Kim, Juyun;Kim, Namgyu;Mannaa, Mohamed;Lee, Hyun-Hee;Jeon, Jong-Seong;Seo, Young-Su
The Plant Pathology Journal
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제35권3호
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pp.280-286
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2019
In this study, PVF11 was selected among 20 candidate pathogenesis-related genes in Burkholderia glumae based on its effect on virulence to rice. PVF11 was found to interact with several plant defense-related WRKY proteins as evidenced through yeast-two hybrid analysis (Y2H). Moreover, PVF11 showed interactions with abiotic and biotic stress response-related rice proteins, as shown by genome-wide Y2H screening employing PVF11 and a cDNA library from B. glumae-infected rice. To confirm the effect of PVF11 on B. glumae virulence, in planta assays were conducted at different stages of rice growth. As a result, a PVF11-defective mutant showed reduced virulence in rice seedlings and stems but not in rice panicles, indicating that PVF11 involvement in B. glumae virulence in rice is stage-dependent.
Eukaryotic cells consist of a complex network of thousands of proteins present in different organelles where organelle-specific cellular processes occur. Identification of the subcellular localization of a protein is important for understanding its potential biochemical functions. In the post-genomic era, localization of unknown proteins is achieved using multiple tools including a fluorescent-tagged protein approach. Several fluorescent-tagged protein organelle markers have been introduced into dicot plants, but its use is still limited in monocot plants. Here, we generated a set of multicolored organelle markers (fluorescent-tagged proteins) based on well-established targeting sequences. We used a series of pGWBs binary vectors to ameliorate localization and co-localization experiments using monocot plants. We constructed different fluorescent-tagged markers to visualize rice cell organelles, i.e., nucleus, plastids, mitochondria, peroxisomes, golgi body, endoplasmic reticulum, plasma membrane, and tonoplast, with four different fluorescent proteins (FPs) (G3GFP, mRFP, YFP, and CFP). Visualization of FP-tagged markers in their respective compartments has been reported for dicot and monocot plants. The comparative localization of the nucleus marker with a nucleus localizing sequence, and the similar, characteristic morphology of mCherry-tagged Arabidopsis organelle markers and our generated organelle markers in onion cells, provide further evidence for the correct subcellular localization of the Oryza sativa (rice) organelle marker. The set of eight different rice organelle markers with four different FPs provides a valuable resource for determining the subcellular localization of newly identified proteins, conducting co-localization assays, and generating stable transgenic localization in monocot plants.
Kim, Sang-Gon;Wang, Yiming;Lee, Chang-Hoon;Chi, Yong-Hun;Kim, Keun-Ki;Choi, In-Soo;Kim, Yong-Chul;Kang, Kyu-Young;Kim, Sun-Tae
한국환경농학회지
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제30권4호
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pp.395-401
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2011
BACKGROUND: Potassium (K) is one of the macronutrients which are essential for plant growth and development. Its deficiency in paddy soils is becoming one of the limiting factors for increasing rice yield in Asia. METHODS AND RESULTS: To investigate physiological symptoms under K-starvation (NP) compared with complete media (NPK) condition, we measured shoot/root length, weight, nutrients, and patterns of protein expression. The shoot growth was significantly reduced, but root growth was not affected by K-starvation. However, biomasses were decreased in both shoot and root. Uptake of K was reduced up to 85%, while total concentrations of P, Ca, Mg, Na were increased in root and shoot. To better understand the starved K mechanism of rice, comparative proteome analysis for proteins isolated from rice leaves was conducted using 2-DGE. Five spots of differentially expressed proteins were analyzed by MALDI-TOF MS. Analysis of these K-starvation response proteins suggested that they were involved in metabolism and defense. CONCLUSION(s): Physiological and 2-DGE based proteomics approach used in our study results in observation of morphology or nutrients change and identification of K-starvation responsive proteins in rice root. These results have important roles in maintaining nutrient homeostasis and would also be useful for further characterization of protein function in plant K nutrition.
