• 한국작물학회:학술대회논문집
• /
• 한국작물학회 2022년도 추계학술대회
• /
• pp.287-287
• /
• 2022

In this study, we analyze RNA-seq data from OxF3Hand WT at several points (Oh, 3 h, 12 h, and 24 h) after WBPH infection. A number of the genes were further validated by RT-qPCR. Results revealed that highest number of DEGs (4,735) between the two genotypes detected after 24 h of infection. Interestingly, many of the DEGs between the WT and OsF3H under control conditions were also found to be differentially expressed in OsF3H in response to WBPH infestation. These results indicate that significant differences in gene expression between the "OxF3H" and "WT" exist as the infection time increases. Many of these DEGs were related to oxidoreductase activity, response to stress, salicylic acid biosynthesis, metabolic process, defense response to pathogen, cellular response to toxic substance, and regulation of hormones level. Moreover, genes involved in salicylic acid (SA) and Ethylene (Et) biosynthesis were upregulated in OxF3H plants while jasmonic acid (JA), Brassinosteroid (Br), and abscisic acid (ABA) signaling pathways were found downregulated in OxF3H plant during WBPH infestation. Interestingly, many DEGs related to pathogenesis such as OsPR1, OsPR1b, NPR1, OsNPR3 and OsNPR5 were found significantly upregulated in OxF3H plants. Additionally, genes related to MAPKs pathway, and about 30 WRKY genes involved in different pathways were found upregulated in OxF3H plants after WBPH infestation. This suggests that overexpression of the OxF3H gene leads to multiple transcriptomic changes and impact plant hormones, pathogenic related and secondary metabolites related genes and enhancing the plant resistance to WBPH infestation.

• 생명과학회지
• /
• 제25권10호
• /
• pp.1091-1097
• /
• 2015

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.

• The Plant Pathology Journal
• /
• 제25권2호
• /
• pp.193-198
• /
• 2009

A full-length cDNA of OgGRP gene encoding a glycinerich cell wall protein was isolated from wild rice (Oryza grandiglumis). Deduced amino acid sequences of OgGRP are composed of 148 amino acids (16.3 kDa), and show 85.9% homology with Osgrp-2 (Oryza sativa). RT-PCR analysis showed that RNA expression of OgGRP was regulated by defense-related signaling chemicals, such as cantharidin, endothall, jasmonic acid, wounding, or yeast extract treatment. In relation to pathogen stress, the function of OgGRP was analyzed in OgGRP over-expressing Arabidopsis thaliana. Overexpression of OgGRP in Arabidopsis contributed to moderate resistance against fungal pathogen, Botrytis cinerea, by lowering disease rate and necrosis size. In the analysis of the transgenic Arabidopsis lines to check the change of gene expression profile, induction of PR1, PR5 and PDF1.2 was confirmed. The induction seemed to be caused by the interaction of ectopic expression of OgGRP with SA-and JA-dependent signaling pathways.

• The Plant Pathology Journal
• /
• 제26권4호
• /
• pp.386-393
• /
• 2010

In order to study disease resistance mechanisms in rice against the rice blast fungus Magnaporthe grisea, we screened fungal elicitor-responsive genes from rice suspension-cultured cells treated with fungal elicitors employing differential hybridization (DH). By DH screening, 31 distinct rice clones were isolated and a majority of them were full-length cDNAs encoding pathogenesisrelated (PR) genes. Sixteen of the 31 genes were upregulated at 4, 8, and 12 h following fungal elicitor treatment. To elucidate the effect of signal molecules and biotic elicitors on the regulation of rice defense genes, we further characterized the transcriptional expression patterns of representative isolated PR genes; OsGlu1, OsGlu2, OsTLP, OsRLK, and OsPR-10, following treatment with fungal elicitor, phytohormones, cycloheximide, and inhibitors of protein phosphorylation. Jasmonic acid (JA) induced transcriptional expression of OsGlu1, OsTLP, and OsRLK, but not of OsGlu2 and OsPR-10 at any of the tested time points. Salicylic acid (SA) and abscisic acid weakly induced the expression of OsTLP and OsRLK. SA showed an antagonistic effect with fungal elicitor and JA. Cycloheximide suppressed all these genes upon elicitor treatment, except for OsGlu2. Staurosporine only induced the expression of OsRLK. Application of calyculin A strongly induced OsRLK expression, but suppressed the expression of OsGlu2. Our study yielded a number of PR genes that play a role in defense mechanisms against the rice blast fungus, as well as contribute towards the elucidation of crosstalk between phytohormones and other modifications during defense signaling.

