통해, 새로운 DREB2C 의존적 비 생물 스트레스 신호전달 기전을 제시하였고, 개화 및 종자생산에 미치는 분자생물학적 정보를 제공하였다. 구축된 DREB2C 의존적 신호전달 네트워크 정보는 기후 변화 대응 작물 개발을 위해 응용될 수 있을 것이다. □ 연구 목표대비 연구결과 1. 개화, 종자생성 및 발아에 미치는 DREB2C의 영향 연구: DREB2C 과잉발현 형질 전환체를 생성하고 개화시기, 종자생성, 종자발아 및 꽃 형태를 분석함. DREB2C는 식물의 개화와 종자 형성에 관련된 전사인자임을 밝힘. AtCYS5 유전자의 발현은 DREB2C의 조절을 받음. AtCYS5는 스트레스 환경 조건에서 종자발아속도를 조절하는 단백질 분해 억제자임. 2. DREB2C 의존적 고온 스트레스 신호전달체계 구명: DREB2C와 결합하는 단백질인 VOZ1을 분리함. DREB2C와 VOZ1의 상호작용, voz1 voz2-2 돌연변이체 연구를 통해, 고온 저항성 유전자의 발현조절 기전을 구명하고 새로운 DREB2C 의존적 고온 스트레스 신호전달 체계를 제시함. 3. 개화 및 종자 형성에 미치는 DREB2C-VOZ1의 상호조절기전 연구: DREB2C는 개화 지연 및 종자형성을 억제시키는 반면 VOZ1은 개화 촉진기능이 있음. DREB2C는 FLC의 발현을 증가시켜 개화 억제를 유도하는 것을 밝힘. DREB2C와 VOZ1의 상호작용을 통해 FLC 발현을 조절함으로써 식물의 개화를 조절함. DREB2C의 과잉발현은 짧은 수술 길이를 유도하고 짧아진 수술은 수정 효율을 낮추어 종자 생산량을 감소시킴. 유전자 편집 기술을 사용하여 DREB2C knockout 돌연변이체 생성. □ 연구개발결과의 중요성 1. 비 생물 스트레스에 의한 개화 및 종자형성 조절의 신호전달 기전 규명 비 생물 스트레스 환경에서 식물의 개화 및 종자형성을 조절하는 신호전달 기전의 핵심적인 역할을 수행할 것으로 예상되는 탈수반응요소 결합단백질의 조절 기작을 구명함으로서 새로운 환경 재해 반응 신호전달 기전의 cross-talk network을 제시함. 2. 기후변화 대응작물 개발을 위한 분자육종학적 활용 비 생물 스트레스 환경에서 탈수반응요소 결합단백질의 종자발아, 개화조절 기능을 활용함으로써 인위적 개화 조절 및 종자 생산성 향상에 중점을 둔 목적형 작물 개발에 활용될 수 있는 기초 지식을 확보함. 종자발아, 개화조절기전의 분자 생물학적 정보는 기후변화 대응작물 개발에 활용 가능함. 3. 스트레스 관련 유전자의 기능 조절의 새로운 신호전달 기전 구명 정상 생장 조건에서 비생물 스트레스 관련 유전자의 활성을 저해하는 역할을 수행할 것으로 예상되는 VOZ1의 새로운 기능을 규명함으로서 다양한 비 생물 스트레스 저항성 향상에 대한 새로운 억제 조절자를 제시함. 4. 비 생물 스트레스에 의한 개화조절 신호전달 연구 분야의 국제 연구 경쟁력 향상 비생물 스트레스에 의한 종자발아 및 개화시기 조절 분야의 국제 연구 경쟁력을 확보하고, 식물분자생물학 연구 분야의 고급 연구 인력을 양성함. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
