• 환경생물
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• 제40권3호
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• pp.341-351
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• 2022

다양한 환경 스트레스 중 습해 스트레스의 경우 기타 가뭄이나 저온, 고염 등에 비하여 메커니즘과 생화학적 이해가 부족한 실정이다. 본 연구는 습해 스트레스 하에서의 밭작물의 효소활성에 대하여 조사하여 습해 스트레스에 대한 이해와 조기 진단을 위한 기초자료로 활용하고자 수행하였다. 국내의 주요 밭작물인 참깨, 들깨, 팥, 수수, 콩 등을 대상으로 침수 스트레스를 주었을 시 생육도와 식물 내부의 변화에 대하여 조사하였는데, 스트레스를 받을 경우 지하부는 물론 지상부에서도 생육의 저하가 일어나는 것을 확인하였다. 식물체 내에서는 침수 스트레스에 의하여 혐기적 발효가 일어나 대조군에 비하여 ADH의 활성이 높아지는 것을 확인하였으며 스트레스를 받을 시 발생하는 ROS에 의한 변화 또한 확인하였다. 습해를 받은 식물들 모두 POD 활성과 lipid peroxidation이 증가하였고 이를 시각화한 DAB 염색에서도 염색 강도가 대조군에 비하여 진하게 염색되었다. 지상부에서 표현형의 변화보다 식물 체내의 효소활성의 변화가 비교적 빠르게 나타나므로 추후 작물들의 습해 스트레스 조기진단을 위한 생체지표로써 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Weed & Turfgrass Science
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• 제2권4호
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• pp.368-375
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• 2013

국내에 자생하는 참억새(M. sinensis)와 물억새(M. sacchariflorus)의 잎과 지하경 조직 EST로부터 유전자의 전사를 조절하는 전사요소 탐색하여 저온에 반응하는 유전자를 분리하고 난지형 잔디에서 저온 반응의 차이를 알아보기 위하여 본 연구를 실시하였다. 분석 결과 탐색된 전사조절 요소의 종류는 총 50 종류로 나타났고, 그 중 WRKY family에 속하는 EST 절편이 226개로 가장 많이 발견되었다(9.6%). 그 중 억새 WRKY family를 기능이 밝혀진 다른 작물의 WRKY 유전자들과 비교 검색한 결과 약 80개의 억새 isotig가 저온에 반응하여 발현이 유도 또는 억제되는 것으로 나타났다. 그 중 애기장대와 벼에서 저온 처리 후 발현이 증가되는 것으로 알려진 억새의 MSIR7180_ WRKY4 유전자를 대상으로 그 발현양상을 조사한 결과 버뮤다그래스는 비교구에서와 비슷하게 처리기간 동안 높은 유전자의 발현을 보였고, 금잔디(Z. matrella)간의 교배를 통해 얻어진 세밀 품종은 처리기간 내내 발현이 미약하였다. St. Augustinegrass는 3일 동안은 비교구와 큰 차이가 없다가 5일째부터 발현이 증가하였고, Seashore paspalum은 처리 초기에 발현이 높다가 처리가 진행되면서 약해지는 경향을 나타냈다. 이 결과로 미루어 볼 때 버뮤다그래스와 St. Augustine grass는 저온 반응성이 신속하여 휴면을 준비하지만 금잔디와 Seashore paspalum은 휴면 돌입이 늦어 녹색이 상대적으로 늦게까지 유지되는 것으로 판단되어 저온 적응을 위한 또 다른 환경요인의 작용이 있을 것으로 여겨진다. 녹색 기간이 길고 내한성이 높은 품종의 개발을 위해서는 더 많은 유전자의 종합적인 고찰과 판단이 요구된다.

