식물의 RLKs는 세 그룹으로 분류되며 각각 다른 세포 외 도메인을 갖고 있으며, 여러 식물 세포 기능에 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 벼에 대하여 온도, 염, 병원체 침입에 관여하는 호르몬 처리, 인위적 상처 등의 물리적, 화학적, 생물학적 스트레스를 적용한 후, Real-time PCR을 사용하여 RLK 유전자의 발현 변화를 mRNA 수준에서 분석하였다. 이러한 스트레스는 벼를 비롯한 주요 농작물의 생산량을 \( 50 \% \) 이상 감소시키는 주요 원인이다.
<h1>서론</h1> <p>작물은 생장하는 전 기간 동안 하나 또는 그 이상의 복합적인 환경요인이나 생물학적 요인에 의하여 비정상적인 생리적 과정을 수반하게 됨으로써 잠재적 생산손실을 내포하게 된다. 이러한 요인들을 작물의 스트레스라 하며, 작물이 가지는 높은 적응력 (Kreps et al. 2002)에도 불구하고, 스트레스는 전 세계적으로 벼 (Oliza sativa)를 비롯한 대부분의 주요 농작물 생산의 \( 50 \% \) 이상을 감소시키는 작물 생산 감소의 원인이 된다 (Boyer 1982).</p> <p>이러한 스트레스는 식물에 존재하는 다양한 수용체 (receptor)를 통해 외부 신호로 인지되며, 수용체로 분류되는 Receptor-like kinases (RLKs)는 17년 전에 옥수수 (Zea mays)에서 처음으로 발견되었으며 (Wlker and Zhang 1990), 세포 외 영역(extracellular domain), transmembrane 단백질, kinase 영역이 보존되어있는 세포질 영역 (cytoplasmic domain)으로 구성되어있음이 밝혀졌다.</p> <p>식물의 RLK는 동물의 receptor kinases (RKs)와 유사한 구조를 가지며, 많은 연구를 통해 식물의 RLK 활성 메커니즘이 동물의 Receptor tyrosine kinases (RTKs)의 활성 메커니즘과 유사할 것이라 보고되었으나 (ven der Geer et al. 1994; Shiu and Bleecker 2001; Castells and Casacuberta 2007), 동물이 6개의 RLK/Pelle 그룹을 갖는데 비해 식물의 RLKs는 거대한 유전자 그룹으로 되어있어 (Arabidopsis) 600 개 이상의 그룹을 갖는 것으로 알려져 있으며 (Shiu and Bleecker 2003), 그 기능에 대해 아직 많이 알려져 있지 않고 있다.</p> <p>현재까지 많은 식물 종에서 RLKs가 확인되었고, 식물의 생활사에서 RLKs의 다양한 역할이 보고되고 있다 (Becraft 2002; Dievert and Clark 2003). 식물의 RLK는 transmenbrane 단백질로서 세포로 하여금 외부로부터의 신호를 인지하며 그로부터 세포 내 kinase 영역을 통하여 신호를 증폭함으로써 (Ohtake et al. 2000) 식물의 세포의 신호 전달에 주요한 역할을 한다.</p> <p>식물의 RLKs는 세 개의 그룹으로 분류되며, 첫 번째 그룹은 Brassica에서 발견된 세포 외 S-도메인을 포함하는 S-locus receptor kinases (SRKs)와 S-locus glycoproteins (SLGs)이다. SRK 와 SLG 는 암술머리에서 발현되며 자가수분 억제와 관련된다 (Nasrallah and Nasrallah 1993; Takasaki et al. 2000).</p> <p>두 번째 그룹은 독특한 세포 외 도메인으로 분류되는 CrRLK1과 Wak1이며, Catharanthus roseus에서 발견된 CrRLK1은 다른 RLKs와 비교하여 세포 안과 밖의 중간이 아닌 세포 내부의 인산화 메커니즘에 사용된다고 알려져 있다. Wakl은 Arabidopsis thaliana에서 발견되었으며, 병원체와 salicylic acid에 의해서 발현이 유도된다.</p> <p>세 번째 leucine-rich repeat (LRR) 단백질 그룹은 식물의 세포의 분화 및 증식, 형태 형성의 성장과 발달을 조절하는 가능을 하며 (Torii et al. 1996; Li and Chory 1997; Becraft 2002; Mstsubayashi et al. 2002), 또 다른 기능은 병원성 미생물의 저항성을 갖는 벼의 Xa21과 같이 식물과 미생물의 상호 작용 및 식물의 방어 작용에 관련 되는 (Song et al. 1995; Gomez and Boller 2000; Endre et al. 2002; Nishimura et al. 2002; Stracke et al. 2002) 세포적 기능에서 주요한 역할을 한다고 보고되어 있다.</p> <p>본 연구에서 RLK의 발현을 분석하기 위해 사용된 Real-time PCR은 thermal cycle와 spectrophotometer를 함께 구동하여, 실시간으로 PCR 산물의 변화를 형광시약을 통해 측정할 수 있는 정량방법으로 (Wilhelm and Pingoud 2003), 다양한 질병 진단 (Baczynska et al. 2004; Ratti et al. 2004), 유전자 변형 작물의 선별 (Paradigol et al. 2003; Ronning et al. 2003; Han et al. 2007), 특정한 유용 유전자의 발현 (Lee et al. 2004; Wang and Levin 2006) 등에 널리 응용되고 있다(Klein 2002).</p> <p>따라서 본 연구에서는 주요 작물 중에 하나인 벼에 대하여 그 생산성에 영향을 주는 스트레스 중, 물리적 스트레스인 온도 (temperature), 화학적 스트레스에 해당되는 염 (salts) 그리고 생물학적 스트레스로 병원체의 침입에 관여하는 호르몬의 처리 (salicylic acid), 인위적 상처 (artificial wound)를 벼에 처리한 후 Real-time PCR 정량법을 적용하여 RLK 유전자의 발현 변화를 mRNA 수준에서 분석함으로써 그 RLKs 유전자의 특성을 분자생물학적 수준에서 밝히고자 하였다.</p>