Hypersensitive cell death of plants during incompatible plant-pathogen interactions is one of the efficient defense mechanisms of plants against pathogen infections. For better understanding of the molecular mechanisms involved in the plant hypersensitive response (HR), TMV-induced biotic plant cell death and CuSO4-induced abiotic plant cell death were compared in terms of expression patterns of ten different defense-related genes as molecular markers. The genes include five pathogenesis-related protein genes, two plant secondary metabolite-associated genes, two oxidative stress-related genes and one wound-inducible gene isolated from tobacco. Northern blot analyses revealed that a same set of defense-related genes was induced during both biotic and abiotic cell death but with different time and magnitude. The expression of defense-related genes in tobacco plants was temporarily coincided with the time of cell death. However, when suspension cell cultures was used to monitor the expression of defense-related genes, different patterns of the gene expression were detected. This result implies that three are common and, in addition, also different branches of signaling pathways leading to the induced expression of defense-related genes in tobacco during the pathogen- and heavy metal-induced cell death.
Dehydrins (DHNs) compose a family of intrinsically unstructured proteins that have high water solubility and accumulate during late seed development at low temperature or in water-deficit conditions. They are believed to play a protective role in freezing and drought-tolerance in plants. A full-length cDNA encoding DHN (designated as ClDhn) was isolated from an oriental medicinal plant Codonopsis lanceolata, which has been used widely in Asia for its anticancer and anti-inflammatory properties. The full-length cDNA of ClDhn was 813 bp and contained a 477 bp open reading frame (ORF) encoding a polypeptide of 159 amino acids. Deduced ClDhn protein had high similarities with other plant DHNs. RT-PCR analysis showed that different abiotic stresses such as salt, wounding, chilling and light, triggered a significant induction of ClDhn at different time points within 4-48 hrs post-treatment. This study revealed that ClDhn assisted C. lanceolata in becoming resistant to dehydration.
myo-Inositol의 이성질체인 D-chiro-inositol은 제 2형 당뇨병에 탁월한 효과를 나타내고 있다. D-chiro-inositol의 methylated 형태인 D-pinotol과 D-chiro-inositol은 식물체가 가뭄, 염, 저온과 같은 비 생물학적 스트레스에 노출되게 되면 삼투보호물질로써 합성되어 축적되어 진다. 대두에서는 myo-inositol O-methyltrasnferase에 의하여 ononitol이 합성되고 ononitol epimerase에 의하여 D-pinitol이 합성되고 최종적으로 demethylase에 의하여 D-chiro-inositol이 합성되어 진다. 그러나 쓴메밀에서는 myo-inositol이 직접적으로 D-chiro-inositol로 합성되어 진다는 보고가 있다. 본 실험에서는 쓴메밀에 비 생물학적 스트레스를 처리한 후 cyclitols의 변화를 측정하였다. 그 결과 쓴메밀에서는 myo-inositol epimerase에 의하여 myo-inositol이 D-chiro-inositol로 직접 전환된다는 사실을 확인하였다.
Cinnamoyl-CoA reductase (CCR, EC 1.2.1.44) catalyses the reduction of cinnamic acid CoA esters into their corresponding aldehydes, the first step of the phenylpropanoid pathway specially dedicated to monolignol biosynthesis. A cDNA clones encoding CCR have been isolated from Panax ginseng C.A. Meyer and its expression was investigated in response to abiotic stresses. The cDNA, designated PgCCR which is 865 nucleotides long and has an open reading frame of 590 bp with a deduced amino acid sequence of 176 residues. The PgCCR encoded protein possesses substantial homology with CCRs isolated and cloned from other sources; the highest identity (51.8%) was observed with CCR from Tomato (Lycopersicon esculentum). Under various stress conditions, expression patterns of the PgCCR were highly induced in adventitious and hairy roots by several abiotic stresses. These results indicated that PgCCR plays protective role against diverse environmental stresses.
작물의 수량과 품질은 저온 및 고온 스트레스에 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 배추에서의 스트레스 저항성과 연관된 분자마커를 개발하기 위하여 저온에서의 스트레스 저항성에 영향을 미치는 것으로 알려져 있는 alternative oxidase (AOX) 합성 유전자 관련 분자 마커를 개발하였다. 총 15개의 AOX 합성 유전자와 관련된 Brassica rapa ESTs를 arabidopsis AOX 합성 유전자 염기서열을 이용하여 찾을 수 있었다. 이를 이용하여 고온에서 상대적으로 약한 '지부'품종과 상대적으로 강한 '권심' 사이에서 DNA 염기서열을 조사하여 4개의 ESTs에서 insertion 또는 deletion을 찾았고 PCR로 확인 가능한 4개의 공동우성 마커를 개발하였다. 본 연구에서 개발된 분자마커는 배추 작물에서 환경스트레스 저항성과 유전적 연관성을 확인하는데 유용하게 사용될 수 있다고 기대된다.
WRKY transcription factors are known to be involved in many different biological processes including plant response to biotic stress, abiotic stress, and plant development. WRKY proteins are extensively studied in Arabidopsis. Recently, reports on WRKY proteins are rapidly increasing in the other plant species, especially in rice. Therefore, this review will discuss the function of rice WRKY proteins reported so far.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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