• 생명과학회지
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• 제28권3호
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• pp.376-387
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• 2018

식물이 접하는 다양한 환경 스트레스(고온, 저온, 냉해, 고염, 가뭄 등) 중에서 물부족(가뭄) 스트레스는 식물의 생장 및 생산성을 저해하는 가장 주요한 요인으로 보고되어 왔다. 그러므로, 물부족 스트레스에 대한 식물의 반응 기작을 명확히 이해하는 것은 물부족 스트레스 저항성이 증가된 유용 작물 개발에 적용될 수 있을 것으로 기대되며, 그 결과 작물 재배 가능 지역의 확대에 기여할 수 있을 것으로 생각된다. 식물의 물부족 스트레스 신호 과정은 크게 식물 호르몬인 앱시스산 의존적인 과정과 비의존적인 과정으로 분류되며, 각각 AREB/ABF, DREB2 전사 조절 인자가 주요한 전사 조절 인자로 참여하여 하위 단계 반응 유전자의 발현 조절에 참여한다. 이러한 AREB/ABF, DREB2 의존적인 regulon에 대한 연구를 통해 물부족 스트레스 신호 과정 중 전사 수준의 조절에 대한 규명이 활발히 이루어지고 있다. 해당 신호 과정에는 전사 수준의 조절뿐만 아니라 인산화, 유비퀴틴화와 같은 번역 후 변형 과정 및 염색질 변형에 의해 매개되는 후성유전학적 조절도 연관되어 있다. 본 총설에서는 현재까지 보고된 물부족 스트레스 신호 전달 과정을, 이와 관련되어 보고된 다양한 신호 전달 단백질들의 기능과 연계시켜 알아보고자 한다. 이러한 물부족 스트레스 신호 전달 과정에 대한 명확한 이해는 향후 유용 내건성 작물 개발을 위한 이론적 기반 구축에 도움이 될 수 있을 것이라 생각된다.

• 환경생물
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• 제23권2호
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• pp.206-213
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• 2005

본 연구는 환경요인의 변화, 특히 겨울철 저온이 식물체에 미치는 영향을 정량적으로 밝히기 위해, 저온감수성 식물인 문주란을 대상으로 겨울철 일주기에 있어서 항산화효소 활성과 O-J-I-P곡선의 변화를 조사하였다. 겨울철의 superoxide dismutase와 peroxidase의 활성은 여름철에 비해 다소 증가하였다. 특히, peroxidase는 겨울철 새벽과 밤에 높은 활성을 보였으며 초겨울에만 특이적으로 검출되는 isoenzyme들로 관찰할 수 있었다. 또한 겨울철 문주란 잎의 O-J-I-P곡선에서 J, I, P-단계의 형광세기가 여름철에 비해 현저하게 감소하였다. 그리고, O-J-I-P곡선으로부터 산출된 주요 형광변수들 중에 Fm과 $\Phi_{po}$는 겨울철 저온에 노출되는 기간이 길어짐에 따라 각각 $30\%$와 $50\%$로 감소하였으며, ABS/RC는 초겨울보다는 늦은 겨울에 2배정도 증가하였다.

• 한국응용곤충학회지
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• 제62권3호
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• pp.213-214
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• 2023

노랑비취알락하늘소(가칭)의 제주 유입과 정착을 보고하는 논문에서 오리엔탈과실파리에 대하여 "제주지역에 유입되어 현재 발견되고 있다"라고 잘못된 인용을 하고 있는 것이 발견되었다. 다행히도 해당 문장이 빨리 발견되어 "제주지역에 유입될 가능성이 있는"으로 수정되었다. 이를 계기로 검역적으로 민감한 해충의 국내분포여부에 대하여 기술하는 경우 매우 신중하게 검증해야할 필요가 있음을 연구자들에게 강조하고자 한다. 클라이멕스 모델의 저온 스트레스 지수로 추정한 결과 오리엔탈과실파리는 2022~2023년 겨울 제주에서 생존이 불가능한 것으로 예측되었다. 그러나 노랑비취알락하늘소는 2023년 겨울 영하의 기온을 겪고 월동후 여름철 발생이 확인되었으며 정착에 성공한 것으로 판단된다.

