상단여백
HOME 농업현장 농업관련정보
기사수정 삭제
식물의 뿌리에서 질소영양 섭취 효율을 제어하는 호르몬 발견

www.jadam.kr 2014-12-02

~ 질소 기아에 강한 작물의 작출(作出)에 응용 ~

나고야대학 대학원 이학연구과 생명이학전공 연구팀은 식물의 뿌리에서 질소영양 섭취량을 전신적으로 제어하는 새로운 호르몬 “CEP”를 발견하고 그 작용 메커니즘을 규명하였다.

아미노산이 수십 개 연결된 작은 펩티드균이 식물 성장의 다양한 단계에서 호르몬으로서 중요한 작용을 하고 있는 사례의 보고가 증가하고 있다. 이 형태의 단쇄(short chain) 펩티드 호르몬의 생산과정 및 구조에 몇 가지 특징이 있기 때문에 연구팀은 게놈이 해독되어 있는 애기장대의 유전자 정보를 참고하여 유의 과정에서 생산될 가능성이 있는 펩티드균을 선택하였다.

그 중 하나가 CEP(C-terminally Encoded Peptide) 패밀리로 애기장대에 적어도 11개의 유전자가 나타났다. CEP의 대부분은 뿌리에서 특이적으로 발현되었다. 본 연구그룹이 CEP를 펩티드 호르몬 후보로서 해석하기 시작한 것은 2008년의 일이지만, 유전자가 다수 존재하고 있기 때문에 전부 손상시킨 식물을 만들 수 없었으며, 당초에는 기능을 잘 알지 못하였다.

그래서 발상을 전환하여 CEP를 인식하는 수용체 분자를 발견하려는 시도를 하였다. 수용체가 잘 발견된다면, 그 결손주의 해석에서 CEP 패밀리 펩티드의 기능을 규명할 수 있다. 단쇄 펩티드의 수용체로서 기능하는 분자가 몇 가지 포함되어 있는 LRR형 수용체 키나아제 패밀리에 대해 종합적인 결합실험을 수행한 결과, 그 중 두 개가 CEP의 수용체(CEPR)로서 기능하고 있다는 것이 밝혀졌다. 이 두 개의 CEPR을 양쪽 모두 결손시킨 식물체를 질소결핍 시에 종종 관찰되는 곁뿌리의 신장 및 잎의 황화, 식물체의 왜소화 등의 형태변화를 나타내기 때문에 CEP가 질소반응에 관여하고 있을 가능성이 나타났다.

이 결과에 기초하여 CEP 패밀리 펩티드가 질소응답의 어느 과정에 관여하고 있는가를 조사한 결과, 뿌리의 한쪽이 질소기아가 되었을 때에, 다른 한쪽의 뿌리에서 질소의 섭취를 촉진하여 보충하는 시스템에 관련된 유전자군의 발현이 CEP에 의해 제어된다는 것을 나타내었다. 전신적인 질소요구 시그널링은 자연계에서 토양 중의 질산이온의 분포가 불균일한 경우에도 개체 전체로서의 질산이온 섭취량을 최적으로 유지하기 위해 식물이 진화시킨 구조이다.

상세한 해석으로부터 CEP의 기능과 구조를 다음과 같이 결론지었다.

(1) 뿌리의 한 쪽이 질소기아를 감지하면 뿌리에서 CEP 패밀리 펩티드의 발현 수준이 급상승하고, 도관을 통해 지상부로 CEP를 보낸다.

(2) 지상부에 도달한 CEP는 입 등의 유관속에서 발현하고 있는 수용체, CEPR에 의해 인식되어 전신에 질소기아를 전달하는 2차 신호가 생산된다.

(3) 2차 신호는 뿌리로 이행하고 아직 질산이온이 남아 있는 환경에 있는 뿌리에 작용하여 NRT2.1 등의 질산이온 섭취 수송체의 발현을 상승시킨다. 이것에 의해 국소적인 질소기아에 의한 부족분을 보충한다.

(4) 이 구조에 의해 식물은 변동하는 질소환경에 대해 정교하게 적응할 수 있다.