Modification of proteins by the reversible covalent addition of the small ubiquitin like modifier (SUMO) protein has important consequences affecting target protein stability, sub-cellular localization, and protein-protein interactions. SUMOylation involves a cascade of enzymatic reactions, which resembles the process of ubiquitination. In this study, we characterized the SUMOylation system from an important crop plant, rice, and show that it responds to cold, salt and ABA stress conditions on a protein level via the accumulation of SUMOylated proteins. We also characterized the transcriptional regulation of individual SUMOylation cascade components during stress and development. During stress conditions, majority of the SUMO cascade components are transcriptionally down regulated. SUMO conjugate proteins and SUMO cascade component transcripts accumulated differentially in various tissues during plant development with highest levels in reproductive tissues. Taken together, these data suggest a role for SUMOylation in rice development and stress responses.
벼는 세계 인구의 60%에 의해 소비되고 있는 주요 식량작물이며 그 종자의 주성분은 탄수화물로 인류의 중요한 에너지원이 된다. 미곡(米穀)은 주식으로 다량 섭취하게 되는데 특히 동물성 단백질의 섭취가 부족한 국가 또는 지역에서는 쌀 단백질이 콩 단백질과 함께 중요한 영양공급원이 되고 있어 벼의 종자단백질은 인류에 매우 중요한 영양성분이라 할 수 있다. 그런데 벼의 종자단백질은 필수아미노산인 라이신이 부족하므로 아미노산 조성 변경에 의한 영양적인 개량이 요구되기도 하는 한편 선진국에서는 혈압조절이나 면역증강 등 생리기능을 가진 건강증진용 기능성 단백질 또는 펩티드로 주목받고 있다. 따라서 벼의 종자단백질의 조성변경과 더불어 이종의 저장단백질의 도입에 의한 벼 종자단백질 개량 연구가 진행되어 왔다. 본 총설에서는 벼의 종자 저장단백질의 생합성과 축적 특징 및 저장단백질 집적의 유전적 제어 기작에 대하여 알아보고 또한 벼 종자 저장단백질 조성 변경, 이종단백질 도입에 의한 벼 종자 저장단백질 개량 연구 현황을 기술하고자 한다.
Plants have evolved along with pathogens, and they have developed sophisticated defense systems against specific microorganisms to survive. G-protons are considered one of the upstream signaling components working as a key for the defense signal transduction pathway. For activation and inactivation of G-protein, GTP-biding proteins are involved. GTP -binding proteins are found in all organisms. Small GTP-binding proteins, having masses of 21 to 30kD, belong to a superfamily, often named the Ras supefamily because the founding members are encoded by human Ras genes initially discovered as cellular homologs of the viral ras oncogene. Members of this supefamily share several common structural features, including several guanine nucleotide binding domains and an effector binding domain. However, exhibiting a remarkable diversity in both structure and function. They are important molecular switches that cycle between the GDP-bound inactive form into the GTP-bound active form through GDP/GTP replacement. In addition, most GTP-binding proteins cycle between membrane-bound and cytosolic forms. such as the RAC family are cytosolic signal transduction proteins that often are involved in processing of extracellular stimuli. Plant RAC proteins are implicated in regulation of plant cell architecture secondary wall formation, meristem signaling, and defense against pathogens. But their molecular mechanisms and functions are not well known. We isolated a RacB homolog from rice to study its role of defense against pathogens. We introduced the constitutively active and the dominant negative forms of the GTP-hinging protein OsRacB into the wild type rice. The dominant negative foms are using two forms (full-sequence and specific RNA interference with RacB). Employing southern, and protein analysis, we examine to different things between the wild type and the transformed plant. And analyzing biolistic bombardment of onion epidermal cell with GFP-RacB fusion protein revealed association with the nucle.
Rice blast, caused by the fungal pathogen Magnaporthe oryzae, is one of the most destructive diseases of rice worldwide. The rice - M. oryzae pathosystem has become a model in the study of plant - fungal interactions due to its economic importance and accumulating knowledge. During the evolutionary arms race with M. oryzae, rice plants evolved a repertoire of Resistance (R) genes to protect themselves from diseases in a gene-for-gene fashion. M. oryzae secretes a battery of small effector proteins to manipulate host functions for its successful infection, and some of them are recognized by host R proteins as avirulence effectors (AVR), which turns on strong immunity. Therefore, the analysis of interactions between AVRs and their cognate R proteins provide crucial insights into the molecular basis of plant - fungal interactions. Rice blast resistance genes Pik, Pia, Pii comprise pairs of protein-coding ORFs, Pik-1 and Pik-2, RGA4 and RGA5, Pii-1 and Pii-2, respectively. In all three cases, the paired genes are tightly linked and oriented to the opposite directions. In the AVR-Pik/Pik interaction, it has been unraveled that AVR-Pik binds to the N-terminal coiled-coil domain of Pik-1. RGA4 and RGA5 are necessary and sufficient to mediate Pia resistance and recognize the M. oryzae effectors AVR-Pia and AVR1-CO39. A domain at the C-terminus of RGA5 characterized by a heavy metal associated domain was identified as the AVR-binding domain of RGA5. Similarly, physical interactions among Pii-1, Pii-2 and AVR-Pii are being analyzed.
