• 식물병연구
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• 제24권3호
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• pp.221-232
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• 2018

근권세균은 식물 생육과 건강 증진에 중요한 역할을 하며 생물학적 스트레스뿐만 아니라 저온, 고온, 건조 및 염과 같은 비생물적 스트레스에도 내성을 부여한다. 본 연구는 토마토에 생물적 및 비생물적 스트레스를 완화시키는 기능을 가진 식물생장촉진 근권세균(plant growth promoting rhizobacteria, PGPR)을 선발하는 것을 목표로 하였으며 토마토 근권에서 Variovorax sp. PMC12균주를 분리하였다. PMC12균주는 in vitro에서 PGPR의 특성으로 알려진 암모니아, IAA, 시드로포아 및 ACC 탈아민효소를 생성하였다. PMC12 균주를 처리한 토마토는 대조구에 비해 염, 저온 및 건조 스트레스 조건에서 지상부 생체중이 유의적으로 높았다. 또한 PMC12 균주를 처리한 토마토는 Ralstonia solanacearum에 의한 세균성 시들음병에 대한 저항성이 증가되었다. 결과적으로 PMC12 균주는 식물의 비생물적 스트레스 및 생물적 스트레스에 대한 감수성을 감소시키는 유망한 생물학적 방제제 및 생물활성제로 사용될 수 있을 것으로 전망된다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제64권1호
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• pp.39-48
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• 2021

가뭄은 작물의 성장과 생산성을 방해하는 비 생물학적 스트레스 중 하나다. 비 생물학적 스트레스에 대응하기 위해서는 식물이 불리한 환경 조건에서 스트레스에 나타내는 분자 조절 네트워크를 이해해야 한다. 비 생물학적 스트레스 (가뭄에 대응)에 대처할 수 있는 조합을 선별하기 위한 실험에서 스트레스 조건에서만 발현되는 5개의 가뭄 스트레스 유도성 프로모터를 선별하였으며, 이 중 36개의 cis-regulatory element를 선별하였다. 그 결과 가뭄 스트레스에서만 발현되는 유전자의 프로모터에서 cis-regulatory element를 새롭게 조합하여 미세 제어 조절을 할 수 있는 2 개의 합성프로모터(BL1, BL2)를 제작하였다. 합성프로모터를 포함한 형질전환식물(BL1-GUS, BL2-GUS)의 분석은 합성프로모터가 건조 조건에서 형질전환식물 내의 GUS 유전자의 발현을 증가시키는 것을 통하여 확인하였다. 또한 Transient activation assay를 통해 DREB1A와 DREB2C에 의해 합성프로모터가 활성화되는 것도 확인하였다. 이러한 결과는 가뭄 특이적인 cis-regulatory element의 조합에 의해 제작한 합성프로모터가 다양한 비 생물학적 스트레스에 반응하고, 식물의 성장 지연을 유발하지 않고 스트레스에 효과적으로 대응할 수 있을 것이라 예상할 수 있다.

• 생명과학회지
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• 제22권11호
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• pp.1515-1522
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• 2012

식물호르몬인 abscisic acid (ABA)는 식물의 비생물학적 스트레스의 적응과정에서 중요한 역할을 수행하고 있다. 또한 ABA는 종자휴면, 발아, 세포분열의 저해, 기공개폐와 같은 중요한 과정에 관여하고 있다. OsABF2(Oryza sativa ABRE Binding Factor2)는 벼에서 비생물학적 스트레스와 ABA 신호전달 과정에 양성적으로 관여하는 bZIP 형태의 전사인자이다. OsABF2 유전자의 발현은 ABA와 다양한 스트레스 처리에 의해 유도된다. 본 논문에서는 OsABF2 유전자를 과발현한 애기장대가 가뭄, 고염, 고온 상태에서의 생존율이 야생형보다 증가하는 것을 확인하였다. 또한 ABA가 존재하는 상황에서 OsABF2 유전자를 과발현한 애기장대의 발아율이 감소하는 것을 확인하였다. 이러한 결과로 미루어 OsABF2 유전자를 과발현한 애기장대는 비생물학적 스트레스에 대한 내성이 증가하고 ABA 감수성은 증가하는 것으로 확인되었다.