그림 1. 단쇄 펩티드 호르몬의 생산과정

그림 2. CEP 수용체 2중 결손주의 표현형

그림 3. 펩티드 호르몬 CEP를 매개한 전신적 질소 요구 시그널링

출처: KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

원문: http://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20141017_sci.pdf

제공:kisti, 다른기사보기기사등록일시 : 2014.12.02 11:16

<저작권자 © 자닮, 무단 전재 및 재배포 금지>

#kisti

icon관련키워드기사
  • 폭 93cm의 소수력 발전기
  • 풍력터빈이 야생동물에 주는 영향을 최소화하기 위한 노력
  • 소멸 위기에 있는 열대빙하의 독특한 생태계
  • 환경에 대한 탄소의 영향을 실시간으로 보여주는 자료 분석
  • 세계 및 일본의 이산화탄소, 온실가스 배출 예상(2014)
  • 염의 삭감 : 고속도로 눈과 얼음을 제어하는 녹색 방안
  • 기후 변화 완화 정책에서 조림의 역할에 대한 재평가
  • 태양 자외선에 의한 건강을 위한 비타민D 생성과 피부에의 유해성 평가
  • 중국 농무부의 정책 변화: GM 쌀 및 옥수수에 대한 연구 불허(不許)
  • 전세계 식량 안보에 중요한 역할을 하는 중국의 식물 다양성
  • 모든 미래 수요량을 충족할 수 없는 전세계 식량 무역 규모
  • 유전자조작기술보다 앞서는 전통적 품종개량기술
  • 옥수수 반점: 방어 반응의 주요 유전자 확인
  • 식물의 일주기 리듬을 조절하는 온도 반응형 전사인자
  • 남조류의 효소를 이용하여 식물의 광합성 능력을 증강시킨다
  • 벼 스티그마 단백질 인산화 수정 연구
  • 물고기 이야기: 양식 물고기의 항생제 잔류를 평가한 새로운 연구
  • 중국, 농업생태계 온실기체 배출규칙 제시
  • 생물에너지를 얻기 위해서 하수구 진흙 이용하기
  • 티베트인들이 3400미터 고도에 오르게 된 이유: 보리
  • 나방에 대한 자연적 저항성 유전자
  • 대사 지연, 비만 및 당뇨와 관련이 있는 살충제 DDT
  • 농장 바이오가스 생산과 관련한 환경적 상충관계 연구
  • 태평양 무역풍을 강화시키는 대서양 온난화
  • 전 세계 해양의 수은 농도 분석
  • 유정에 존재하는 물로 이루어진 미생물의 세계
  • 2020년대에는 연료전지가 자동차에서 사무실까지 보급 확대
  • 메콩강의 수산 유용 어종의 회유 생태 연구
  • 지구 규모의 경제 리스크로서의 기후변동문제
  • 폐열을 전기로 전환하는 열전 장치
  • 와인잔을 오염시키는 프탈레이트 화합물
  • 빈번한 기후 극한을 유발하는 로스비파
  • 후쿠시마 방사성 물질의 리스크 관리 연구
  • 아프리카 조리기구에서 녹아 나오는 납에 오염되는 음식물
  • 교토의 전통가옥을 스마트화
  • 꽃 형성에 있어 식물 호르몬의 이중적 역할
  • 삼림의 탄소 흡수능을 저해시키는 덩굴식물
  • 거미독 기반 살충제
  • 이산화탄소 증가, 식품의 영양소를 저감시키다
  • 비용을 절감케 하는 에너지 효율을 고려한 농업기계의 사용
  • 콩 유전자로부터 밝혀진 질소 고정 원리
  • 달콤하지만 치명적인 초파리 살충제
  • 비료보다 중요한 벌의 역할
  • EU 각료이사회, 회원국들에게 GM 농산물 재배 거부권 부여
  • 탄수화물이 많을수록 가뭄에 내성을 가지는 나무
  • 조류를 위협하는 살충제 사용 증가
