애기장대에서의 벼 유래의 고친화성 인산 운반체 유전자들의 기능 분석 (Functional Analysis of the High Affinity Phosphate Transporter Genes Derived from Oryza sativa in Arabidopsis thaliana)

서지정보

· 발행기관 : 한국생명과학회
· 수록지 정보 : 생명과학회지 / 18권 / 4호 / 488 ~ 493페이지
· 저자명 : 남재성, 서현미, 정윤희, 김윤혜, 권택민, 정순재, 이영병, 김도훈

초록

본 연구는 공개된 벼의 유전체 정보를 이용하여서 벼에 존재하는 13 종의 고친화성 인산 운반체 유전자들 중에서 다른 식물 종에서 분리되고 잘 연구된 고친화성 운반체 유전자들과의 아미노산 서열이 유사한 9 종의 OsPT 유전자들(OsPT1, OsPT2, OsPT3, OsPT4, OsPT5, OsPT6, OsPT7, OsPT8, OsPT12)을 그룹1로, 유사성이 낮은 나머지 4종의 OsPT 유전자들(OsPT9, OsPT10, OsPT11, OsPT13)을 그룹2로 세분하였다. 그리고 쌍자엽 모델 식물체인 애기장대를 이용해서 전형적인 고친화성 인산 운반체 유전자 군에 속하는 OsPT1과 OsPT7 유전자의 기능 분석을 시도하였다. OsPT1 유전자를 과발현하는 형질전환체의 생육이 모본에 비교해서 약 30% 증가하는 결과를 보였다. 그러나 발현정도가 낮은 두 종의 형질전환체들의 생육은 모본과 비슷하였다. 또한 OsPT7 유전자를 과발현하는 형질전환체의 생육도 OsPT7 유전자의 발현량에 비례해서 증가하는 양상을 보였으며 발현이 가장 높은 T-4 line은 생육이 약 2배 증가하였다. 이러한 결과는 단자엽 식물 유래의 OsPT1와 OsPT7 유전자가 쌍자엽 식물체에서도 고친화성 인산 운반체의 기능을 정상적으로 수행한다는 것을 의미한다. 또한 형질전환체와 모본의 생육 차이에 대한 분자생물학적 해석을 위해서, 애기장대에서 체내 인산 농도 상태를 간접적으로 보여주는 좋은 지시 유전자의 기능을 하는 인산 결핍에 특이적으로 발현하는 유전자인 AtPT1 유전자의 발현량을 조사하였다. OsPT1와 OsPT7 유전자가 과발현하는 형질전환체에서 인산 결핍에 따른 AtPT1 유전자의 발현이 모본에 비해서 현저히 약하게 유도된다는 결과는 형질전환체가 인산 부족에 의한 스트레스가 적다는 것을 간접적으로 보여주는 좋은 증거다. 그 결과로 이들 형질전환체는 모본인 야생형에 비해서 인산 결핍 조건에서도 생육이 좋은 것으로 판단된다.

영어초록

Phosphate, a favorable phosphorous form for plant, is one of major nutrient elements for growth and development in plants. Plants exhibit various physiological and biochemical responses in reaction to phosphate starvation in order to maintain phosphate homeostasis. Of them, expression of high affinity phosphate transporter gene family and efficient uptake of phosphate via them is a major physiological process for adaption to phosphate deficient environment. Although the various genetic resources of high affinity phosphate transporter are identified recently, little is known about their functions in plant that is prerequisite information before applying to crop plants to generate valuable transgenic plants. We demonstrated that Arabidopsis transgenic plants overexpressing two different high affinity phosphate transporter gens, OsPT1 and OsPT7, derived from rice, exhibit better growth responses compared with wild-type under phosphate starvation condition. Specially, OsPT7 gene has proven to be more effective to generate Arabidopsis transgenic plant tolerant to phosphate deficiency than OsPT1. Furthermore, the expression level of AtPT1 gene that is one of reporter genes specifically induced by phosphate starvation was significantly low compared with wild-type during phosphate starvation. Taken together, these results collectively suggest that over expression of OsPT1 and OsPT7 genes derived from monocotyledonous plant function efficiently in the dicotyledonous plant, relieving stress response caused by phosphate starvation and leading to better growth rate.

참고자료

· 없음