Kim, Jin-Ae;Moon, Seok-Jun;Lee, Yongsang;Min, Myung Ki;Yoon, In sun;Kwon, Taek-Ryoun;Kim, Beom-Gi
한국작물학회:학술대회논문집
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한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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pp.110-110
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2017
Stomata are the main gateways for water and air transport between leaves and the environment. Inward-rectifying potassium channels regulate photo-induced stomatal opening. Rice contains three inward rectifying shaker-like potassium channel proteins, OsKAT1, OsKAT2 and OsKAT3. Among these, only OsKAT2 is specifically expressed in guard cells. Here, we investigated the functions of OsKAT2 in stomatal regulation using three dominant negative mutant proteins, OsKAT2(T235R), OsKAT2(T285A) and OsKAT2(T285D), which are altered in amino acids in the channel pore and at a phosphorylation site. Yeast complementation and patch clamp assays showed that all three mutant proteins lost channel activity. However, among plants overexpressing these mutant proteins, only plants overexpressing OsKAT2(T235R) showed significantly less water loss than the control. Moreover, overexpression of this mutant protein led to delayed photo-induced stomatal opening and increased drought tolerance. Our results indicate that OsKAT2 is an inward-rectifying shaker-like potassium channel that mainly functions in stomatal opening. Interestingly, overexpression of OsKAT2(T235R) did not cause serious defects in growth or yield in rice, suggesting that OsKAT2 is a potential target for engineering plants with improved drought tolerance without yield penalty.
Cho, Won Kyong;Lian, Sen;Kim, Sang-Min;Park, Sang-Ho;Kim, Kook-Hyung
The Plant Pathology Journal
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제29권3호
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pp.223-233
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2013
Rice stripe virus (RSV) is one of the most destructive viruses of rice, and greatly reduces rice production in China, Japan, and Korea, where mostly japonica cultivars of rice are grown. RSV is transmitted by the small brown plant-hopper (SBPH) in a persistent and circulative-propagative manner. Several methods have been developed for detection of RSV, which is composed of four single-stranded RNAs that encode seven proteins. Genome sequence data and comparative phylogenetic analysis have been used to identify the origin and diversity of RSV isolates. Several rice varieties resistant to RSV have been selected and QTL analysis and fine mapping have been intensively performed to map RSV resistance loci or genes. RSV genes have been used to generate several genetically modified transgenic rice plants with RSV resistance. Recently, genome-wide transcriptome analyses and deep sequencing have been used to identify mRNAs and small RNAs involved in RSV infection; several rice host factors that interact with RSV proteins have also been identified. In this article, we review the current statues of RSV research and propose integrated approaches for the study of interactions among RSV, rice, and the SBPH.
보관된 벼는 시간이 지남에 따라 물리화학적인 변성이 일어난다. 쌀알의 변성에 영향을 주는 중요한 요인으로 온도와 함수율을 들 수 있다. 가급적 저온보관과 밀폐보관이 중요하다. 미시적인 관점에서, 쌀에 함유된 단백질과 지질의 변성은 이미 많은 연구들이 보고되었다. 한편, 실제 보관 현장에서 확인되는 벼의 중량 감소, 즉 감모현상은 현재 진행형이며 다양한 원인으로 발생될 수 있다. 본 논문에서는, 쌀의 주성분인 탄수화물의 분해과정이 감모현상에 중요한 역할을 한다고 가정하였으며, 효소에 의한 탄수화물 분해과정들을 살펴보았다. 관심의 대상이 되는 주요 탄수화물로는 전분과 세포벽에 포함된 탄수화물이 있다. 쌀의 보관 과정 중 중량 감소는 주로 전분의 주성분인 아밀로스와 아밀로펙틴의 분해가 원인일 것으로 보이지만, 단백질과 지질을 포함한 다른 성분들의 변성 또한 종합적으로 영향을 주고 있다고 유추된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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