본 연구에서는 영양 결핍된 왜성 토마토의 내재적 변화인자의 발현양상을 보았다. 토마토는 철결핍을 통해 토마토의 왜성을 유도하였고, 단백질체의 발현 양상을 보기 위해 2차원 전기영동, PDQuest 이미지 분석 프로그램을 통한 28개의 단백질 spots을 분리, 이 중 발현 농도가 2배이상 억제되는 6개 spot을 선발해 MALDI-TOF로 단백질 서열을 정리하였다. 그 결과 6개 단백질 모두 BAK 1의 발현억제에 관여한 단백질로 추정할 수 있었고, BAK1를 타겟으로 한 PCR 을 진행한 결과 정상적인 토마토에서는 유전자 발현이 높았으나 왜성화된 토마토에서는 발현이 현저히 낮음을 확인 할 수 있었다.
<h1>결과 및 고찰</h1><h2>왜성 토마토의 유도</h2><p>왜성토마토의 유도는 수경양액재배법에 의한 철결핍을 유기한 결과 Fig. 1과 같이 철농도에 따라 유묘기에 토마토전체 뿐만 아니라 잎에서도 경시적으로 유기되었다. 유기된 토마토의 지상부 수량을 Fig. 1-B과 같이 철의 처리 농도가 \(3.75\sim5 \mathrm{mg} / \mathrm{kg} \) 사이에서 급격한 생장의 변화를 보여 주었고, Fig. 1-C에서는 식물체의 철 함량을 분석한 결과 수량과 마찬가지로 \(3.75\sim5 \mathrm{mg} / \mathrm{kg} \) 에서 함량의 변화 폭이 컸다. 이것은 철의 처리농도 \(5 \mathrm{mg} / \mathrm{kg} \) 이하에서 영양결핍(또는 왜성토마토)을 유도할 수 있음을 보여주고 있다.</p><h2>영양결핍에 따른 왜성토마토의 내재적 변화인자의 발현양상</h2><p>영양결핍에 따른 왜성토마토를 유기하여 단백질체 발현양상을 분석하기위해서 2차원 전기영동을 통하여 Fig. 2-A와 같이 분리하였다. 분리된 2차원 단백질체를 PDQuest 프로그램으로 이미지 분석을 통해 발현차를 보여주는 28개의 단백질 spots를 반복실험하여 분리하였다. 그 중에서 Fig. 2-B와 같이 단백질 발현농도가 2배이상 발현이 억제되는 단백질 spot 6개를 선발하여 MALDI-TOF에 의해 단백질 서열을 결정하였다. 그 중에서 \( \mathrm{pI} \)가 4.5이고 분자량이 \(24 \mathrm{kDa} \) 단백질의 유사성을 해석한 결과 브라시노스테로이드 생합성에 관여하며 왜성 표현형을 나타내는 신호전달 단백질인 BAK1 (Brassinolide insensitive associated receptor kinase 1)으로 확인되었다. 다른 5개의 단백질을 살펴보면 BCK1은 ser-ine/threonine protein kinase로서 BRI1과 유사한 기능으로 유추할 수 있고, cystein proteinase는 serine carbox-yprptidase와 유사한 단백질 분해효소로서의 기능을 유추 할 수 있다. sulfutase는 애기장대에서 밝혀진 brassinosteroid sulfotransferase로, peroxidase는 Mazorra에 의하면 항산화효소로서 brassinosteroid의 활성에 영향을 준다고 하였다. 특히, zinc finger factor는 brassinosteroid에 반응하는 단백질로서 잎의 형태나 줄기의 성장에 관여하며 호르몬 활성의 후기에 관여하는 인자와 유사하였다. 따라서 6개의 단백질 spots 모두가 직간접적으로 브레시노스테로이드 생합성관련 신호전달기작에 관련된 단백질로서 BAK 1의 발현억제에 관여한 단백질로 추정할 수 있다. 이러한 단백질의 발현 여부를 검정하기 위해 Fig. 3-A와 같이 BAK1의 프라이머를 디자인하여 PCR 를 이용하여 증폭한 결과 \(500\mathrm{bp} \)의 증폭산물이 Fig. 3-B와 같이 정상적인 토마토에서는 유전자 발현이 높았으나 왜성화된 토마토에서는 발현이 현저히 낮았다. 따라서 영양결핍에 의한 왜성화된 토마토에서도 유전자 발현뿐만 아니라 단백질 발현에서도 BAK1관련 인자가 관여함을 볼 때 환경변화에 의한 BAK1의 발현차 뿐만 아니라 영양결핍하에서 왜성화 된 토마토도 브레시노스태로이드 생합성관련 신호전달 경로가 관여함을 알 수 있었다. 이상의 결과를 종합하여 보면 영양결핍된 조직이 정상화 될 수 있다면 영양조절에 의해 왜성화 작물을 유도할 수 있음을 시사하고 있어, 목적에 맞는 작물생산에 이용 가능하리라 사료된다.</p>