벼의 엽록체 small HSP를 조사하기 위해 형질전환 식물체를 생성하였다. 이 식물체는 고온 스트레스 상황에서 chlorophyll 형광을 통해 내열성을 평가하였고, 무균 배양한 후 \( 52 ^ {\circ } \mathrm { C } \)의 고온에서 45분 동안 처리하였다. 그 결과, 비형질전환 식물체는 모두 죽었지만, 형질전환 식물체의 약 \( 80 \% \)는 정상적으로 생존하였다. 이는 엽록체 small HSP가 고온 스트레스 상황에서 광합성기구를 보호해 식물의 내열성을 향상시키는 핵심 역할을 한다는 것을 시사한다.
<p>한편 이러한 고온 스트레스 하에서의 엽록체 small HSP의 광합성계에 대한 보호작용이 식물체 전체에 대한 내열성을 부여할 수 있는지를 조사하기 위하여 기내에서 생장시킨 wild-type과 형질전환 유식물체를 치사온도인 \( 52 ^ {\circ } \mathrm { C } \)에서 45분간 처리한 후, \( 25 ^ {\circ } \mathrm { C } \)에서 생장시켰다. Wild-type 식물의 경우 고온처리한 식물체는 모든 식물체가 점점 탈색되어 1주일 이내에 전부 고사하였으나, 형질전환 식물체의 경우 약 \( 80 \% \)가 녹색을 유지한 채 생존하였다. 이러한 결과는 상온에서 발현된 Oshsp26 단백질이 고온 스트레스 하에서 정상적으로 기능하여 엽록체를 보호함으로서 식물체 전체의 내열성도 증가시켰음을 의미한다. 지금까지의 연구에 의하면 엽록체 small HSP는 엽록체의 stroma에서 thylakoid membrane에 약하게 결합된 상태로 존재하는 것으로 알려져 있다. 또 이 small HSP는 고른 스트레스 하에서 광합성 전자전달계의 구성성분을 보호할 가능성이 in vitro 실험을 통하여 보고된 바 있으며, 고온 스트레스 이외에 강광 조건하에서도 발현된다는 보고도 있다. 이러한 결과들과 본 실험의 결과로부터 엽록체 small HSP는 고온 스트레스 하에서 고온 그 자체에 대한 단백질들의 보호기능 뿐만 아니라 고온 스트레스와 빛 조건에 의해 생길 수 있는 oxidative stress에 의한 손상을 막아주는 기능도 수행할 것으로 판단된다. 금후의 형질전환 식물체를 이용한 엽록체 small HSP에 대한 생화학적인 실험이 보다 구체적인 광합성계 보호 기작과 내열성 획득 기작의 해명에 기여할 수 있을 것이다.</p> <h1>요 약</h1> <p>엽록체 small HSP의 기능을 조사하기 위하여 벼로부터 분리한 엽록체 small HSP를 구성적으로 발현하는 형질전환 식물체를 제작하였다. 먼저 고온 스트레스 조건하에서의 형질전환 식물체의 내열성을 chlorophyII 형광으로 측정하여 분석하였다. Leaf disc를 고온 스트레스 조건에서 5분간 처리한 후, 광화학계 II의 불활성화를 나타내는 Fo값의 증가치를 조사하였다. 형질전환 식물체는 고온 스트레스 하에서의 \( \mathrm { Fo } \)값의 증가가 현저하게 감소하였다. 또한 무균적으로 Petri dish에서 재배한 유식물체를 치사온도인 \( 52 ^ {\circ } \mathrm { C } \)에서 45분간 처리한 후, \( 25 ^ {\circ } \mathrm { C } \)에서 계속적으로 배양하였을 때, wild-type 식물체는 전부 고사하였으나, 형질전환 식물체의 약 \( 80 \% \)는 정상적으로 생존하였다. 또한 과발현된 Oshsp26 단백질의 축적량이 많을수록 내열성의 정도도 증가하였다. 이러한 결과는 엽록체 small HSP가 고온 스트레스 하에서 광합성기구를 보호함으로서 식물체의 내열성을 증가시키는데 있어서 중요한 기능을 담당하고 있음을 나타낸다.</p>