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뉴스 생명과학
까마중 (Solanum americanum) 유전체 기반 감자 역병균 Effector를 인식하는 면역수용체 선발
Bio통신원(서울대학교)
- 등록2023.09.04
- 조회868
서울대학교 농업생명과학대학 농생명공학부 손기훈 교수와 그의 연구팀이 까마중 유전체 기반 감자 역병균 Effector를 인식하는 면역수용체를 선발하였다.
Solanum americanum의 NLR 면역수용체 분석
Solanum americanum은 전세계적으로 분포하며 감자역병 (Phytophthora infestans), 세균성 시들음병 (Ralstonia solanacearum)등의 주요 병원균에 저항성인 가지과 식물이다.
다양한 지역에서 채집한 Solanum americanum accession들 중 네 개의 유전체를 염색체 수준에서 분석하고 52개를 resequencing 하여 NLR 면역수용체의 분포 조사를 완료하였다.
Solanum americanum 유전체들간에 상당한 구조적 차이가 발견 되었으며 각각의 accession에서 500개 이상의 NLR 면역수용체가 발견되었다. 특이하게도, helper NLR인 NRC4b와 유사한 유전자들이 다른 가지과 식물들에 비하여 많이 존재함을 확인하였다.
감자 역병균 이펙터를 인식하는 Solanum americanum 면역수용체 탐색 및 확보
감자 역병균인 Phytophthora infestans는 식물 감염 과정에서 563개의 RxLR Effector 단백질을 기주 식물 세포로 분비한다.
이들 Effector 중 일부가 Solanum americanum에 존재하는 NLR 면역수용체에 의하여 인식되어 병저항성을 발현하게 되기 때문에 이들 Effector-NLR 조합을 확보한다면 이를 활용하여 역병 저항성 감자를 개발 할 수 있다.
본 연구를 통하여 세 개의 새로운 NLR 면역수용체와 이들이 인식하는 감자 역병균의 Effector를 선발하여 미래에 역병 저항성 식물을 개발하는데 있어 기초가 되는 연구결과를 얻게 되었다.
본 연구는 한국연구재단 중견연구, 식물면역연구센터 (SRC), 차세대농작물신육종기술개발사업단의 지원을 받아 수행되었다.
연 구 결 과
Solanum americanum genome-assisted discovery of immune receptors that detect potato late blight pathogen effectors
Xiao Lin*#, Yuxin Jia*, Robert Heal, Maxim Prokchorchik, Maria Sindalovskaya, Andrea Olave-Achury, Moffat Makechemu, Sebastian Fairhead, Azka Noureen, Jung Heo, Kamil Witek, Matthew Smoker, Jodie Taylor, Ram-Krishna Shrestha, Yoonyoung Lee, Chunzhi Zhang, Soon Ju Park, Kee Hoon Sohn#, Sanwen Huang#, Jonathan D. G. Jones#
(Nature Genetics, in press)
식물병원균인 Phytophthora infestans는 대표적 가지과 작물인 감자와 토마토에 큰 피해를 일으킨다. 야생 가지과 식물인 까마중(Solanum americanum)은 감자 역병 저항성 유전자를 다수 보유하고 있기 때문에 역병 저항성 감자와 토마토를 개발하기 위한 중요한 자원이다. 본 연구에서는 Solanum americanum의 유전체 분석에 기반하여 역병 저항성을 발현하는 세 개의 면역수용체를 선발하여 병저항성 작물 개발의 기초를 구축하였다.
까마중 NLR 면역수용체 Rpi-amr4에 의한 세포 사멸 반응
까마중 (Solanum americanum) NLR 면역수용체 Rpi-amr4에 의하여 감자 역병균으로부터 분비되는 이펙터가 인식되면 매우 강한 세포 사멸 반응이 일어나고 이에 의하여 병원균에 의한 추가 감염이 억제된다.
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