본문 바로가기
HOME> 논문 > 논문 검색상세

학위논문 상세정보

Molecular Study of an Anther-Preferential Cysteine Protease Gene Isolated by T-DNA Gene-Trap System in Rice 원문보기

  • 저자

    이상현

  • 학위수여기관

    고려대학교 대학원

  • 학위구분

    국내박사

  • 학과

    생명과학과

  • 지도교수

  • 발행년도

    2004

  • 총페이지

    ⅵ, 87p.

  • 키워드

    Rice Cysteine Cysteine Protease Gene T-DNA Gene-Trap System;

  • 언어

    eng

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T10070422&outLink=K  

  • 초록

    벼는 그 경제적 중요성과 분자생물학 정보가 풍부하고, 형질전환이 용이한 장점과 더불어 비교적 작은 유전체를 가지고 있어서 단자엽 식물의 모델로서 좋은 재료가 된다. 또한 벼 유전체의 염기서열이 밝혀짐에 따라 대량의 유전자들의 기능을 밝히는데 효과적으로 이용이 가능하다. 이 연구는 벼 식물의 수술에 특이적으로 발현하는 유전자를 발굴하기 위해 수행되었으며, 이를 위해 총 4,444개의 T-DNA가 삽입된 벼 식물들을 Histochemical GUS 분석 실험을 통해 조사하였다. 그 결과 수술 특이적 GUS 발현을 나타내는 10개의 식물체를 선별하였으며, 이들 중 하나의 식물체가 식물의 성장 및 발달에 결함을 나타내는 변이체였다. 이 변이체 식물로부터 분리된 T-DNA에 인접한 염기서열을 분석해본 결과, T-DNA가 Cysteine protease 유전자 부위에 삽입된 것을 확인하였다. 이 Cysteine protease는 동물, 식물, 그리고 미생물 등에서 널리 연구된 바와 같이 세포 내에서 단백질을 분해하는데 중요한 역할을 하는 효소이다. 특히 식물에서는 종자 발아 과정에서 중요한 기능을 하는 효소로 이미 잘 알려져 있으며 그와 관련된 많은 연구가 진행되었다. 종자 발아에 필요한 영양공급은 종자의 배유(endosperm)에 존재하는 전분이나 저장 단백질들(storage proteins)을 가수분해하여 얻게 되는데, Cysteine protease는 그 가수분해 과정에서 중요한 역할을 하는 효소로서 보고된 바 있다. 이러한 기능과 더불어, 최근 연구들에 따르면 이 Cysteine protease가 세포사멸(Programmed Cell Death; PCD)과정에서도 중요한 기능을 하는 것으로 보고된 바 있다. 그러나 기존의 연구들에서는 식물의 수술에 관련한 Cysteine protease의 기능에 대한 보고가 없었다. 이 논문에서는 벼의 T-DNA 삽입 집단으로부터 분리된 수술에 특이적으로 발현하는Cysteine protease를 보고한다. 그 유전자의 이름을 벼의 학명(Oryza sativa)과 Cysteine protease를 약하여 OsCP1으로 명하였다. 염기서열을 분석해 본 결과 이 유전자는 Peptidase C1과 ERFNIN과 같이 잘 보존된 아미노산 서열(conserved moti)들을 포함하고 있는 papain family cyteine proteases와 상당히 유사한 아미노산 서열을 지니고 있었으며, 이 결과는 OsCP1 이 벼의 Cysteine protease 유전자란 것을 말해준다. 또한 T-DNA가 삽입된 벼 식물체를 이용해 GUS 유전자의 발현을 분석해 본 결과 OsCP1의 프로모터는 수술에서 특이적으로 강하게 발현하였다. 더욱이, T2 자손으로부터 얻어진 변이체를 관찰해 본 결과 화분발달 과정의 후기에 심각한 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 그 결과 화분의 성장을 방해하고 퇴화시키는 등 결국엔 불임의 표현형으로 나타나는 것을 관찰하였다. 이 결과들을 종합해 볼 때, 본 연구에서 보고하는 OsCP1 유전자는 벼의 화분 발달에 있어 중요한 역할을 하는 새로운 Cysteine protease 유전자일 것으로 생각된다. 아울러 이 논문에서 제시하고 있는 결과들을 토대로 다른 식물 종의 Cysteine protease 유전자에 있어서도 수술 및 화분 발달에 초점을 둔 연구가 필요하다고 생각된다.


    Rice is a good model cereal of monocotyledon plants because of the economical importance, the accumulation of molecular information, efficiency in transformations, and its small genome size. Moreover, because the draft sequences of rice have been determine, it is able to efficiently use for identification of the large number of genes. T-DNA insertional mutagenesis has been successfully used as a powerful tool to identify a number of genes in dinfferent plant species. In this study, a total of 4,444 T-DNA tagged rice lines have been screened by histochemical GUS assays to select the anther specific lines. One of these lines was a mutant which displays defects in plant growth and development. Isolation and analysis of the T-DNA flanking sequence from the mutant revealed that the interrupted gene could encode a cysteine protease. Cysteine proteases (CysPs)belong to a family of enzymes that play important role in intracellular protein degradation in widely distributed systems; animals, plants, and microorganisms. Amino acids from the degradation of proteins can be recycle or new protein synthesis. CysPs in higher plant are extensively studied in see because these proteolytic enzymes are recognize as the major enzymes or germination processes. Nutrient supply or see germination can be achieve by hydrolyzing starch and storage proteins preserve in the endosperm. CysPs also contribute to cells undergoing programme cell death(PCD). The cysteine protease gene isolate from a T-DNA insertion pool of rice that was reported in this study was designate as OsCP1 (Oryza sativa cysteine protease 1). Sequence analysis revealed that deduce amino acid sequence of OsCP1 was homologous to those of papain amino cyteine proteases containing the highly conserve interspersed amino acid motif, ERFNIN and peptidase C1. This result suggested that the gene encodes acysteine protease in rice. Gus assay with the T-DNA tagged line indicated that OsCP1 promoter was specifically active in rice anther, The oscpl suppressed mutant generated from T2 progeny showed significant defect in pollen development at mature stage, suggesting that the gene is involved in pollen development in rice. It was demonstrated that theOsCP1 gene is a novel cysteine protease gene that might play an important role in pollen development.


 활용도 분석

  • 상세보기

    amChart 영역
  • 원문보기

    amChart 영역