[DEBUG-WINDOW 처리영역 보기]
BRIC을 시작페이지로 회원가입    로그인
BRIC동향
   
통합검색
배너1 배너2 스폰서배너광고 안내
오늘의 BRIC정보
모바일 BRIC RSS
트위터 페이스북
검색 뉴스레터 안내
좋은 연구문화 만들기
Bio일정
Bio일정
 
Bio일정 프리미엄(유료) 등록이란?
2017년 8월달 Bio일정을 확인하세요.
실험
실험
바이오 형광사진
실험의 달인들
평가단홍보
Bio마켓
Bio마켓
BioJob
BioJob
Biojob 프리미엄(유료) 등록이란?
커뮤니티
커뮤니티
전체메뉴
대메뉴안내: 동향
뉴스 Bio통신원 Bio통계 BRIC View BRIC이만난사람들 웹진
목록
조회 1678  인쇄하기 주소복사 트위터 공유 페이스북 공유 
바이오통신원   
곰팡이균에 대응하는 식물의 방어 메커니즘 발견
생명과학 한국연구재단 (2017-07-12 13:29)

식물은 엽록소를 통해 광합성을 하며 한 자리에서 움직이지 않고 일생을 보내는 생물이다. 식물은 곰팡이균의 공격을 받았을 때 어떻게 병에 걸리지 않고 견딜까? 한국연구재단은 이영숙 교수(포항공대)․백경희 교수(고려대) 공동연구팀이 배추과 식물들이 곰팡이의 공격을 받았을 때 사용하는 방어 메커니즘의 한 면을 새롭게 발견했다고 밝혔다.  

알터나리아*라는 곰팡이균에 감염되면 배추, 유채 등 배추과 식물의 잎에 검은 반점이 생기고, 생산량이 급격히 줄어든다. 식물은 주로 독성 이차대사 산물*들을 분비해서 병균이 자라지 못하도록 하여 병균에 저항한다고 학계에 알려져 있다. 하지만 어떤 수송체가 이 독성물질을 식물 내에서 안전하게 운반하는지는 알려지지 않았다.
      * 알터나리아(Alternaria) : 배추과 식물들을 감염시켜서 검은무늬병을 발병시키는 곰팡이균
      * 이차대사 산물: 식물의 기본 생명활동에 기여하지는 않지만 박테리아와 곰팡이의 감염에 대해 방어하거나 환경에서 오는 스트레스에 견디기 위해 중요한 역할을 하는 화학물질들

연구팀은 배추과 식물들이 곰팡이균(알터나리아)에 대항하기 위해 잎에서 분비하는 독성물질(카마락신*)인 이차대사물질을 분비하는 수송체를 발견하였다. 카마락신은 곰팡이를 방어하지만 식물에게도 해를 주는 독성물질이기 때문에 안전한 수송을 위해서는 특수한 수송체 단백질이 필요하다. 연구팀은 ABCG34라는 수송체 단백질이 잎 표피세포에서 카마락신을 잎의 겉 표면으로 분비함으로써 이 병원균에 대항한다는 것을 밝혔다. 잎의 겉 표면에 카마락신을 분비한다는 것은 그곳에 곰팡이가 붙어서 자라지 못하도록 하는 것을 의미하기 때문에 식물이 경제적으로 어떻게 병균에 저항하는지를 보여주는 것이라고 연구팀은 설명했다.
      * 카마락신: 배추과 식물들이 곰팡이가 감염하지 못하도록 잎에서 분비하는 독성물질
    

연구결과, ABCG34를 과발현시키면 잎 표면의 카마락신 양이 증가하고 알터나리아(Alternaria brassicicola)에 내성이 향상되었다. 병 저항성 내성을 위해 ABCG34 유전자를 과발현 하는 방법뿐만 아니라 배추, 유채 품종 중에서 ABCG34 와 유사한 일을 할 것으로 보이는 유전자를 높은 수준으로 발현하는 품종을 골라서 현재 재배하고 있는 엘리트 품종과 교배함으로써 병 저항성이 향상된 작물을 얻을 수도 있다고 연구팀은 설명했다.

