생명/의료

작물과학연구소, 벼 도열병 내성 칼슘 통로 단백질 조절의 분자 메커니즘 규명

발행일 : 2019 / 08 / 28

최근 중국농업과학원 작물과학연구소 완젠민(萬建民) 연구팀은 벼 선천성 면역의 새 유전자 OsCNGC9를 복제함과 아울러 동 유전자가 벼 유묘기 도열병 내성에 영향을 미치는 분자 메커니즘을 심층적으로 연구했다. 해당 성과는 “Cell Research”에 온라인으로 게재되었다.

연구팀은 병원균 식별에서부터 칼슘이온 통로 활성화에 이르기까지의 면역신호 전달경로를 구축함으로써 식물모드 트리거드 면역반응 중 결실 관련 주요 부분을 보충하였을 뿐만 아니라 OsCNGC9 유전자를 이용한 벼 내병성 유전적 개량에 이론적 기반을 마련했다.

도열병은 벼의 수확량 및 품질을 심각하게 위협하는 세계적으로 가장 파괴적인 벼 병해이다. 식물은 주로 자가 면역계에 의존해 외계 병원체의 침입을 저항한다. 하지만 벼에서 매개성 모드 트리거드 면역반응(PTI) 과정을 담당하는 칼슘이온 통로는 지금까지 밝혀지지 않았다.

연구팀은 유묘기 도열병 내성 감소의 벼 돌연변이체를 연구재료로 하고 지도기반 클로닝(map-based cloning) 방법을 통해 인코딩 고리모양 뉴클레오티드(cyclic nucleotide) 이온 통로 단백질의 OsCNGC9 유전자를 획득했다. OsCNGC9는 벼 유묘기 도열병 내성을 양성조절(positive regulation)하는 작용을 보유하고 있으며 또한 칼슘이온 통로 단백질인 것으로 보충 감정되었다. 벼 PTI 과정에서 OsCNGC9 유전자는 PAMP에 의해 유도되는 세포외 칼슘이온의 내부 유동, 활성산소 발생 및 PTI 관련 유전자 발현을 적극적으로 조절한다. 심층 연구를 통해 벼 PTI 관련 수용체 유사 키나아제 OsRLCK185는 OsCNGC9 유전자와 상호작용할 수 있고 또한 OsCNGC9 인산화를 통해 통로 활성을 변화시킴을 발견했다. 뿐만 아니라 OsCNGC9 유전자를 과발현시켜 벼 PTI 반응 및 유묘기 도열병 내성을 뚜렷하게 향상시킨다. 이는 OsCNGC9 유전자가 벼 내병성 유전적 개량에 잠재적 응용가치가 있음을 보여준다.