애기장대가 pBTEX-AtERF11 construct로 형질전환되면 AtERF11 유전자가 대량 발현되며 이는 Biotrophic 병원균인 Pseudomonas syringae 침입에 대한 애기장대의 병 저항성 방어체계에서 중요한 positive 조절자로서 기능을 수행함을 증명한다.식물체의 다양한 방어체게는 병원균의 감염에 대항하기 위해 서로 복잡하게 얽혀 있으며, 여러 조절인자들은 서로간에 상호작용을 통해 병원균에 대한 저항성을 증대하는 것에 도움을 주고 있다는 것을 증명하였다.
<h2>AtERF11 유전자가 항상 대량 발현하는 애기장대 형질전환체 제작</h2><p>AtERF11 유전자는 biotrophic 병원균인 Pseudomonas syringae 침입에 대한 애기장대의 병 저항성 방어체계에서 positive 조절인자로서 작용할 것이라는 가설을 직접적으로 증명하기 위해서 CaMV 35S promoter에 의해서 항상 AtERF11 유전자를 대량 발현하는 애기장대 형질전환 식물체를 제작하였다. 먼저 애기장대의 전체 genomic DNA에서 AtERF11 유전자의 coding 영역을 PCR 방법을 이용해서 분리하고 염기서열의 정확성을 확인한 후에 식물체의 대량발현용 binary vector 인 pBTEX vector 에 Xbal/Sall의 제한 효소를 이용하여 재조합 하였다. 이렇게 재조합 되어진 pBTEX -AtERF11 construct는 vacuum infiltration 방법으로 애기장대 Col-0에 형질전환 시켰다. Hygromycin \( (20 \mu \mathrm{g} / \mathrm{ml}) \)에 대한 저항성으로 선별된 형질전환체를 배양토에서 4-5주 정도 배양한 후에, 각각의 형질전환체로 부터 잎의 조직을 채취해서 total RNA를 추출하고 northern blot 분석을 통하여 이 유전자의 발현정도를 분석하였다. 모본으로 사용된 애기장대 Col-0 에서는 AtERF11 유전자가 거의 발현되지 않지만 pBTEX-AtERF11 construct로 형질전환된 애기장대에서는 이 유전자가 대량 발현되고 있는 것을 확인하였다. 이 형질전환 식물체들을 이용하여 Pseudomonas syringae에 대한 병 저항성 실험을 하기 위해서 자가수분을 통한 homozygote line을 선별하였다.</p><h2>애기장대에서 AtERF11 유전자의 대량 발현에 의한 P.syringae에 대한 병 저항성 유도</h2><p>AtERF11 유전자의 대량발현이 확인된 애기장대 형질전환체에 병원성 Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000를 감염시켰다. 4-5주 배양한 애기장대 야생종 Col-0를 대조군으로 사용하여서 AtERF11을 대량 발현하는 형질전환체에서 박테리아의 증식 정도를 비교하였다. 감염 후 3일간 박테리아를 증식시킨 후 각각의 감염된 부위의 조직을 채취하여 재료 및 방법에 기술한 방법에 의해서 박테리아의 증식을 정량적으로 조사한 결과, 대조군인 Col-0에 비해서 AtERF11를 대량발현하는 형질전환체에서는 박테리아의 증식이 약 100배 정도 감소하였다. 이러한 결과는 AtERF11 유전자는 biotrophic 병원균인 Pseudomonas syringae 침입에 대한 애기장대의 병 저항성 방어체계에서 중요한 positive 조절자로서 기능을 수행함을 증명한다.</p><p>식물체는 다양한 병원균의 감염에 대항하기 위한 정교한 방어기작을 진화해 왔으며 이러한 다양한 방어체계는 복잡하게 서로 얽혀있다. 방어 반응에 관련된 여러 조절 인자들은 서로 간에 상호작용을 통해 궁극적으로 병원균에 대한 저항성을 증대하는 것에 도움을 주고 있다. 일반적으로 necrotrophic 병원균에 대한 병 저항성 반응은 jasmonic acid와 ethylene을 필요로 하는 신호전달 체계에 의해서 활성화되고, biotrophic 병원균에 대한 병 저항성은 salicylic acid를 매개로하는 신호전달 체계를 이용하는 것으로 알려져 있다. Jasmonic acid/ethylene 의존성 병저항성 신호전달 경로와 salicylic acid를 매개로하는 신호전달 경로는 서로 길항적으로 조절된다. ERF 전사조절 유전자 family 중에서 ethylene과 abscisic acid 반응에 있어서 negative 조절자로서 작용하며 necrotrophic 병원균의 증식을 증대시키는 것으로 보고된 B1a subfamily 그룹에 속하는 AtERF11 유전자의 대량발현에 의해서 biotrophic 병원균인 Pseudomonas syringae의 감염에 대한 저항성의 증가는 jasmonic acid/ethylene와 salicylic acid의 길항적 작용에 의한 salicylic acid를 매개로하는 신호전달 경로의 활성화에 의한 것으로 생각된다.</p>