유전자 침묵현상을 이용한 고추 리포옥시게네이즈 유사 유전자의 생육과 발달 관련 기능 분석 (Identification of CaLOP Regulating Development and Growth through Virus-Induced Gene Silencing in Pepper)

서지정보

· 발행기관 : 한국원예학회
· 수록지 정보 : 원예과학기술지 / 36권 / 2호 / 292 ~ 301페이지
· 저자명 : 강원희, 이준성, 남재영, 염선인

초록

식물 세포벽 및 세포 사이에 존재하는 분비단백질은 식물 생육과 발달뿐만 아니라 다양한 환경 스트레스 조절 기작에 관여한다. 선행 연구에서 고추와 병원균의 상호작용을 통해 분비된 고추 유래 분비단백질의 대량 동정을 통해 방어 기제 연구가 진행 되었다. 이 중 병원균 상호작용 분비 단백질의 작물 발달 및 생육 관련 연구를 위해 CaLOP 유전자를 선발하였다. CaLOP 유전자는 PLAT/LH2 도메인을 가지고 있었으며, 같은 가지과 식물인 토마토, 감자, 담배 이외에도 애기장대와 벼에서 이종 상동성 유전자들을 확인할 수 있었다. 발현 양상을 살펴보면, CaLOP 유전자는 뿌리 조직에서 강하게 발현되었으며, 고추 역병뿐만 아니라 TMV-P0, TMV-P1,2 및 PepMoV 바이러스와의 상호작용 과정의 특정 시기에 따라 발현이 증가하였다. 식물 생육 및 발달에서의 기능을 확인하기 위해, 유전자의 침묵 현상을 유도하여 CaLOP 유전자의 발현을 억제한 결과 대조군에 비해 엽면적이 작아지고, 초장이 감소하는 등의 비정상적 생육과 생장점의 고사 등의 심각한 발달장애가 나타났다. 이를 통해 CaLOP 유전자는 병원균에 대항하는 방어기제 이외에도 식물의 생육과 발달에 중요한 기능을 하는 유전자라는 것을 확인할 수 있었다.

영어초록

The proteins secreted into the cell wall and extracellular space have multiple roles in plant development, metabolism, and stress responses. In a previous study, examples of such proteins secreted during pepper–pathogen interactions were isolated to elucidate their roles. Among these proteins, we further characterized a lipoxygenase homology gene CaLOP (Capsicum annuum lipoxygenase homology protein), which has a 730 bp cDNA sequence and encodes 184 amino acids. CaLOP contains a lipoxygenase homology (PLAT/LH2) domain. A database search revealed that CaLOP shares significant sequence identity with putative orthologs in other plants. CaLOP was constitutively expressed in root tissue, and was upregulated in response to TMV-P0, TMV-P2, and PepMoV viruses, as well as Phytophthora capsici. To examine the biological function of this gene in plant development, we performed in planta knockdown assays using the Tobacco rattle virus-based gene-silencing system. Silencing CaLOP in pepper resulted in abnormal growth and severe developmental disorders, including lethal phenotypes, compared with controls. Consequently, our results suggest that CaLOP may be important in plant growth and development, and pathogen defense.

참고자료

· 없음