옥수수 식물체가 병원균의 공격에 처하게 되면, 공격 받은 위치 근처에 있는 식물체 자신의 세포를 죽이는 반응을 종종 보이는 데, 이러한 “세포 자살(cell suicide)”로 공격으로 인한 더 이상의 손상이 저지된다. 이렇게 희생된 세포 제물로 인해, 아주 작고, 미시적인 새로운 반점이나 상처가 식물체에 남게 된다. 그러나 현재까지도, 이 “얼룩덜룩한(spotty)” 방어 메커니즘을 식물이 어떻게 조절하는지를 이해하기 어려운데, 이는 이 반응이 매우 신속하고 국지적이기 때문이다.

그런데, 식물을 반점투성이가 되게 하는 이른바 민감성 방어 반응(hypersensitive defense response, HR) 을 제어하는 것으로 보이는 다수의 후보 유전자와 세포적 프로세스가 옥수수에서 노스캐롤리나주립대학교(North Carolina State University) 연구자들에 의해 확인되었다. 학술지 PLOS Genetics에 실린 이번 연구 결과는 옥수수를 비롯한 다른 식물에서 더 나은 방어 반응을 만드는 데 도움이 될 수 있다. HR은 나무와 작물을 비롯한 모든 고등 식물에서 나타나고, 일반적으로 탄탄하게 조절되는 반응인 것으로 보인다.

이번 연구에서 방어 반응, 프로그램화된 세포 사멸, 세포 벽 변형 및 공격에 대한 저항과 관련된 몇 가지 다른 반응에 관련되는 것으로 보이는 44가지 후보 유전자들이 확인되었다는 것이 피터(Peter Balint-Kurti) 박사의 설명인데. 그는 이번 논문의 교신 저자이다.

이번 발견을 위해, 한 가지 비슷한 돌연변이를 가진 옥수수식물체 3,300이상이 분석되었다. 이들 식물 모두는 과도한 과민성 반응을 보이는데, 이는 한 가지 특정 저항성 유전자 Rp1-D21의 발현이 계속되기 때문이다. 이는 사람에서 결코 멈추지 않는 자가면역반응과 비슷하다고 한다. 이 돌연변이로 인해 옥수수 식물체에서 민감성 방어 반응을 부적절하게 촉발되고, 그 결과로 식물체에 반점이 생기고 발육이 저해된다.

이 연구팀은 옥수수의 전체 유전자 청사진 즉, 20~30억개 염기쌍으로 된 유전체에서 26.5백만개의 지점을 분석하여, HR과 가장 밀접하게 연관된 유전자를 찾았다. 이 유력한 후보들은 일리가 있었는데, 이들 유전자는 대체로 방어 또는 질병 저항성과 관련이 있는 것으로 나타났기 때문이다.

이들 유력 후보와 관련된 모든 프로세스들은 이미 HR과 관련지어져 왔다고 한다. 이번 결과가 이 중요한 방어 반응에 대한 실질적 특성화가 이루어지는 계기가 되고, 다른 식물에서의 HR에 대한 이해의 진전에 도움이 되길 바란다고 한다.

키워드 : 옥수수 반점, 민감성 방어 반응, 세포 자살

출처: KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

원문: http://news.ncsu.edu/2014/09/corn-spots-study-finds-important-genes-in-defense-response/

제공:kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2014.12.02 11:30

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