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파이토크롬에 의한 식물 광 신호전달 네트워크 연구
Studies on phytochrome-mediated light signaling networks in plants

  • 과제명

    파이토크롬에 의한 식물 광 신호전달 네트워크 연구

  • 주관연구기관

    전남대학교
    Chonnam National University

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2010-05

  • 과제시작년도

    2008

  • 주관부처

    교육과학기술부

  • 사업 관리 기관

    한국과학재단
    Korea Science and Engineering Foundtion

  • 등록번호

    TRKO201000015310

  • 과제고유번호

    1345085570

  • 키워드

    파이토크롬,광 선호전달,자가인산화,키나제,단백질 분해Phytochrome,Light signaling,Autophosphorylation,Kinase,Protein degradation

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    Phytochromes are red/far-red photoreceptors that regulate many aspects of plant growth and development in response to information...

    Phytochromes are red/far-red photoreceptors that regulate many aspects of plant growth and development in response to informational light signals from the environment. Aims of this research were to elucidate the mechanisms of upstream phytochrome signaling and to generate turfgrass plants with an increased photoresponsiveness. Light plays a crucial role in many aspects of plant's life, generally refer to as photomorphogenesis that inc1udes plant’s responses to light in seed germination, leaf and stem growth, shade avoidance, and flowering. Thus, a deeper understanding of the molecular biological and genetic mechanisms of photomorphogenesis is prerequisite for developing plants and crops of higher productivity, greater environmental remediation, and economic sustainability. In the present research project, we investigated the functional roles of phytochrome autophosphorylation and its kinase activity. We elucidated that the autophosphorylation provided a mechanism of signal desensitization in the phytochrome-mediated light signaling by accelerating the protein degradation of phytochrome, and that the kinase activity of phytochrome was necessary to phosphorylate bHLH transcriptional factors PIFs for the degradation of the proteins. We also elucidated the functional roles of photochrome signal transducer -proteins inc1uding P APP2C and NDPK2. In addition. the structure-function studies showed that the dark reversion was involved in the regulation of phytochrome signaling in plants, and that several amino ?cid residues in the GAF domain were important for the interaction between phytochrome and chromophore. Furthermore, we generated transgenic turfgrass plants with a hyperactive phytochrome mutant, and found that the hyperactive phytochrome elicited stronger shade-tolerant phenotypes and increased photosynthesis efficiencies in transgenic plants, compared to non-transgenic plants.


    본 연구과제는 식물 광수용체인 파이토크롬의 신호전달에서 최상부 조절기작을 규명하는 것을 일차적 목적으로 하고 있다. 이에 파이토크롬이 자가인산화 되는 protein 해nase라는 사설에서 자가인산화 및 kinase 활성의 식물체 내...

    본 연구과제는 식물 광수용체인 파이토크롬의 신호전달에서 최상부 조절기작을 규명하는 것을 일차적 목적으로 하고 있다. 이에 파이토크롬이 자가인산화 되는 protein 해nase라는 사설에서 자가인산화 및 kinase 활성의 식물체 내 작용기전을 조사하여, 파이토크롬 자가인산화는 단백질 안정성을 떨어뜨리는 역할을 한다는 것과 파이토크롬 kinase 활성은 파이토크롬 산호전달에서 PIFs와 같은 negative r,멍ulator들을 분해시키는 역할을 한다는 것을 규명하였다. 따라서 파이토크롬 자가인산화는 signal desensitization에, kinase 활성은 하위선호전달인자 조절을 통한 광 신호잔달을 매개하는 신호전달 네 E 워크를 구성할 수 있었다. 그리고 파이토크롬 돌연변이를 이용한 구조-기능 연구를 통하여 암 조건에서도 일부 광형태형성 반응이 일어나는 돌연변이를 확보하였으며, 파이토크롬 신호전달인자 PAPP2C, NDPK2 등의 작용기전도 규명할 수 있었다. 본 연구과제에서는 또한 이를 결과를 이용하여 식물의 광 반응성을 높인 생명공학 잔디 개발을 또다른 목표로 하였으며,우선적으로 고활성 파이토크롬이 도입된 생명공학 잔디를 개발하여 웃자람이 억제되어 키가 작고,엽록소 함량이 높아 짙푸르고 츰츰하게 자라는 형질을 확인할 수 있었다.


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 초록 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 7
    6. CONTENTS ... 8
    7. 목차 ... 9
    8. 제1장 연구개발과제의 개요 ... 11
    9. 제1절 연구개발의 필요성 ... 11
    10. 제2...
    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 초록 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 7
    6. CONTENTS ... 8
    7. 목차 ... 9
    8. 제1장 연구개발과제의 개요 ... 11
    9. 제1절 연구개발의 필요성 ... 11
    10. 제2절 연구개발의 목적 ... 11
    11. 제3절 연구개발의 범위 ... 12
    12. 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 14
    13. 제1절 국내외 관련 기술의 현황 ... 14
    14. 제2절 연구결과의 기술개발현황에서 차지하는 위치 및 의의 ... 15
    15. 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 16
    16. 제1절 파이토크롬 구조-기능 연구 ... 16
    17. 제2절 파이토크롬 자가안산화에 의한 산호전달 연구 ... 25
    18. 제3절 파이토크롬의 자체 kinase 활성에 의한 신호전달 연구 ... 32
    19. 제4절 파이토크룹 인산화와 단백질 안정성과의 연관성 조사 ... 43
    20. 제5절 광 반응성을 높일 수 있는 유전자의 바이오텍 응용 ... 46
    21. 제6절 기타 파이토크롬 신호전달인자 연구 ... 49
    22. 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 50
    23. 제1절 연구개발목표의 달성도 ... 50
    24. 제2절 기술발전에의 기여도 ... 52
    25. 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 53
    26. 제1절 추가연구의 필요성 ... 53
    27. 제2절 타 연구에의 응용 ... 53
    28. 제3절 기업화 추진방안 ... 53
    29. 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 54
    30. 제7장 참고문헌 ... 55
    31. 끝페이지 ... 58
  • 참고문헌

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