| 초록 |
□ 연구개요 기후변화 및 무역다변화로 인한 식물바이러스의 돌발로 지속적인 작물 피해가 발생하고 있는 실정임. 이를 위해 유전체 빅데이터 기반 신생명공학 기술을 활용해 바이러스병 저항성 관련 유용유전자를 대량 발굴하여 바이러스병 제어 기작 이해 및 저항성 육종방법을 이용한 작물소재개발이 절실히 요구됨. 곰팡이 및 세균병에 비해 바이러스에 대한 식물면역체기반 저항성 기작 연구는 매우 제한적인 실정임. 식물에서 DNA 손상은 세포내에서 발생하는 일반적인 생리학적인 현상으로 알려져 있었지만 본 연구는 기존에 알려져 있던 식물면역체계와는 다른 식물의 DNA 손상과 식물면역과의 상호작용 및 신호전달 체계를 바이러스 병원체와의 상호관계를 통하여 이해하고자 함. □ 연구 목표대비 연구결과 DNA 손상과 식물면역과의 연관성을 알아보기 위해 애기장대 Col-0 식물에 DNA 손상 유도 물질인 Bleomycin과 방사선(감마선) 처리 후 24시간 후에 Turnip cinkle virus (TCV), Pseudomonas syringae pv tomato DC3000 (Pst DC3000), Botrytis cinerea 접종한 결과 DNA 손상은 TCV 및 B. cinerea에 대해 병 저항성 유도에 관여하였다. 병저항성 관련 인자를 알아보기 위해 DNA 손상 여부, 식물면역마커 유전자(PR 유전자), DNA 손상 조절 유전자들의 발현 여부를 확인한 결과 PR-1, PR-2 등 다양한 저항성 마커 유전자 뿐만 아니라 RPS2와 같은 면역수용체 유전자의 발현도 증가되는 것을 확인하였다. 관련 유전자들 선발 및 기능을 탐색하기 위해 RNA-seq 분석 결과 DNA 손상 조절 유전자뿐만 아니라 저항성 관련 유전자들도 다량 증가됨을 확인하였다. 대부분 식물면역조절 기작엔 식물호르몬이들이 많이 관여하고 있는데 DNA 손상 후 살리실산, 자스민산, 에틸렌 등 다양한 호르몬 분석을 한 결과 특이하게도 살리실산 호르몬만 약 3배이상 증가되어 DNA 손상 유도 면역조절에 직접적으로 관여하는 것으로 확인됨. DNA 손상 조절 기작을 구체적으로 이해하기 위해 DNA 손상 조절 돌연변이체(sog1, atm-2, atr-2)를 확보하였다. 확보된 돌연변이체에 TCV, Pst DC3000, B. cinerea 각기 다른 병원체들을 접종하여 병 저항성 관여 여부를 확인한 결과 단독 돌연변이체에서는 대조구 식물에 비해서 병발생이 크게 나타나지 않았다. Basal resistance에는 관여하지 않는 것으로 판단되어 면역수용체 기반 저항성(R-gene mediated resistance)을 확인하기 위해 TCV에 대한 면역수용체가 존재하는 Di-17식물과 돌연변이체들을 교배하여 F2세대에서 TCV 저항성 관여를 확인한 결과 SOG1과 ATM 유전자는 TCV 저항성에 직접 관여하는 인자로 밝혀짐. □ 연구개발결과의 중요성 본 연구는 기존에 밝혀져 있지 않았던 DNA손상의 새로운 식물면역조절 기작을 밝히는데 큰 의미가 있는 창의적인 연구임. 본 연구에서는 유전체 분석 결과 식물 세포내에 DNA damage가 발생하게 되면 식물의 면역 관련 유전자들이 다량으로 증가하여 바이러스뿐만 아니라 다른 병원체 저항성에도 관여하는 것을 규명하였음. 기후이상변화에 따른 식물바이러스에 대한 피해가 증가되고 있는 현실에 기존에 알려져 있던 식물면역체계에 DNA 손상 관련 면역 기작을 통합적으로 이해함으로써 작물보호에 중요한 자료 및 활용소스로 사용될 것으로 예상되어짐. 세계적 수준의 연구결과를 확보하여 국제저명학술지에 논문을 게재할 계획이며 발굴된 유용 유전자들에 대한 특허 및 지적재산권을 확보할 것이다. 확보된 원천기술의 적용과 함께 작물에 선발된 유용 유전자를 도입함으로써 병저항성 품종 개발로 농생명산업에 크게 기여할 것이다. 신육종기술개발을 이용해 선발된 유용유전자를 신육종작물 개발에 활용하여 생산성 높은 작물을 창출해낼 것으로 기대함. (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