• Journal of Plant Biotechnology
• /
• 제44권1호
• /
• pp.61-68
• /
• 2017

GASA는 GA에 의해 조절되는 식물 유전자로서, 여러 식물에 보존되어 있고 다양한 조직에서 식물의 생장과 발달 및 스트레스 반응에 관여하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 GASA 유전자를 현사시나무(Populus alba ${\times}$ P. glandulosa)에서 분리하여 이를 PagGASA라 명명하고, 유전자의 구조와 발현특성을 조사하였다. PagGASA 유전자는 95개의 아미노산으로 구성된 단백질을 암호화하며, 아미노 말단에 시그널 펩티드 영역과 카르복시 말단에 12개 시스테인 잔기가 보존되어 있다. PagGASA는 현사시나무의 염색체에 1 ~ 2 copy 존재하며, 꽃과 뿌리에서 높게 발현하였다. 또한 PagGASA는 GA 뿐 아니라 ABA와 JA, SA와 같은 스트레스 관련 식물 호르몬의 처리에 의해서 발현이 증가하는 것으로 나타났다. 현사시나무에 형질전환하여 PagGASA를 과발현시킨 결과 건조 내성에 효과가 있음을 확인하였다. 따라서 PagGASA는 스트레스 관련 식물 호르몬 신호전달과 연결되어 건조 스트레스 방어기작에서 중요한 역할을 할 것으로 생각된다.

• Journal of Plant Biotechnology
• /
• 제46권3호
• /
• pp.180-188
• /
• 2019

옥신은 식물의 생장과 발달 과정에서 중요한 조절자로서 기능한다. 옥신 신호전달 과정은 3개의 주요 옥신 반응 전사인자인 Auxin/indole-3-acetic acid (Aux/IAA), Gretchen Hagen 3 (GH3), 그리고 small auxin up RNA (SAUR) 유전자에 의해 조절된다. 특히, Aux/IAA는 옥신 신호에 반응하여 빠르게 축적되는 수명이 짧은 핵 단백질이다. 이 실험에서 우리는 현사시 나무(Populus alba ${\times}$ P. glandulosa)로 부터 PagAux/IAA1 유전자를 분리하고 발현 특성을 분석하였다. PagAux/IAA1 cDNA는 4개의 보존된 도메인과 2개의 nuclear localization sequence (NLS)을 포함한 200개의 아미노산을 암호화하고 있다. Southern blot 분석으로 현사시나무 genome에 PagAux/IAA1 유전자가 single copy로 존재하는 것을 확인하였다. PagAux/IAA1 유전자는 잎과 꽃에서 특이적으로 발현되었다. 그리고 PagAux/IAA1 유전자는 현탁배양세포의 생장 과정에서 초기 지수생장기에 발현되었다. PagAux/IAA1 유전자의 발현을 분석한 결과, 건조와 염 스트레스 및 식물호르몬인 ABA 처리에 의해 발현이 감소된 반면 저온 스트레스, 형성층의 세포 분열 과정 그리고 식물호르몬인 GA와 JA 처리에서 발현이 증가하였다. 따라서 PagAux/IAA1 유전자가 현사시나무에서 저온 스트레스 반응뿐 아니라 생장 과정에 관여할 것으로 판단된다.

• 한국자원식물학회지
• /
• 제10권1호
• /
• pp.50-57
• /
• 1997

마 식물체(植物體)를 장일(長日) 및 단일(短日) 조건(條件)으로 일장처리(日長處理)한 각각의 잎으로부터 분리(分離) 정제(精製)한 추출물(抽出物)을 microtuber test로 검정(檢定)하였다. 1. 단일처리(短日處理) 잎에서 얻어진 추출액(抽出液)의 산성(酸性)충과 중성(中性)충의 추출물(抽出物)은 소괴경(小塊莖)의 비대생장(肥大生長)을 촉진(促進)하는 강(强)한 활성(活性)이 인정(認定)되었다. 그리나 장일처리(長日處理) 잎에서는 추출물 활성이 나타나지 않았다. 2. 산성층(酸性層)의 추출물(抽出物)을 활성탄(活性炭) 흡착(吸着) column 으로 정제(精製)하여 각농도의 활성(活性)을 생물검정(生物檢定) (microtuber test)한 결과(結果) 40% 에탈올 용출구의 추출물에서 가장 큰 촉진활성(促進活性)이 나타났다. 3. 포장(圃場)에서 재배(栽培)중인 식물(植物)에서 경시적(經時的)으로 잎을 채취(採取)하여 추출물(抽出物의 활성(活性) 변화(變化)를 검정(檢定)했을 때 괴경(塊莖)의 생장(生長)이 정체(停滯)해 있는 시기(時期)(9월 상순)까지는 활성(活性)이 나타나지 않았으나 9월 중순 이후 활성(活性)이 나타나 10월 상순에는 강한 활성(活性)이 인정(認定)되었다. 이 활성(活性)의 변화(變化)는 괴경(塊莖)의 비대생장(肥大生長) 패턴과 거의 일치(一致)했다. 4. 단일처리(短日處理)한 일에서 얻어진 산성층(酸性層)의 추출물(抽出物)에 다량(多量)의 JA산이 함유(含有)되어 있는 것이 밝혀졌다. 잎 1kg에 포함된 JA산의 양(量)은 $290{\mu}g/kg$으로 추정(推定)되었다. 이상(以上)의 결과(結果)에서 마 괴경(塊莖)의 비대생장(肥大生長)은 단일조건하(單一條件下)의 엽(葉)에 형성(形成)되어진 생리활성물질(生理活性物質)에 의해 기인(起因)될 가능성(可能性)이 큰 것으로 추정(推定)되었다.

