애기장대에서는 26개 이상의 유전자가 포함된 monosaccharide transporter (MST) family가 에너지를 이용하는 \( \mathrm { H } ^ { + } \)symporter로 동작한다. Salicylic acid (SA)는 활물기생균에 대한 신호전달물질로, 반면 jasmonic acid (JA)는 사물기생균 감염에 대응하는 신호전달물질로 작용한다. 최근 연구에서는 이들 SA와 JA의 신호전달 과정이 식물의 신호전달체계에서 상반되는 관계를 가짐을 발견하였다.
<h1>서 론</h1> <p>식물체는 이동할 수 없는 고착 생물이기 때문에 가뭄 및 저온과 같은 비생물학적 스트레스 요인뿐만 아니라 병원균과 같은 생물학적 스트레스 요인들에 의해서도 식물 생장 및 작물의 생산에 큰 영향을 받고 있다. 병원균들에 대한 식물체의 저항성은 세포 내 지속적으로 존재하는 물질 혹은 유도 물질에 의해 발생되는 다양한 식물 방어 기작을 통하여 조절되어진다. 특히 당 신호 전달은 식물 생장 및 발달 등에 매우 중요하며, 세포 내의 여러 대사 작용을 조절할 수 있는 중요한 요소이지만, 박테리아, 효모 및 동물과는 달리 식물체 내에서 당신호전달과 관련된 연구결과는 매우 적다.</p> <p>애기장대에서 monosaccharide transporter (MST) family는 26개 이상의 유전자가 존재하며, 이러한 transporter들은 에너지를 이용하는 \( \mathrm { H } ^ { + } \)symporter로 작용한다. MST1과 같은 일부 유전자는 담배에서 sink 조직에 특이적으로 존재한다고 보고되었다. MST promoter 분석을 통하여, MST 유전자들이 스트레스 반응에 대하여 다양한 신호전달에 의해 조절된다는 것을 제안하였고, MST는 주로 식물체의 상해와 병원균의 침입에 의하여 조절되는 것으로 보인다. 특히 sugar transporter protein \( 4(STP) 는 Pseudomonas syringae 또는 chitin 처리 및 균류 침입 시 발현이 유도된다. 최근에 extracellular invertase와 sugar transporter (STP)에 의하여 병원균 방어 기작에서의 탄수화물 대사 작용 중요성이 입증 되어졌으며, 이 결과는 당의 생성이나 흡수는 식물의 방어기작을 활성화하는데 중요한 요인으로 작용함을 의미한다. 식물체에서의 병원균 감염은 식물 세포와 병원균 세포가 서로 이용할 수 있는 영양분과 사용 가능한 탄수화물 대사물질들에 대하여 서로 경쟁하며, 병원균의 감염은 glucose 함량을 증가시킬 수 있는 extracellular invertase 효소를 활성화 시킨다는 연구가 보고된 바 있다. 이러한 결과는 활물기생균과 사물 기생균, 박테리아 및 바이러스와 같은 다양한 식물 병원균의 감염에 의한 분석을 통해 보고되어 졌으며, 또한 애기장대의 regulator of G signaling protein (RGS1)은 heterotrimeric G protein complex를 형성하여 abscisic acid 신호전달과정, 생물학적 또는 비생물학적 스트레스에 대한 내성 유도, 종자 발아와 유식물체 발달 및 glucose 신호전달과정에 관여하며, heterotrimeric G-protein signaling 돌연변이체들은 고농도의 당 처리에 의하여 종자 발아 및 묘목 생장에서 저해되고, 또한 병원균의 저항성에 대해서도 영향 나타낸다.</p> <p>Salicylic acid (SA)는 활물기생균에 대한 일차신호전달물질로 작용하는 반면, jasmonic acid (JA)는 사물기생균의 감염에 의하여 활성화되는 일차신호전달물질로 이용된다. 활물기생균의 감염은 초과민 반응을 유도하며, 병원균에 의한 초과민 반응은 SA 의존적 방어 기작인 systemic acquired resistance(SAR)을 갖게 한다. SAR은 식물체 내의 SA의 증가에 의하여 유도되어지며, 병원균 관련 유전자인 PATHOGENESISRELATED 1 (PR1) 등의 전사를 활성화하여 병 원균으로부터 보호한다. JA는 Botrytis cinerea와 같은 사물기생균의 대하여 방어 반응을 유도하는 신호전달물질이며, 애기장대에서 JA와 관련된 신호전달이나 생합성 돌연변이체들은 사물기생균인 B. cinerea와 Alternaria brassicicola에 대하여 감수성이 증가한다고 보고되어져 왔다. 이러한 병원균은 JA의 신호전달과정에 관여하는 식물 방어 유전자인 PLANT DEFENSIN 1.2(PDF1.2)와 THIONIN 2.1(Thi2.1)의 발현을 증가시킨다. 또한, 최근에 식물의 신호전달체계에서 SA 신호전달과정과 JA 신호전달과정이 서로 상반되는 관계를 나타낸다고 보고하고 있다.</p>