• 정신신체의학
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• 제9권1호
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• pp.81-92
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• 2001

스트레스는 여러 가지 정신질환의 병태생리와 관련되는 것으로 알려졌다. 최근 여러 가지 동물 모델이 제시되고 뇌에 대한 연구가 활발해지면서 스트레스의 선경생물학적 기전에 대해 많은 사실이 밝혀지고 있다. 저자들은 동물과 사람을 대상으로 스트레스가 지각되고 대뇌에서 처리되고 신경내분비적 반응으로 전환되는 경로를 밝히고자 했던 최근의 연구들을 고찰하였다. 과거 변연계-시상하부-뇌하수체-부신 축(LHPA axis)과 자율신경계가 스트레스반응의 신경생물학적 담당자로 가장 많이 연구되어 왔으나, 최근에는 노르에피네프린(NE), 세로토닌, GABA/Glutamate, 도파민, 아세틸콜린 등의 신경전달물질과 부신피질자극호르몬방출인자(CRF), arginine vasopressin. glucocorticoid 등의 신경호르몬이 상호작용을 하면서 스트레스반응에 관계되는 것으로 알려지고 있다. 이러한 대뇌의 신경전달체계는 LHPA축과 유기적으로 연관되면서 스트레스반응을 매개하며, 구조적으로도 LHPA축은 해마, 편도 등 다양한 대뇌 부위와 연결된다. LHPA축은 이렇게 중층적으로 조절되는데, 여기에 생기는 이상은 만성 스트레스나 우울증 등 병적 상태와 관련된다. CRF는 LHPA축의 호르몬 역할 이외에 대뇌의 광범위한 부위에 분포하면서 신경전달물질로서 기능하며 다양한 스트레스반응을 매개한다. 스트레스를 주변 자율신경계가 활성화되는데, 청색반점에서 기시하는 NE계가 직접 자극되어 카테콜아민을 분비하기도 하지만, CRF나 다른 신경전달계가 먼저 자극되면서 간접적으로 활성화되기도 한다. 특히 CRF와 NE계는 서로 자극시키는 feed-forward 상호작용을 하며, 이것이 생체가 외부환경의 도전에 맞서 내분비계 뿐만 아니라 중추신경계를 동원하는 데 중요한 역할을 할것으로 보인다. 또한 CRF-NE 상호작용은 불안이나 우울 등 비정상적 스트레스반응의 병태생리를 이해하는 데 중요한 역할을 할 것으로 시사된다. 스트레스반응은 구조적, 신경화학적, 유전적 수준의 다양한 신경생물학적 작용을 통해 일어나며, 이에 대한 연구는 스트레스반응의 병태생리를 밝히고 불안장애, 기분장애 등 정신질환의 원인 규명과 치료에도 크게 기여할 것으로 보인다.

• 화훼연구
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• 제19권4호
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• pp.269-273
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• 2011

본 연구는 환경스트레스 저항성이 증진된 페튜니아를 개발하기 위하여 NDPK2유전자 도입 형질전환 계통 NDPK2-7-1와 SOD2 유전자 도입 형질전환 계통 SOD2-2-1-1-35간의 교잡에 의해 획득된 후대들의 비생물적 스트레스 저항성을 조사하기 위해 수행되었다. 비생물적 스트레스 유발원인 메틸바이올로젠(methyl viologen, MV) $100{\mu}M$과 $200{\mu}M$ 처리에서 교잡후대들은 그들의 교배모본 SOD2 유전자나 NDPK2 유전자가 단독으로 도입된 형질전환 계통이나 비형질전환체 보다 메틸바이올로젠에 의한 피해를 적게 받았다. 이는 SOD2 유전자나 NDPK2 유전자가 단독으로 도입된 형질전환 계통간 교잡에 의해 획득된 후대들이 그들의 교배모본 (SOD2 유전자나 NDPK2 유전자가 단독으로 도입된 형질전환 계통)이나 비형질전환체 보다 산화적 스트레스에 대한 저항성이 증진되었음을 증명해 준다고 할 수 있다. 이들 교잡후대들은 초장 등 11종류의 양적형질의 특성이 비형질전환체에 비해 약간 길거나 짧긴 하였지만 비형질전환체와 거의 유사하였으며, 꽃 색갈이나 모양 또한 그들의 교배모본 (SOD2 유전자나 NDPK2 유전자가 단독으로 도입된 형질전환 계통)이나 비형질전환체와 차이가 없었다.