이영숙 교수는 “이 연구는 식물이 곰팡이에 대항하는 메커니즘 중 수송체가 관여하는 부분을 밝힌 것이다. 배추나 유채와 같은 작물에 ABCG34 유전자를 높은 수준으로 발현시킨다면 곰팡이균(알터나리아)에 의한 감염에 의한 피해를 줄일 수 있을 것이다.”라고 연구의 의의를 설명했다.

이 연구성과는 이 연구는 미래창조과학부․한국연구재단 기초연구사업(개인연구)의 지원으로 수행되었다. 미국 학술원 회지(PNAS)에 6월 26일자에 게재되었다.


논문의 주요 내용


□ 논문명, 저자정보

   - 논문명 : Arabidopsis ABCG34 contributes to defense against necrotrophic pathogens by mediating the secretion of camalexin 
   - 저자 정보 : 이영숙 교수 (교신저자, 포항공과대학교), 백경희 교수 (공동교신 저자, 고려대학교), 디파 카레 (제1 저자), 최현주, 허성운, 김정식, 손기훈 등 (공동저자) 

□ 논문의 주요 내용

 1. 연구의 필요성
   ○ 식물이 병에 걸리면 수확량을 급격하게 줄어든다. 알터나리아라는 곰팡이가 식물에 감염되면 배추, 유채, 등 십자화과 식물의 잎에 검은 반점이 생기고 생산량이 급격하게 줄어든다. 식물은 주로 독성 이차대사 산물들을 분비해서 병균이 자라지 못하도록 하는 방법으로 병균에 저항한다. 식물에 감염하는 병균이 많지만 야생의 식물들이 병에 걸리는 경우가 상당히 드문 이유는 이러한 이차대사 산물들이 효과적으로 병균들을 물리치기 때문이다. 알터나리아 균에 대항하기 위해서 애기장대, 유채, 배추 등 배추과 식물들은 카마락신이라는 이차대사 산물을 분비한다. 그런데 카마락신은 식물에게도 해를 주는 독성물질이기 때문에 특수한 수송체 단백질이 이것을 수송해야 한다. 어떤 수송체 단백질이 이 독성물질을 안전하게 운반하는지는 알려져 있지 않았다.

 2. 연구내용
   ○ ABC 수송체* 는 동물과 사람에서 여러 병 저항성에 관여한다는 것이 알려져 있다. 연구팀은 식물의 병 저항성에도 이러한 수송체들이 관여할 가능성에 주목하고, ABC 수송체 유전자들을 발현하지 않는 돌연변이체들을 모아서 이들 중에서 어떤 것이 이차대사 산물에 대한 반응이 야생종과 다른지를 찾아보았다.

   ○ 실험 결과, ABCG 수송체 34번 유전자(ABCG34) 가 만드는 수송체 단백질이 카마락신이라는 독성물질을 잎 표면으로 분비하여 식물의 잎에  알터나리아 곰팡이가 퍼지지 못하도록 막는다는 것을 밝혔다.
      * ABC 수송체: 에너지를 써서 독성물질과 지질, 호르몬, 등을 수송하는 진화적으로 아주 오래된 수송체의 종류
      * 카마락신: 배추과 식물들이 곰팡이가 감염하지 못하도록 잎에서 분비하는 독성물질

3. 연구 성과
   ○ ABCG34라는 유전자가 곰팡이 병균인 알터나리아  와 보트리티스의 감염을 이겨내는데 중요한 수송체단백질을 만든다는 것을 발견했다. 알터나리아가 감염하면 배추, 유채 등, 배추과 작물의 수확량이 15-70% 감소하고 품질도 현저히 감소한다.
   ○ AtABCG34를 과발현시키면 잎 표면의 카마락신 양이 증가하고 알터나리아에 더 잘 저항한다는 것을 알아내었다. 

