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보고서 상세정보

단백질체 분석과 역유전학을 이용한 K+ 영양학 관련 유전자의 대량 발굴 및 기능 분석
Mass screening and functional analysisof genes involved in K+ nutrition using proteomics and reverse geneticsanalysis

  • 사업명

    21C프론티어연구개발사업

  • 과제명

    단백질체 분석과 역유전학을 이용한 K+ 영양학 관련 유전자의 대량발굴 및 기능 분석

  • 연구책임자

    조면행

  • 참여연구자

    조진원   윤종복  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2004-08

  • 과제시작년도

    2003

  • 주관부처

    과학기술부

  • 등록번호

    TRKO201000012551

  • 과제고유번호

    1350016664

  • 키워드

    애기장대.K+ 영양학.비교단백질체 분석.역유전학.형질전환.Arabidopsis thaliana.K+ nutrition.comparative proteome analysis.reverse genetics.transformation.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    Modern agricultural practices require the massive application of fertilizer to soils worldwide. The adverse environmental impact ...

    Modern agricultural practices require the massive application of fertilizer to soils worldwide. The adverse environmental impact and high cost of fertilizer use underscore the importance of improving the capability of plants to capture nutrients from soil.
    Therefore, engineering plants with improved nutrient uptake may help in creating sustainable agriculture in this century. Plant mineral nutrition is crucial to plant growth and development, and as a consequence, to agriculture and human health. There has been a growing awareness that mineral nutrient acquisition and homeostasis are highly regulated and complex set of processes. Expecially, potassium is one of three major inorganic nutrients, which mostly affects the crop productivity. So, in this project, we are aiming to engineer crop plant with better capability to uptake and utilize the mineral nutrients by investigating the role of genes possibly involved in mineral nutrition in Arabidopsis as a model species. Recently, a cDNA array consisting of 1,280 genes from tomato (Lycopersicon esculentum) and an oligonucelotide microarray representing 1,096 Arabidopsis membrane transporter (AMT) genes were searched to identify genes that possibly play roles in plant mineral nutrition. These analyses revealed that cation-deficient stress led to changes in transcript levels of the putative regulatory genes including genes that could play a role in mineral nutrition transduction. Surprisingly, very few transporter genes responded to $K^+$ deprivation suggesting that the majority of $K^+$ transpoters in Arabidopsis are regulated post-transcriptionally rather than at the transcript level. Thus, we adopted the comparative proteomics approach to identify the genes involved in K+ nutrition and will investigate their role in molecular to organismal level using molecular genetic approaches


    본 연구에서는 1차년도에서 단백질체 분석 기술을 이용하여 애기장대 유묘 조직별 단백질체지도 작성과 야생형과 칼륨 흡수 관련 유전자에 T-DNA 삽입변이체의 단백질체 비교 및 칼륨 영양 결핍시 차등발현되는 단백질의 대량 발굴 분석을 ...

    본 연구에서는 1차년도에서 단백질체 분석 기술을 이용하여 애기장대 유묘 조직별 단백질체지도 작성과 야생형과 칼륨 흡수 관련 유전자에 T-DNA 삽입변이체의 단백질체 비교 및 칼륨 영양 결핍시 차등발현되는 단백질의 대량 발굴 분석을 하였다. 유묘 단백질 지도를 위해서 줄기와 뿌리에서 각각 300개, 250개의 단백질 spot을 분석하여 각각 158개와 116개의 단백질을 확인하였으며 이중에서 줄기와 뿌리를 비교할 때 줄기에는 90개, 뿌리에는 105개의 조직특이적 단백질에 존재함을 확인하였다. 칼륨영양 관련 유전자형 특이적 단백질체 분석에서 변이체에서 특이적으로 발현이 증가하는 137개의 단백질을 확인하였다. 제 2차년도에서 칼륨 영양 관련 단백질의 대량 발굴을 위해서 칼륨 결핍 초기 (3 시간)와 적응기 (7 일)의 유묘에서 결핍시 특이적으로 발현되는 총 108 종의 단백질들을 확인하였다. 칼륨의 결핍 (초기 및 적응기)에 의해서 새로이 발현되는 단백질은 26종, 증가40종, 소멸 17종, 감소 19종, 변형 2종 등이다. 이들 유전자의 full-length cDNA (73종), T-DNA 삽입변이주 (97 주)가 확보되었다. 제 3차년도에는 차등발현 단백질 중에서 신호전달, 전사조절에 관여하는 단백질군 (총 30종의 유전자)에 대해서 우선적으로 발현부위 확인과 과다발현을 동시에 할 수 FLAG-표지된 형질전환체를 제조하고 T-DNA 삽입변이주에 대한 유전학적 분석을 하였다. 따라서 식물의 칼륨 영양에 관한 유용 유전자원 (관련 단백질군, 해당 유전자, 형질 전환체, 돌연변이주)의 확보로 이들 유전자의 발현조절 및 신호전달 연구에 필요한 기반이 구축되었다.


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 3
    2. 제출문 ... 4
    3. 보고서 초록 ... 5
    4. 요약문 ... 6
    5. SUMMARY ... 8
    6. CONTENTS ... 9
    7. 목차 ... 10
    8. 제1장 연구개발과제의 개요 ... 11
    9. 제1절 연구개발의 목적 .....
    1. 표지 ... 3
    2. 제출문 ... 4
    3. 보고서 초록 ... 5
    4. 요약문 ... 6
    5. SUMMARY ... 8
    6. CONTENTS ... 9
    7. 목차 ... 10
    8. 제1장 연구개발과제의 개요 ... 11
    9. 제1절 연구개발의 목적 ... 11
    10. 제2절 연구개발의 필요성 및 범위 ... 11
    11. 1.연구개발의 필요성 ... 11
    12. 가. 칼륨흡수에 대한 학술적 중요성 ... 11
    13. 나. 갈륨 영양학에 대한 농업 및 환경적 중요성 ... 12
    14. 2. 연구개발의 범위 ... 12
    15. 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 13
    16. 제1절 국내외 관련분야에 대한 기술개발현황 ... 13
    17. 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 14
    18. 제1절 연구개발 방법 ... 14
    19. 1. 단백질체 분석(Proteomics, 그림 참조) ... 14
    20. 2. Reverse Genetics (그림 참조) ... 15
    21. 3. 기능 검정 ... 16
    22. 제2절 연구개발 내용 및 결과 ... 17
    23. 1. 1차년도 ... 17
    24. 2. 2차년도 ... 17
    25. 3. 3차년도 ... 17
    26. 4. 제1단계 연구의 결과 ... 17
    27. 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 19
    28. 제1절 연도별 연구목표 및 달성도 ... 19
    29. 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 20
    30. 제1절 추가연구의 필요성 ... 20
    31. 제2절 연구개발 결과의 기대효과 ... 20
    32. 1. 학문 및 기술적 측면 ... 21
    33. 2. 경제·산업적 측면 ... 21
    34. 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 22
    35. 제7장 참고문헌 ... 24
  • 참고문헌

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