식물 호르몬의 SA는 병충해, 자외선, 고온 스트레스, 그리고 저온 스트레스로 인한 저항성을 보이게 하는데 중요한 역할을 한다. 모델 식물 애기장대는 유전자의 영향으로 SA가 식물체내에서 합성 되어 신호 전달을 일으키거나 합성된다. 이는 의존적 방어 유전자들을 만들고 식물체내의 redox level을 조절하여 방어력을 가질 수 있게 한다.
<p>야생형과 siz1-2 돌연변이체에서 SID2 promoter에 의한 LUCIFERASE 발현 조절</p> <p>pGL1300은 GUS 이하에 반딧불이에서 온 LUCIFERASE 유전자를 가지고 있다. 이 LUC에 기질인 곤충 luciferin을 처리하게 되면 LUC에 의하여 oxyluciferin으로 바뀌면서 빛을 낸다. 발광의 정도에 따라 LUC 유전자의 발현 정도를 알 수 있다. SID2 promoter:GUS::LUC 형질전환 식물체에서 LUC의 발현은 앞서 GUS와 함께 SID2 promoter에 의해 조절 받는다. 각각의 형질전환 식물체에서 LUC의 발현이 어떻게 차이가 나는지 보기 위하여 첫 번째로 10일된 \( \mathrm { T } _ { 2 } \) 식물체에 luciferin을 처리한 후 CCD 카메라로 생체발광 이미지를 촬영하였다 (Figure 4A). 그 결과 SID2 promoter:GUS::LUC/siz1-2 형질전환 식물체들에서 높은 발광을 보이는 이미지를 보였다. 두 번째로 SID2 promoter에 의해 조절 받아 발현되는 LUC의 정도를 정량화시켜 비교하기 위하여 luciferase assay를 수행하였다 (Figure 4B). 14일된 \( T_ { 2 } \) 식물체 중 30개의 독립적인 식물체의 잎에서부터 단백질을 추출하여 luciferin과 반응 시켜 \( 20 / 20 ^ {\mathrm { n } } \) luminometer를 이용하여 발광 정도를 측정하였다.</p> <p>GUS 발현 결과와 유사하게 SID2 promoter:GUS::LUC/siz1-2 형질전환 식물체의 LUC의 활성이 SID2 promoter:GUS::LUC/WT에 비해 40배 정도 높게 나타났다.</p> <h1>고 찰</h1> <p>식물 호르몬 중의 하나인 SA는 병충해, 자외선, 고온 스트레스, 그리고 저온 스트레스에 관계되어 저항성을 보이게 하는데 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 이러한 SA의 중요성 때문에 여러 분야에서 다양한 연구가 수행되고 있지만 아직까지 SA를 이해하고 실용하는 데에는 부족한 점이 많다. 지금까지 밝혀진 SA의 신호전달은 앞에서 서술한 바와 같이 생물학적, 비 생물학적 스트레스가 왔을 때, 이들 신호를 인지하여 식물의 반응 기작을 조절한다는 것이다. 모델 식물인 애기장대는 SA 합성에서 SID2 유전자에 의해서 SA가 식물체에서 합성 되어 SA 신호 전달을 일으키거나 합성된다. 합성된 SA는 식물체내의 redox level을 조절함으로써, SA 의존적 방어 유전자들을 발현시켜, 결과적으로 식물체가 방어력을 가질 수 있게 한다. SA를 연구하기 위하여 본 논문에서는 siz1-2 돌연변이체에서의 SID2의 발현 조절을 야생형과 비교하여 연구를 하였다.</p> <p>siz1-2는 스트레스가 없는 조건에서도 SA 축적이 야생형에 비해 높게 일어나며 병 저항성에도 뛰어난 표현형을 보이는 SIZ1 knock out 돌연변이체이다. 먼저 SID2 promoter:GUS::LUC construct를 siz1-2 돌연변이체와 야생형에 형질 전환시켜 형질전환 식물체를 구축하였다. 이렇게 구축된 형질전환 식물체들에서 SID2 promoter에 의해 조절 받는 리포트 유전자인 GUS와 LUC의 발현을 확인해 보았다. SID2 promoter:GUS::LUC/siz1-2에서 리포트 유전자들인 GUS와 LUC의 발현을 Vector/WT, SID2 promoter:Gus::Luc/WT, Vector/siz1-2와 비교했을 때 높은 발현을 보였다 (Figure 3,4 ). 이것으로 보아 siz1-2 돌연변이체가 SA 축적과 방어 유전자들의 발현이 높고 병저항성에도 야생형에 비해 강한 표현형을 가지는 데에는 SA 합성 효소인 SID2의 발현이 높게 조절됨으로써 식물체 내의 SA 기작이 자극되기 때문인 것을 SID2 promoter에 의해 조절 받는 GUS와 LUC의 발현으로 확인 할 수 있었다. 지금까지 특정 유전자 발현을 관찰할 때에는 GUS또는 LUC 중 하나만 리포트 유전자로 사용해 왔다. 본 논문에서는 2개의 리포트 유전자들이 융합된 시스템을 이용하여 두 리포트 유전자들이 융합된 시스템에서도 GUS와 LUC 발현 양상이 동일하다는 결과를 얻음으로써 이 시스템을 리포트 유전자를 이용한 분석에 이용할 수 있었다. 그리고 더 나아가서는 이 형질전환 식물체를 이용하여 돌연변이체를 만들어 GUS 또는 LUC의 발현이 달라지는 식물체를 찾아 연구 한다면 아직까지 밝혀지지 않는 많은 SA 조절 인자들을 찾아낼 수 있다는 점에서 흥미로운 연구라고 생각되어진다.</p> <h1>적 요</h1> <p>SA는 천연 페놀 화합물로써 식물체가 생성하는 호르몬 중의 하나이다. SA는 특히 병저항성, 생물학적, 비생물학적 스트레스로 인해 합성이 촉진되며 식물 방어 기작을 일으킨다고 알려져 있다. 식물의 방어 기작은 바로 식물에서 얻어지는 생산량에 영향을 미치기 때문에 SA에 대한 연구가 많이 되어져 왔다. 하지만 SA를 이해하기에는 아직까지 많은 연구가 필요 되어 지고 있다. 따라서 본 연구는 애기장대에서 SA 생합성하는데 중요한 효소인 SID2가 병저항성이 강한 siz1-2 돌연변이체와 아생형에서 어떠한 조절의 차이롤 보이는 지를 SID2 promoter에 의해서 조절되는 GUS와 LUC를 가진 각각의 형질전환 식물체를 통하여 관찰하였다. GUS의 발현을 GUS histochemical assay, GUS enzyme assay 그리고 LUC의 발현을 CCD 카메라를 이용한 이미지 촬영과 Luciferase enzyme assay 수행한 결과, siz1-2를 사용한 형질전환 식물체에서 야생형에 비해 발현이 높게 일어났다. 이것을 바탕으로 SA에 반응하는 유전자들의 발현이 siz1-2 돌연변이체에서는 높은 이유가 SID2의 발현이 높게 조절 받기 때문이라는 것을 SID2 promoter:GUS::LUC/siz1-2 형질전환 식물체를 통해 알 수 있었다.</p>