  • 식량 낭비만 줄여도 30억 명의 인구를 더 먹여살릴 수 있다
  • 잡종벼의 성능예측 통계모델
  • 실내 태닝에 의한 피부암 위험 증가
  • 저렴하고 환경 친화적인 담수화
  • 남아메리카에서 측정된 기록적인 수준의 태양 자외선
  • 도시 열섬 효과의 정량화
  • 지구 온난화에 따른 대기 질 악화 : 대기 침체
  • 농약과 자폐증의 연관성
  • 전 지구적으로 균일하지 못한 기후 온난화 현상
  • 환경호르몬 BPA, 유방암 종양 성장과 관련있어
  • 파쇄 폐수에서 방사능을 과소평가하는 분석 테스트
  • 장기적으로 지속될 것으로 보이는 지구 온난화
  • 자폐증, 환경적인 요인과 관련 있어
  • 수막염 발생을 예측하는 데 도움을 주는 기후 조건
  • 체르노빌의 생태계 근간에 미치는 방사능의 영향
  • 해양 플랑크톤이 생태계와 기후에 미치는 영향
  • 기후 변화가 심층 해류 순환에 미치는 영향
  • 석탄화력발전소 감소, 아동의 건강을 증진시키다
  • 브라질, 최초의 지역적인 해양 건강 지수 생성
  • 강 얼음을 통한 북극의 빠른 해빙 현상의 이해
  • 굴 양식을 통한 강 어귀 수질의 향상
  • 오염물질 수준을 낮추는 침전물에 존재하는 철을 함유한 광물
  • 친환경폴리에스터(polyester)의 원료가 되는 황벽나무(cork tree)
  • 지구 온난화에 대한 소설 및 영화, 기후변화에 대한 대처능력 키워줘
  • 그래핀 산화물 나노입자의 환경적인 영향
  • 해저에서 해양 쓰레기가 미치는 악영향
  • 대기 중 이산화탄소 수치의 증가, 작물의 영양성분을 감소시켜
  • 그린란드의 해빙, 지구 온난화와 자연적 변동 모두 다 원인
  • 인간의 대변: 약물(drug)로 볼 것인가, 조직(tissue)으로 볼 것인가?
  • 사회적 기억에 필수적인 뇌 영역
  • 힘을 얻은 뇌지도 작성프로젝트
  • 스트레스를 받는 뇌세포는 알츠하이머로부터 보호작용을 한다
  • 뇌종양 치료를 위한 새로운 항체
  • 1조 개의 다른 냄새를 맡을 수 있는 인간의 코
  • 새로운 비만치료법: 물질대사의 가속화
  • 동물과 식물 간의 장벽을 뛰어넘은 세균: 포도나무와 공생하는 여드름 세균
  • 벼의 종자발아 인산화 단백질체 연구에서 얻은 성과
  • 집약적 커피 재배의 확산, 환경에 악영향 미칠 수 있어
  • 꽃 형성에 있어 식물 호르몬의 이중적 역할
  • 입자성 대기 오염 물질이 삼림의 황폐에 미치는 영향
  • 종자와 동물의 상대 풍부성이 산림 종자 존재와 확산에 미치는 영향
  • 옥수수 수확량 예측모델
  • 새로운 게놈 비교 방법을 통한 관련 유전자 개량
  • 노균병의 손쉬운 진단 방법
  • 기후 정보를 통한 농작물 작황 실패 여부 예측이 가능해
  • 중금속 잔류량을 빠르게 검사 측정하는 새로운 방법
  • 사막에 나무를 심는 것이 기후변화를 완화시킬 수 있을까?
  • 언 브로콜리가 지닌 항암효과
  • 중국, 잣나무와 신갈나무 유묘의 빛 제어와 공존 메커니즘
  • 밀의 수확 전 발아를 막는 유전자 발견
  • 지구온난화와 병충해의 확산
  • 지구 온난화를 막는 식물
  • 홍수가 아닌 한랭 지대 초기 곡물의 질소 고정원
  • 수백 년 전부터 사용된 고추 소스
  • [키워드 기사 전체 목록]
    기사 댓글과 답글 0
    첫번째 댓글을 남겨주세요.
    여백
    여백
    여백
    여백
    Back to Top