• 원예과학기술지
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• 제32권5호
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• pp.684-693
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• 2014

저온, 건조, 염과 같은 비생물적 스트레스는 식물의 생리적 형태적 변화와 수확량 감소를 초래한다. 이러한 이유로 식물체는 불리한 환경을 극복하기 위해 다양한 대사과정에 관련된 유전자들간의 복잡한 상호 관계를 조절함으로써 저항성을 획득한다. 본 연구는 배추에서 염 스트레스에 반응하는 유전자를 다각적으로 분석하기 위해 상호발현 네트워크를 구축하였다. 네트워크를 구축하기 위하여 배추를 염스트레스 조건 하에서 시간 경과에 따라 KBGP-24K 마이크로어레이 분석을 실시한 [BrEMD (Brassica rapa EST and Microarray Database)] 실험 결과를 수집하여 분석하였다. 구축된 네트워크 모델은 1,853개 node, 5,740개 edge, 및 142개 connected component(상관계수 > 0.85)로 구성되었다. 구축된 네트워크 분석 결과, ROS 신호 전달을 통한 N$Na^+$ 수송활성화와 proline 축적이 배추의 염 저항성 획득과 밀접한 연관이 있는 것으로 판단하였다.

• 생명과학회지
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• 제31권2호
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• pp.115-125
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• 2021

칼슘-의존성 단백질 카이네이즈(CDPK)는 식물의 Ca2+ 매개 신호 전달에 필수적인 역할을 한다. CDPK는 염분, 저온, 가뭄 등과 같은 비생물적 스트레스에 대한 식물의 반응을 조절하는 데 관여하는 것으로 알려져 있다. 벼의 CDPK는 31개의 유전자로 구성된 거대 다유전자군으로 되어 있지만, 단지 일부 벼의 CDPK 기능만이 확인되었다. 따라서, 벼에서 OsCPK11의 기능을 알아보기 위해, 이 연구는 염분, 저온 및 가뭄과 같은 비생물적 스트레스 조건에서 벼의 야생형과 ND0001 oscpk11 돌연변이체의 OsCPK11 발현 분석에 초점을 맞추었다. 염분, 저온, 가뭄 스트레스 처치를 위해 유식물을 각각 200 mM NaCl, 4℃, 20% PEG 6,000에 노출시켰다. 야생형과 ND0001 돌연변이체에서 OsCPK11의 발현을 확인하기 위해 RT-PCR과 quantitative real-time PCR을 수행하였다. RT-PCR 결과에 의하면, 야생형과 이형접합성 돌연변이체에서는 OsCPK11 전사체가 검출되었지만, 동형접합성 돌연변이체에서는 검출되지 않았다. Quantitative real-time PCR 결과에 의하면 야생형에서 염분, 저온, 가뭄 스트레스에 의해 OsCPK11의 상대적인 발현이 증가하였으며, 각각 24시간, 6시간, 24시간 후 최대 수준에 도달하였다. ND0001 동형접합성 돌연변이체의 OsCPK11의 상대적 발현은 야생형에 비해 현저히 감소하였다. 이러한 결과는 oscpk11 동형접합성 돌연변이체에서는 OsCPK11발현을 완전히 저해하며, OsCPK11유전자 발현 조절이 염분, 저온 및 가뭄 스트레스 신호 전달 과정에 관여할 수 있음을 의미한다.

• 미생물학회지
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• 제53권4호
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• pp.257-264
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• 2017

Pseudomonas veronii MS1과 P. migulae MS2는 여러 가지의 구리-내성 및 식물 생장 촉진 방법을 갖고 있으며 또한 스트레스 에틸렌의 전구체인 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC)의 ACC deaminase에 의한 가수분해를 통해 식물에서 비생물적 스트레스를 완화시킬 수 있다. 구리 농도 700 mg/kg 토양에서의 4주간 소규모 토마토 재배 실험에서 MS1과 MS2 접종은 비접종 대조군에 비해 토마토 식물의 지상부와 뿌리 길이 및 습윤중량과 건조중량을 모두 유의성 있게 증가시켰다. 접종 토마토 식물은 비생물적 스트레스로부터 식물을 보호할 수 있는 proline및 산화 스트레스 지표인 malondialdehyde도 비접종 대조군보다 적게 함유하였다. 에틸렌 생합성에 관여하는 ACC synthase 유전자, ACS4와 ACS6 그리고 ACC oxidase 유전자, ACO1와 ACO4는 구리 스트레스를 받는 토마토에서 강하게 발현된 반면 MS1과 MS2 접종 토마토에서는 유의성 있게 감소했다. 또한 금속 결합 단백질인 metallothionein 암호화 유전자인 MT2도 위의 유전자들과 유사한 발현 양상을 보였다. 이 모든 결과들은 이 근권세균들이 구리 스트레스 하의 토마토 식물에 구리 내성을 부여하여 낮은 수준의 구리 스트레스와 생장 촉진을 허용하는 것을 가리킨다.