• 한국잡초학회지
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• 제32권1호
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• pp.35-43
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• 2012

본 연구는 Protox 저해형 제초제 저항성인 형질전환벼 라인(MX, PX, AP37)과 비형질전환벼(WT)에서 저온, 고온, NaCl 및 chemical(paraquat) 스트레스에 대한 생리적 반응차이를 파악하기 위해 수행되었다. 형질전환벼와 비형질전환벼는 저온실험의 경우 $5^{\circ}C$에 1일 그리고 회복을 위해 $25^{\circ}C$에 6일 두었고, 고온 실험은 $45^{\circ}C$에 4일 그리고 회복을 위해 $25^{\circ}C$에 8일 두었다. 또한 0.5%와 1% NaCl 처리 후 6일간 그리고 ${0{\sim}300\mu}M$ paraquat 처리 후 5일간 형질전환벼와 비형질전환벼의 잎의 피해율, 지상부 생체중 및 생리적 반응(porphyrin 생합성 중간물질, 엽록소 함량)을 조사하였다. 형질전환벼 라인과 WT간에 잎 피해율 및 생제중은 저온처리와 저온처리 후 회복기간에는 유의적인 차이가 없었다. 한편 고온과 고온처리 후 회복 5일까지는 형질전환 라인과 WT간에 초장과 생체중에서 유의적인 차이가 없었으나 회복 6일째에 MX와 PX는 WT에 비해 초장 및 생체중의 감소가 컸다. NaCl 처리 후 잎의 피해율, 엽록소 함량 및 Mg-Proto IX ME 함량은 형질전환벼와 비형질전환벼간에 유의적인 차이가 없었으나 AP37의 Proto IX 함량과 PX와 AP37의 지상부 생체중은 0.5% NaCl 처리에서 WT에 비해 유의적으로 감소하였다. 그러나 paraquat 처리 후 잎의 피해율과 지상부 생체중의 변화는 형질전환벼와 비형질전환벼간에 유의적인 차이를 보이지 않았다. 비록 일부 환경스트레스의 일부 조사기간에서 형질전환벼와 비형질전환벼간에 다른 반응차이를 보였지만 일반적으로 형질전환벼와 비형질전환벼간에 환경스트레스에 유사한 반응차이를 보였다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제43권2호
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• pp.204-212
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• 2016

환경스트레스 중의 하나인 저온에 대한 생육기의 포도나무의 반응을 분석하고자 -$2^{\circ}C$에서 4일 동안 저온처리 한두 품종('Campbell Early'와 'Muscat Baily A')의 포도나무잎을 이용하여 전사체를 분석하였고 특이발현유전자(differentially expressed genes, DEGs)를 검색하였다. 영하의 저온에 반응한 'Campbell Early'의 DEG를 기능별로 분석한 결과 생물대사에서 17,424개, 세포구성에서 28,954개, 분자기능에서는 6,972개의 유전자와 관련이 있었다. 발현이 유도되는 유전자로는 dehydrin xero 1, K-box region and MADS-box transcription factor family protein과 MYB domain protein 36이 있으며, 억제되는 유전자로는 light-harvesting chlorophyll B-binding protein 3, FASCICLIN-like arabinoogalactan 9와 pectin methylesterase 61 등이 있었다. 'Muscat Baily A'의 DEG는 생물대사에서 1,157개, 세포구성에서 1,350개, 분자기능에서는 431개의 유전자와 관련이 있었다. 발현이 유도되는 유전자로는 NB-ARC domain-containing disease resistance protein, fatty acid hydrozylase syperfamily와 isopentenyltransferase 3이 있으며, 억제되는 유전자로는 binding, IAP-like protein 1과 pentatricopeptide repeat superfamily protein 등이 있었다. Real-time PCR을 이용하여 영하의 저온에서 특이적으로 발현하는 유전자들을 검정하였으며, InterPro Scan을 통해 단백질 도메인을 분석한 결과 두 품종 모두에서 ubiquitin-protein ligase가 가장 많았다. 영하의 저온에 노출된 신초의 전사체 정보를 바탕으로 포도나무에서 저온 내성을 발현하는 기작을 연하는 데에 분자수준의 정보를 제공하고, 내한성 포도를 육종하는데 이용될 수 있을 것이다.