 
★ 연구 이야기 ★

□ 연구를 시작한 계기나 배경은?

포항공대 이영숙 교수 연구팀은 ABC 수송체에 관해 오랫동안 연구하고 있었으며, 이들이 식물의 병저항성에 기여할 가능성을 알아보고자 하였다. 

□ 연구 전개 과정에 대한 소개

이차 대사산물 수송체를 찾기 위해 ABC 수송체의 결손 돌연변이체 식물들을 연구하였다. 위의 연구를 통해 ABCG34가 이차 대사산물의 수송에 관여하며 곰팡이균에 대한 저항성에 기여한다는 사실을 확인하였다.

□ 연구하면서 어려웠던 점이나 장애요소가 있었다면 무엇인지? 어떻게 극복(해결)하였는지?

 고려대 백경희 교수팀과 포항공대 손기훈 교수팀, 이영숙 교수팀이 협력하여 성과를 얻을 수 있었다.

□ 이번 성과, 무엇이 다른가?

실험실에서 사용하는 애기장대 뿐만 아니라, 야생에서 채집한 애기장대에서도 이 유전자의 존재가 곰팡이 내성에 중요하다는 것을 보여주었다.

□ 꼭 이루고 싶은 목표와 향후 연구계획은?

수송체를 이용해서 작물의 병 저항성을 향상시키는 방법을 고안해 내는 계기가 될 수 있었으면 좋겠다.

□ 기타 특별한 에피소드가 있었다면?

처음에 다른 학생에서 시작하였으나, 아이들을 낳고 기르느라고 다 마치지 못하고 졸업하였고, 그 후 디파가 맡아서 연구하였으나, 유전자가 매우 크고, 연구하기 까다로워서 7년이 걸린 매우 어려운 과제였다.

ABCG34유전자를 과발현시킨 식물이 알터나리아라는 곰팡이균에 더 잘 저항하는 모습
  (그림1) ABCG34유전자를 과발현시킨 식물이 알터나리아라는 곰팡이균에 더 잘 저항하는 모습

ABCG34유전자를 과발현시킨 식물은 알터나리아라는 곰팡이균에 더 잘 저항하였다.  
A: 알터나리아를 감염시킨 애기장대 잎 
k/o-1은 이 유전자를 발현하지 못하는 돌연변이체 식물의 잎이며, 까만 곰팡이가 더 넓게 퍼진 것을 볼 수 있다.  OE1, OE2, OE3는 이 유전자를 높은 수준으로 발현하는 식물의 잎이며, 곰팡이균이 야생종 (WT)에 비해서도 덜 퍼진 것을 볼 수 있다.  
B: 알터나리아를 감염시킨 잎에 퍼진 곰팡이의 면적을 계산한 결과이다. 
C: 잎에 퍼진 알터나리아 곰팡이의 성장정도를 측정하였을 때, OE1, OE2, OE3 에서 곰팡이 균이 야생종(WT)에 비해서 덜 자라는 것을 확인할 수 있다.  

  추천 1
  
  인쇄하기 주소복사 트위터 공유 페이스북 공유 
  
본 기사는 네티즌에 의해 작성되었거나 기관에서 작성된 보도자료로, BRIC의 입장이 아님을 밝힙니다. 또한 내용 중 개인에게 중요하다고 생각되는 부분은 사실확인을 꼭 하시기 바랍니다. [기사 오류 신고하기]
 
의견올리기
작성자
생화학분자생물학회
생화학분자생물학회 스폰서배너광고 안내
5년전 오늘뉴스
이전페이지로 돌아가기 맨위로 가기
 

BRIC 홈    BRIC 소개    회원    검색    문의/FAQ    광고    후원
Copyright © BRIC. All rights reserved. Contact member@ibric.org