| 초록 |
연구개요 - 파이토알렉신은 식물이 병원균의 감염에 대항해 생산하는 항균 활성 물질로서 식물의 병 저항성 및 비생물학적 스트레스 저항성에 복합적으로 기여한다. - 하지만 벼가 주곡임에도 불구하고 벼의 페놀/아민계 파이토알렉신 대사 관련 연구는 상대적으로 부진한 실정이다. - 벼 페놀/아민계 파이토알렉신 생합성 대사의 핵심 효소인 OsNACT 및 OsCHI 유전자 패밀리의 생화학적/생리적 기능을 규명하는 연구가 필요하다. 연구 목표대비 연구결과 - 벼 OsCHI 패밀리 유전자 7개를 확보하고 발현 벡터를 제작하였음. In silico 분석을 통하여 OsCHI3를 catalytic CHI인 타입 I으로, OsCHI1, OsCHI2, OsCHI4, OsCHI5는 타입 III로, OsCHI6, OsCHI7은 타입 IV로 분류하였음. - OsCHI 단백질을 대장균에서 발현하고 분리정제하였음. 재조합 단백질의 촉매 활성 분석을 통하여 OsCHI 패밀리 중 OsCHI3가 벼의 bona fide CHI임을 규명하였음. OsCHI3는 naringenin chalcone에 대한 촉매 효율이 isoliquiritigenin에 대한 효율보다 월등히 높은 타입 I CHI의 특성을 가짐을 규명하였음. - OsCHI 유전자는 대부분 항시 발현되는 양상을 보였음. OsCHI3 유전자는 벼 잎에서 주로 발현되었으며, 자외선 스트레스에 의해 발현이 유도되었음. 이 결과를 종합하여 OsCHI 패밀리 중 OsCHI3가 벼 잎에서 자외선 스트레스에 의한 sakuranetin 생합성을 담당함을 밝혔음. - OsNACT 패밀리 8개 중 현저하게 ORF 길이가 짧은 OsNACT5를 제외한 7개의 OsNACT 유전자를 확보하고 발현 벡터를 제작하였음. - OsNACT 단백질을 대장균에서 발현하고 분리정제하였음. OsNACT 단백질의 촉매 활성 분석을 통하여 OsNACT3, OsNACT6, OsNACT7이 생화학적으로 NACT 활성을 가짐을 규명하였음. - Kinetic analysis를 통하여 OsNACT6가 phenyl donor에 대한 기질 친화도가 가장 높으며, 촉매 효율은 OsNACT3가 가장 높음을 규명하였음. - OsNACT6 유전자는 벼 잎에서 주로 발현되었으며, 자외선 스트레스에 의해 발현이 유도되었음. NACT 활성 및 자외선 유도 발현 결과로부터 OsNACT6가 벼 잎에서 자외선 스트레스에 의한 페닐아마이드 파이토알렉신 생합성을 주로 담당함을 규명하였음. - 뿌리에서 주로 발현되며 NACT 활성을 가진 OsNACT3 및 OsNACT7은 타감물질 생합성에 관련된 기능을 담당할 것으로 판단하였음. - oschi2-1, oschi4-1, oschi4-2, oschi5-1과 osnact1-1, osnact5-2, osnact7-3 순종 돌연변이 라인을 확보하고 페놀 대사물질을 분석하였음. 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) - 벼 페놀/아민계 방어 물질 생합성 관련 OsCHI 및 OsNACT 유전자 패밀리의 기능을 규명함으로써 벼 스트레스 저항성 연구의 수준을 한 단계 끌어올리는 데 기여하였음. - 페놀/아민 방어 물질은 식물의 스트레스 저항성에 중요한 역할을 담당함으로 본 연구에서 확보한 OsCHI 및 OsNACT 유전자는 스트레스 저항성 벼 품종 개발을 위한 대사 재설계에 활용 가능함. - 파이토알렉신 생합성 유전자를 이용한 신규 생리활성 페놀/아민 화합물의 생명공학적 생산기술 개발과 이를 통한 유용 생리활성 소재의 개발 및 산업적 활용이 가능함. (출처 : 요약문 2p) |