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제42권1호
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• pp.19-24
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• 2015

식물은 여러 환경스트레스에 적응하기 위해 스트레스 내성 유전자의 발현 혹은 proline, trehalose, glycine betaine (GB) 등과 같이 삼투압을 조절하는 compatible solute를 생성하면서 진화해 왔다. GB는 고염, 저온 등 환경스트레스 조건에서 식물의 엽록체에서 축적되는 물질 중 하나이다. 토양 박테리아 Arthrobacter globiformis에서 분리한 choline oxidase (codA) 유전자는 choline을 GB로 전환하는 기능을 한다. 본 연구에서는 산화스트레스 유도성 SWPA2 프로모터의 발현조절 하에 codA 유전자를 엽록체에 과발현시킨 형질전환 고구마 식물체(SC식물체)를 제작하여 다양한 환경스트레스 조건에서의 특성을 분석하였다. SC 식물체는 methyl viologen (MV)에 의한 산화스트레스와 건조 처리 조건에서 내성 증가를 보였다. $5{\mu}M$ MV 처리시 형질전환 식물체는 GB의 함량이 증가하였고 낮은 수준의 이온 전도도를 보였다. 건조 스트레스 조건에서 형질전환 식물체는 codA 유전자의 발현이 증가하였으며, 대조구 보다 높은 상대수분함량을 유지하였다. 따라서 본 연구결과의 SC식물체는 고염, 건조토양 등 조건 불리지역에 재배하면 바이오매스를 증가시킬 수 있을 것으로 예상된다.

• 생명과학회지
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• 제33권11호
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• pp.956-965
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• 2023

CCCH zinc finger 단백질은 세 개의 시스테인(cysteine, C) 아미노산과 한 개의 히스티딘(histidine, H) 아미노산으로 구성된 아연이온(Zn⁺)에 결합하는 손가락 구조의 zinc finger 모티프를 가졌으며, 식물에는 많은 수의 CCCH zinc finger 단백질 유전자가 존재한다. CCCH zinc finger 단백질은 2개의 CCCH zinc finger 모티프를 가지는 TZF와 그 외 나머지인 non-TZF로 구분이 되지만 지금까지의 CCCH zinc finger 단백질의 기능에 대한 연구는 주로 TZF, 특히 식물 특이적으로 존재하는 RR-TZF를 중심으로 이루어져 왔다. 그러나 최근 들어 non-TZF 유전자에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. Non-TZF는 생물 스트레스와 고염, 건조, 저온, 고온, 산화 스트레스 등 다양한 환경 스트레스 반응에 관여하는 것으로 알려졌다. Non-TZF는 다양한 방식으로 하위 유전자를 조절하여 식물의 스트레스 반응에 관여하는데, 세포질에 위치하며 RNA에 결합하여 RNA의 안정성을 조절하고 전사 후 단계에서 하위 유전자를 조절하거나 핵에 위치하고 전사 활성화 또는 전사 억제를 통해 전사인자로서 기능을 하기도 한다. 그러나 이러한 연구에도 불구하고 non-TZF를 통한 스트레스 신호전달 경로 및 상위 유전자, 하위 유전자는 거의 알려져 있지 않다. 따라서 CCCH zinc finger 유전자에 대한 이해를 넓히기 위해서는 TZF뿐만 아니라 non-TZF 유전자의 스트레스 반응에 관한 지속적이고도 집중적인 연구가 필요하다. 본 총설 논문에서는 지금까지 스트레스 반응 조절에 관여하는 것으로 밝혀진 non-TZF 유전자들과 그 유전자들의 분자적 기능을 서술하였다.

• 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.