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<콩 종자에서 Phospholipase D 효소 활성 억제에 의한 유용한 물질 생산>
Phospholipase D (PLD)는 phospholipid membrane이나 bulk phospholipid를 phosphatidic acid (PA)와 head group
(choline, ethanolamine, glycerol, inositol, serine 등)으로 가수분해 하는 효소이다. 현재까지 알려진 식물체내 PLD의 생리학적
역할은 plasma membrane이나 bulk phosphatidylcholine (PC)를 가수분해 함으로써 노화, ABA 생합성 조절, 각종 스트레스에
대한 반응 등이었다. 최근 발표된 Phospholipid and triacylglycerol profiles modified by PLD suppression in
soybean seed에서는 PLD 억제에 의한 생화학적, 영양학적 변화를 Lipidomics에 의한 접근으로 해석하고 있다 (Lee et al., 2010
Plant Biotechnology Journal, Article first published online:26 AUG 2010 | DOI: 10.1111/j.1467-7652.2010.00562.x).
Triacylglycerol (TAG) 생합성 과정 (PC-> DAG -> TAG) 중 대부분의 불포화 반응이 일어나는 PC에서 PLD효소의 활성이 acyl
carbon의 불포화도를 증가시킨다는 연구결과이다. 유전자 변형 콩 종자에서의 PLD 효소 활성의 억제는 유용물질인 lecithin (주
로 PC와 PE)의 양을 증가시키고 불포화도를 높일 수 있게 되었다. <PLD 효소활성 억제를 통한 콩 종자활력 및 콩 지방 보존 개선>
종자활력의 상실은 여러 가지 생리학적 변화에 의해 기인하지만, 과거의 많은 연구들이 노화된 종자의 plasma membrane이나
cell organelle membrane의 파괴에 의한 단백질, 당, 지방 및 원형질의 누출이 주된 원인으로 알려져 있다. 자연적 노화 (natural
aging)에 의한 원형질 막의 파괴와 전해질 (electrolyte)의 누출이 PLD 활성이 억제된 유전자 변형 콩 종자에서 현저히 줄어들었다.
ESI-MS/MS (electrospray ionization triple quadrupole mass spectrometry)에 의한 TAG와 phospholipid의 분석결과, PLD
활성이 억제된 형질 전환체 종자에서는 더 높은 phospholipid 와 TAG의 불포화도를 보였고 phospholipid membrane의 유동성과
투과성을 높여 자연적으로 노화된 콩 종자의 활력을 높인 것으로 보인다(Manuscript in review). PLD 활성이 억제된 콩은 초기 생장기 (up to V5 stage)에 저온(-1 ℃)과 heat-shock (42 ℃)에 대해 내성을 보이는 것으로 보이며, 현재 생화학적 분석이 진행 중이다. <유전자 변형을 이용한 Soybean Cyst Nematode와 Sudden Death Syndrome (Fusarium virguliforme) 저항성 콩 개발>
2009년 미국에서 병해에 의한 경제적 콩 생산의 손실은 5억 달러에 이르며, 그 중 soybean cyst nematode (SCN; 콩 낭포 선충)이
25% (1억 2천만 달러)를, sudden death syndrome (SDS;Fusarium virguliforme)이 5위인 8% (3천 4백만 달러)를 차지한
다. 이중 SDS는 seedling disease의 약 10%를 차지하는 것으로 조사되어 피해가 더 클 것으로 조사되었다.
Agrobacterium rhizogenes에 의해 만들어진 composite 콩 (transgenic hairy root)에 SCN에서 얻어진 다량의 target gene
을 발현 시킴으로써 SCN에 저항성을 보이는 유전자들 (SCN candidate gene)을 선발하였으며, 콩 형질 전환체를 육성 중에 있
다. 또한 SAR (systemic acquired resistance)에 관여하는 유전자를 콩에서 overexpression 시켜 F. virguliforme의 뿌리 내 침
투 및 번식을 억제하고 지상부의 SDS 병징을 억제하는 효과를 얻었다. 아울러 SDS와 SCN간의 상호관계에 대한 분자생물학적인
분석이 진행 중이며, 이 논문들은 조만간 발표될 예정이다.
이번 호 연구동향을 써 주신 이정훈 박사는 경북대학교에서 농학과(현 식물생명과학전공)에서 학사 및 석사를 하시고 미국
Kansas State University 에서 위에 서술한 주제로 박사학위를 하시고 현재 동 대학에서 Research Associate으로 재직중에 있습
니다. 연락처: churkie@gmail.com
출처: 한국콩연구회 소식 제 286호(10.10.25)
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