자포니카 벼의 종자 저장단백질 유전자 구조 및 발현분석 연구 현황

서지정보

· 발행기관 : 한국국제농업개발학회
· 수록지 정보 : 한국국제농업개발학회지 / 24권 / 3호
· 저자명 : 윤웅한, 이정화, 이강섭, 김영미, 한장호, 지현소, 윤성원, 이종렬, 김태호

초록

본 리뷰의 목적은 벼 종자 저장단백질 구조분석 및 발현특성분석 결과 종합화를 통하여 종자형질 개선 등의 실용화연구를 위한 기반구축을 모색하는데 있다.
최근 벼 염색체염기서열완전해독 연구 결과를 이용한 유용형질 유전자 분리 및 실용화 연구가 많이 진행되고 있다. 특히 벼 종자 저장단백질은 인류에게는 주요 영양원으로 사용되어지며 종자 발아시에는 식물체 성장을 위한 질소원으로 사용되어진다. 벼 종자 저장단백질의 분류는 용매에서의 용해도에 따라 약산성 및 알카리 용해성의 glutelin, 알코올 용해성의 prolamin, 염 용해성의 globulin으로 나눈다. 벼 염색체 상에는 11개의 glutelin 유전자와 33개의 prolamin 유전자가 존재하며 prolamin 유전자의 경우 5번 염색체 15 Mb 부위에 15개의 유전자가 위치하였다. 이와 같이 종자저장단백질 유전자들이 동일 염색체 부위에 위치하고 있는 것은 진화학적으로 동일 염색체에서 유래하였거나 유사한 유전자발현 조절영역을 가지고 있음을 의미한다. Globulin 유전자는 5번 염색체에 단일 유전자로 존재하였다.
마이크로어레이를 이용한 종자저장 단백질 관련 유전자의 조직 특이 발현 양상을 분석한 결과 glutelin과 대다수의 prolamin 합성 유전자는 종자배유에서만 발현을 하였으며 소수의 prolamin과 globulin 합성 유전자는 종자배유와 발아종자에서도 발현을 나타내었다. 종자 저장단백질의 프로모터부위를 분리한 후 종자에서의 발현 양상을 분석한 결과 glutelin type C1 프로모터가 종자의 전체 부위에서 발현을 나타내었으며 glutelin type B5와 α-globulin 프로모터가 많은 양의 발현을 나타내었다. 본 리뷰를 통하여 벼 종자 저장단백질의 구조및 발현특성 연구 진행사항을 살펴보았다. 이러한 연구 동향분석은 종자형질 개선 및 물질생산 등의 실용화 연구를 수행하는 연구자들에게 최근의 연구 현황을 제공할 수 있을 것으로 생각된다.

영어초록

Based on the outcome of the rice genome sequencing, a lot of researches for identification of genes underlying useful traits and their utilization are being carried out recently. Especially, rice seed storage proteins are used as a main nutrition source for human while they are used as the nitrogen source for plant growth during seed germination. Rice seed storage proteins are divided by solubility in solvent into weak acid and alkali soluble glutelin, alcohol soluble prolamin, and salt soluble globulin. The rice genome contains 11 glutelin genes and 33 prolamin genes. In the case of prolamin genes, 15 genes are located in 15 Mb region on the chromosome 5. Clustering of seed storage protein genes on the same chromosomal region indicates that they are evolved from the same chromosome or they share similar gene expression regulatory region. Only single globulin gene existed on the chromosome 5. As a result of tissue-specific expression pattern analysis of seed storage protein genes using microarray, glutelin and most of prolamin genes were expressed only in seed endosperm, while a few prolamin and the globulin genes are expressed in seed endosperm and germinating seed. As a result of isolating promoter regions of the seed storage protein genes and analyzing their expression pattern in seed, glutelin type C1 promoter showed expression in whole seed, and glutelin type B5 and α-globulin promoter showed strong expression. This paper reviewed on the structure and expression profile of rice seed storage protein genes, and will provide information on the recent research status to the researchers who are studying on the improvement of seed traits and production of substances.

참고자료

· 없음