• 한국자원식물학회지
• /
• 제23권3호
• /
• pp.248-255
• /
• 2010

We previously demonstrated that root colonization of the rhizobacterium, Pseudomonas chlororaphis O6, induced expression of a galactinol synthase gene (CsGolS1), and resulting galactinol conferred induced systemic resistance (ISR) against fungal and bacterial pathogens in cucumber leaves. To examine the role of galactinol on ISR, drought or high salt stress, we obtained T-DNA insertion Arabidopsis mutants at the AtGolS1 gene, an ortholog of the CsGolS1 gene. The T-DNA insertion mutant compromised resistance induced by the O6 colonization against Erwinia carotovora. Pharmaceutical application of 0.5 - 5 mM galactinol on roots was sufficient to elicit ISR in wild-type Arabidopsis against infection with E. carotovora. The involvement of jasmonic acid (JA) signaling on the ISR was validated to detect increased expression of the indicator gene PDF1.2. The T-DNA insertion mutant also compromised tolerance by increasing galactinol content in the O6-colonized plant against drought or high salt stresses. Taken together, our results indicate that primed expression of the galactinol synthase gene AtGolS1in the O6-colonized plants can play a critical role in the ISR against infection with E. carotovora, and in the tolerance to drought or high salt stresses.

• Journal of Ginseng Research
• /
• 제47권3호
• /
• pp.469-478
• /
• 2023

Background: Nitrogen (N) is an essential macronutrient for plant growth and development. To support agricultural production and enhance crop yield, two major N sources, nitrate and ammonium, are applied as fertilizers to the soil. Although many studies have been conducted on N uptake and signal transduction, the molecular genetic mechanisms of N-mediated physiological roles, such as the secondary growth of storage roots, remain largely unknown. Methods: One-year-old P. ginseng seedlings treated with KNO₃ were analyzed for the secondary growth of storage roots. The histological paraffin sections were subjected to bright and polarized light microscopic analysis. Genome-wide RNA-seq and network analysis were carried out to dissect the molecular mechanism of nitrate-mediated promotion of ginseng storage root thickening. Results: Here, we report the positive effects of nitrate on storage root secondary growth in Panax ginseng. Exogenous nitrate supply to ginseng seedlings significantly increased the root secondary growth. Histological analysis indicated that the enhancement of root secondary growth could be attributed to the increase in cambium stem cell activity and the subsequent differentiation of cambium-derived storage parenchymal cells. RNA-seq and gene set enrichment analysis (GSEA) revealed that the formation of a transcriptional network comprising auxin, brassinosteroid (BR)-, ethylene-, and jasmonic acid (JA)-related genes mainly contributed to the secondary growth of ginseng storage roots. In addition, increased proliferation of cambium stem cells by a N-rich source inhibited the accumulation of starch granules in storage parenchymal cells. Conclusion: Thus, through the integration of bioinformatic and histological tissue analyses, we demonstrate that nitrate assimilation and signaling pathways are integrated into key biological processes that promote the secondary growth of P. ginseng storage roots.

• Journal of Plant Biotechnology
• /
• 제44권4호
• /
• pp.409-415
• /
• 2017

JA는 병원균과 곤충에 대한 방어기작 뿐만 아니라 식물 노화에도 관여하는 식물 호르몬이다. Basic helix-loop-helix 전사인자인 MYC2는 JA의 신호전달반응의 핵심조절자 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 현사시나무에서 MYC2 유전자를 분리하고 발현특성을 조사하였으며, 다양한 환경 스트레스에 대한 내성을 갖는 임목을 생산하기 위하여 MYC2를 과발현시킨 현사시나무를 개발하였다. 포트에 식재된 MYC2 과발현 현사시나무는 대조구에 비해 잎 노화 표현형이 지연되는 특징을 보였으며, 엽록소 손실이 적은 것으로 나타났다. 또한 가을의 온도 및 광 주기 조건에서 MYC2 과발현 현사시나무의 광화학 효율을 측정한 결과 대조구보다 높은 특징을 보였다. 따라서 현사시나무의 MYC2 유전자가 낙엽이 지는 가을 동안에도 지속적인 생장을 가능하게 하여 임목의 바이오매스를 증진시키는데 기여할 수 있을 것으로 판단된다.