식물호르몬인 cytokinin은 세포분열과 발생에 관여하며 분열조직의 발생이나 액아생성 개시에 결정적인 호르몬으로 작용하기 때문에 본 연구에서는 초기단계에서 유도 혹은 높은 발현율을 갖는 유전자와 cytokinin과의 연관성을 검색하였다. 발생 단계에 따른 anthocyanin의 축적은 cytokinin에 의해 조절되기 때문에 anthocyanin의 축적을 추적하는 것으로 연구를 진행 하였고 그 결과 anthocyanin의 축적에 cytokinin이 ethylene보다 upstream에 있다고 가정할 수 있으며, 세포분열의 과정에 cytokinin이 위치한다는 것을 뒷받침한다. 또 isoflavone reduc-tase는 meristemoid의 세포분열단계에서 upstream에 위치한다고 여겨진다.
<p>유전자의 기능 검색 과정에서 초기단계에서 유도 되거나 높은 발현율을 갖는 유전자의 대부분이 cytokinin과 연관되었다. 식물호르몬인 cytokinin은 세포분열과 발생에 관여하며, 특히 분열조직의 발생이나 액아생성 개시에 결정적인 호르몬으로 작용한다. 이에 따라 초기단계에서 유도 혹은 높은 발현율을 갖는 유전자와 cytokinin과의 연관성을 검색하였다. Cytochrome p450과 유의성을 갖는 12번, 42번 Clone은 비유도성단계와 말기단계에서 발현을 보였다. Cytochrome p450은 wound stress에 직접 반응하여 세포분열을 조절하며, cyto-kinin의 축적에 연관되어 있다. Budding을 준비하는 단계에서 초기에 cytokinin의 세포 내 합성을 촉진하여 이후의 발생 단계를 유도하는 것으로 생각된다. 더불어 cytochrome p450은 ethylene에 의하여 조절된다. Ethylene은 식물의 성숙에 관여하므로 이 시기에 cytochrome p 450은 세포질량증가에 관여하는 것으로 예상된다. 따라서 초기에 발현되는 cytochrome p450은 cytokinin과 연관되어 세포분열을 유도하며 이후 eth-ylene에 의하여 재 유도된 cytochrome p450은 세포성장에 관련하여 작용한다고 생각된다. NAC-domain 단백질과 MYB 전사요소는 cytokinin에 의해 조절되어 세포분열에 관여한다고 알려져 있다. 또한 다양한 leucine zipper protein(ZIP)은 전사요소로 유전자의 발현을 조절한다. 다양한 ZIP protein family 중에 class Ⅲ HD ZIP은 cytokinin에 영향을 받아 목부와 사부의 발생에 관여한다고 알려져 있다. Budding의 초기단계에서 이상의 3가지 DEG clone들이 cyto-kinin의 down-regulation을 받는 것으로 예상된다. Budding의 과정에서 cytokinin의 축적을 확인하기 위하여 소식물체의 발생에 따라 축적되는 anthocyanin을 측정하였다. 발생 단계에 따른 anthocyanin의 축적은 cytokinin에 의해 조절된다.</p> <p>Kalanchoe pinnata에서도 budding의 단계가 진행될수록 an-thocyanin이 축적되는 양상을 확인하였고, 이러한 결과를 통해 간접적으로 소식물체 발생의 초기단계부터 cytokinin이 관여함을 예상할 수 있었다. Anthocyanin의 축적은 cytokinin외에 ethylene에 의해 유도되기도 하는데, 본 실험에서 20번 DEG clone은 ethylene의 생합성에 결정적 효소인 ACC Oxidase와 유의성을 가지며 budding 전 단계에 걸쳐 발현되고 특히 후기 발생 단계에서 높은 발현을 보였다. Budding의단계에서 K. pinnata의 잎에 축적되는 anthocyanin은 1차적으로는 meristemoid가 형성되는 잎의 margin 부분에 축적되며 이후 소식물체의 발생이 완료된 후에 성숙 단계에서 잎의 전체적으로 anthocyanin의 축적이 일어나는 표현형이 공통적으로 관찰되므로 anthocyanin의 축적에 cytokinin이 ethylene보다 upstream에 있다고 가정할 수 있으며, 세포분열의 과정에 cytokinin이 위치한다는 것을 뒷받침한다.</p> <p>ROF1 (peptidylprolyl isomerase, clone #61)은 환경적인 stress에 의해 식물의 발생에 관여한다고 알려져 있으며, 또한 NAC-domain 단백질과 연관되어 있음이 보고되어 있다. 비슷하게 isoflavone reductase (clone #50)도 비생물학적 stress에 의해 유도되고 발현한 isoflavone reduc-tase가 이차물질대사에 관여한다고 알려져 있다. 따라서 budding의 초기에 높은 발현을 보여준 isoflavone reduc-tase는 meristemoid의 세포분열단계에서 upstream에 위치한다고 여겨진다.</p> <p>ACC oxidase (clone #20)에 의해 생성된 ethylene은 antho-cyanin을 죽적시키는 것 외에 metallothionein (clone #14)과 serine/threonine protein kinase (clone #68)을 유도 한다. Metallothionein은 일반적으로 중금속의 흡착과 관련되어 있다고 알려져 있으나 ethylene과 연관되어 잎의 성숙에 관여한다고도 보고되어 있다. Serine/threonine protein kinase도 ethylene의 신호기작과정에 연결되어 잎 노화에 관여한다고 보고되어 있다. Ethylene의 신호기작과정과 연관되어 발생단계에서 빛 조절을 담당하는 SCF subunit인 CULLIN (clone #63)은 발생의 전 단계에 걸쳐 고루 발현하고 특히 세포분열의 단계에서 높은 발현율을 보였다.</p>