Expression Analysis of Oryza sativa Ascorbate Peroxidase 1 (OsAPx1) in Response to Different Phytohormones and Pathogens

We have isolated and characterized an ascorbate peroxidase (APx) gene, OsAPx1 from rice. Northern and Western blot analyses indicated that at young seedling stage, OsAPx1 mRNA was expressed highly in root, shoot apical meristem (SAM) and leaf sheath than leaf. In mature plant, OsAPx1 gene expressed highly in root, stem and flower but weakly in leaf. OsAPx1 gene and protein expression level was induced in leaves inoculated with Magnaporthe oryzae (M. oryzae) and Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo). Phytohormones treatment showed that OsAPx1 was up-regulated by jasmonic acid (JA), but was down regulated by ABA and SA co-treatments with JA, resulting that they have antagonistic effect on pathogen responsive OsAPx1 expression. Phylogenetic analysis illustrated that Arabidopsis AtAPx1 has a close relationship with OsAPx1. In AtAPx1 knock out lines, the accumulation of O₂^- and H₂O₂ are all highly detected than wild type, revealing that the high concentration of exogenous H₂O₂ cause the intercellular superoxide anion and hydrogen peroxide accumulation in AtAPx1 knockout plant. These results suggested that OsAPx1 gene may be associated with the pathogen defense cascades as the mediator for balancing redox state by acting ROS scavenger and is associated with response to the pathogen defense via Jasmonic acid signaling pathway.

벼 ascobate peroxidase 단백질의 병원균 및 식물호르몬에 대한 발현 분석

본 논문에서 벼 ascorbate peroxidase (OsAPx1) 유전자의 발현 분석을 Northern과 Western 분석을 통하여 유묘 에서는 뿌리, 정단분열조직(shoot apical meristem, SAM), 잎 보다는 잎집에서 더 많이 발현되는 것을 확인하였다. 성숙된 조직에서는 OsAPx1 유전자가 잎을 제외하고는 뿌리, 줄기, 꽃에서 강하게 발현되었다. 또한 이 OsAPx1 유전자는 벼 곰팡이 병원균인 벼 도열병 및 세균성 병원균인 흰빛잎마름병에도 반응하였고 특히 흥미있게도 OsAPx1 유전자는 식물호르몬에 대해서 서로 다르게 발현 양상을 보였다. 이 유전자는 자스몬산(JA)에 대해서는 강한 발현 을 보였지만 반대로 살리실산(SA) 및 ABA와 같이 처리된 세포에서는 강한 발현 억제를 보였다. 이는 이 유전자가 JA에는 반응하지만 SA와 ABA하고는 서로 길항작용을 하는 것으로 보인다. 근연관계분석을 통하여 OsAPx1유전 자가 애기장대의 AtAPx1 와 거의 유사하여 AtAPx1 결손 라인을 가지고 표현형 조사를 실시하였다. 그 결과, 외부에서 H₂O₂를 처리하였을 때에 O₂^- 와 H₂O₂의 축적이 wild type과 비교하여 AtAPx1 결손 라인에서는 현저히 높았다. 따라서 본 연구를, 통하여 OsAPx1 유전자는 벼에서 산화 환원 균형 유지를 통하여 다양한 세포 분화발달 및 병원균 방어에도 관여하며 이 유전자의 발현은 JA의 신호전달에 의해서 매개되는 것으로 예상이 된다.