• 한국습지학회지
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• 제22권2호
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• pp.113-120
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• 2020

본 연구에서는 국가적색목록 취약종(VU)인 꼬리명주나비와 그것의 유일한 먹이 식물인 쥐방울덩굴의 보전을 위하여, 수변 지역에 서식하는 쥐방울덩굴의 서식지 환경과 이들 중 생육과 생식에 영향을 미치는 주요 환경 요인을 파악하고자 하였다. 이를 위하여 네 개의 국내 쥐방울덩굴 서식지(가평, 평택, 청주, 여주)에서 2018년 7월과 10월에 방형구 조사를 수행하였으며, 주요 동반종, 초식 곤충의 출현 여부, 지지대의 유형, 토양의 이화학적 특성을 조사하였다. 조사결과 쥐방울덩굴 개체군의 서식지 환경과 생육 및 생식 양상은 지역에 따라 다르게 나타났다. 특히, 평택 개체군에서 가장 빠른 생육 속도와 개화 및 결실 시기를 나타냈으며, 청주와 여주 개체군에서는 인간의 교란으로 인한 지상부 손상이 원활한 생육을 방해한 것으로 드러났다. 본 연구에서 쥐방울덩굴의 생육 속도는 쥐방울덩굴의 초기 생육 시기부터 제공된 지지대의 유형에 영향을 받은 것으로 판단된다. 쥐방울덩굴의 개화 및 결실 시기에는 경쟁과 섭식 스트레스의 생물적 요인과 높은 토양 양이온 함량의 비생물적 요인이 복합적으로 작용한 것으로 여겨진다. 따라서 쥐방울덩굴 개체군의 빠른 생육과 적절한 시기의 개화와 결실을 위해서 안정적인 지지대의 제공과 경쟁과 섭식 스트레스의 완화를 위한 노력이 필요할 것으로 보인다.

• 미생물학회지
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• 제52권2호
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• pp.148-156
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• 2016

ACC deaminase 활성이 높은 균주인 Enterobacter ludwigii SJR3를 이용하여 건조와 염분 스트레스 환경에서 토마토 식물의 생장촉진 효과와 스트레스-관련 유전자의 발현을 조사하였다. 4주 키운 토마토 식물에 SJR3 균주 접종 후 건조 스트레스와 염분 스트레스를 처리하면서 1주일 후 식물의 생장을 비교하였다. 건조 스트레스 환경에서는 균주 접종군이 비접종군에 비해 뿌리와 줄기 길이 및 습윤과 건조중량이 각각 37.8, 37.2, 96.8과 146.6% 증가하였고 염분 스트레스 환경에서는 각각 19.2, 25.4, 19.5와 105.8% 증가하였다. 또한 스트레스에 반응하여 토마토 잎에 축적되는 proline의 함량은 크게 늘어나지만 건조와 염분 스트레스 처리 시 비접종 대조군 보다 균주 접종군에서 62.1%와 54.1% 감소되었다. 스트레스 환경에서 자라난 토마토 식물에서 스트레스-관련 유전자들인 ACC oxidase의 유전자 ACO1과 ACO4, ethylene response factor의 유전자 ERF1과 ERF4 등의 상대적인 발현량을 조사하였다. 비 스트레스 대조군과 비교해서 건조와 염분 스트레스 환경의 토마토 식물에서 모든 스트레스-관련 유전자들의 발현이 크게 증가하였으나 SJR3 균주를 접종한 식물의 유전자들은 대부분이 비 스트레스-처리 대조군과 유사한 정도의 유전자 발현량을 나타내었다. 따라서 E. ludwigii SJR3는 식물에서 건조와 염분 스트레스의 완화에 중요한 역할을 하여 작물의 생장을 촉진하고 생산성을 높일 수 있을 것으로 여겨진다.