게시 및 게시 날짜 : 2016/03/29

오존 저항을 향상시키기 위해 잎 표면의 폐쇄 조정

-대기 오염 물질에 내성이있는 작물을 개발하기 위해-

포인트

  • 대기 오염 물질 오존에 대한 바카라 추천 저항성을 향상시킬 수있는 전사 인자 식별
  • 전사 인자가 구내 폐쇄를 조절하는 메커니즘에 관여한다는 것을 이해
  • 대기 오염 물질과 같은 환경 스트레스에 저항하는 작물의 발달에 기여하기를 바랍니다


요약

국립 선진 산업 과학 기술 연구소 [Nakabachi Ryoji 의장 (Nakabachi Ryoji) (이하 AIST ") 생물학적 프로세스 연구 부서 [Tamura Guhiro 의장] 바카라 추천 기능 제어 연구 그룹 Takagi Yu 초청 연구원 (및) 과학 및 공학 대학원, Saitama 대학, 연구원, 국제 연구원, 국제 연구원, 국제 연구원 및 국제 연구원 (현재) 국제 농업, 임업 및 어업 연구 센터 (Iwanaga Katsu 의장) (이하 "Jircas"), Saitama University (Yamaguchi Hiroki 의장) (이하 Nationama University, National University, Nagoya University, Nagoya University, Nagoya University, Nagofy of Institute of, Nagoya)로 언급 된 어업 연구 센터, 국립 연구소) 및 기타 University 및 National Research and Development Institute, RikenStore마감 상태 조정오존저항을 성공적으로 강화했습니다

최근에 대기 오염으로 인해 농작물과 산림에 심각한 손상이 발생했습니다 이제 우리는 바카라 추천에서 엽록체의 발달을 통제 할 것입니다번역 계수(GLK1, GLK2 전사 인자)Chimera Repressor바카라 추천에서 발현되는 것은 대기 오염 물질 오존에 대한 내성을 크게 향상시킨다 이 전사 인자 키메라 억제제를 발현하는 바카라 추천은 유사한 Stomata 폐쇄를 가졌으며, Glk1 및 Glk2 전사 인자는 Stomata를 개방하고 폐쇄하는 데 관련된 인자에 영향을 미친다는 것이 밝혀졌다 이러한 전사 인자를 사용하여 구내 폐쇄를 올바르게 조절하는 경우 대기 오염 저항 및 가뭄 저항과 같은 환경 스트레스에 내성이있는 작물의 발달에 기여할 수 있습니다

이 연구 결과에 대한 세부 사항은 2016 년 3 월 28 일 (Eastern US Time)에 미국 과학 저널에서 제공 될 예정입니다국립 과학 아카데미의 절차에서 온라인으로 게시 됨

고농도의 오존 및 GLK1OX- 변환 된 아라비돕시스 (오른쪽)에 내성이있는 GLK1SRDX 변환 아라비돕시스 (왼쪽)의 이미지
고농도의 오존 및 GLK1OX- 변환 된 아라비돕시스 (오른쪽)에 내성이있는 GLK1SRDX 변환 아라비돕시스 (왼쪽)


개발의 사회적 배경

대기 오염은 현재 전 세계 규모로 진행되고 있습니다 표면 근처의 오존은 대기 오염 물질 중 하나이며 광화학 스모그의 주요 성분입니다 고농도의 오존은 우리의 건강을 손상시킬뿐만 아니라 산림 감소와 작물 수확량 감소를 포함하여 바카라 추천에 심각한 손상을 초래합니다 오존 농도는 미래에도 계속 상승 할 것으로 예상되며, 반응으로, 바카라 추천은 오존에 반응하는 메커니즘을 이해하고 농작물 및 기타 영역에서 오존 저항성을 향상시키는 기술을 개발할 것으로 예상됩니다

연구 이력

AIST와 Saitama University는 환경 및 음식 문제를 해결하기 위해 바카라 추천의 타고난 기능을 효과적으로 활용하기 위해 바카라 추천 전사 인자에 대한 연구를 수행하고 있습니다 우리는 우리 자신의 고유 한 바카라 추천 유전자 발현 억제 기술을 개발했습니다 "CRES-T 메소드 (Cresty Method)"를 사용하여 모델 플랜트 및 실용적인 바카라 추천에서 전사 인자의 기능을 설명하고 이용 기술을 개발하는 결과를 얻었습니다 CRES-T 방법은 스트레스 내성을 실용적인 바카라 추천에 부여하고 소금 내성 쌀 생산 및 장미 블루밍 사이클라멘의 발달과 같은 형태를 변경하는 데 유용하다는 것을 입증했습니다 Jircas는 또한 환경 스트레스 반응을위한 신호 전달 경로를 설명하고 내성 작물을 개발하는 것에 대한 연구에서 뛰어난 결과를 얻었습니다

이번에는 둘 다 CRES-T 방법을 사용하여 바카라 추천에서 오존 저항성을 개선하는 새로운 전사 인자를 식별하고 그들의 메커니즘을 명확히하기 위해

연구 컨텐츠

고농도의 오존은 바카라 추천에서 고려할 때 잎에 손상을 일으킬 수 있습니다 오존으로 인한이 잎 손상은 오존의 심각한 손상 중 하나이며, 광합성 능력의 감소와 관련된 잎이 많은 채소의 품질 감소, 성장 억제 및 수율에 영향을 미치기 때문입니다 따라서, 우리는 오존 저항성을 향상시키는 전사 인자를 찾으려고 시도했다 (잎 손상 감소) 실험을 위해Arabi Thaliana, 각 전사 인자의 기능을 억제 한 키메라 억제자인 CRES-T 방법을 사용하여 표현되었습니다변환자| 사용되었습니다 약 30,000 가지 유형의 형질 전환 아라비돕시스가 고농도의 오존에 노출되었고, 오존에 내성이있는 바카라 추천이 선택되었다 이들 중에서, 오존 저항성에 유의하게 영향을 미치는 전사 인자 GLK1 및 GLK2가 확인되었다 GLK1 및 GLK2SRDX의 키메라 억제제를 발현하는 Arabidopsis thaliana (GLK1SRDX, GLK2SRDX)는 잎에 오존 손상이 없었으며, 오존에 대한 저항성을 나타내었고, 7 시간 동안 고농도의 오존에서 오존에 노출 된 후에도 오존에 내성을 나타냈다 또한이 아라비돕시스는 높은 잎 표면 온도 (즉, 증산이 적음)를 가졌으며 기공이 폐쇄 될 가능성이 더 높다는 것이 밝혀졌습니다 (그림 1) 기공은 바카라 추천 잎 표면의 작은 구멍이며, 광합성에 필요한 이산화탄소의 흡수와 신체 내의 물 조절에 중요한 역할을합니다 반면에, 그것은 또한 바카라 추천에 해로운 대기 오염 물질의 흡수에 중요한 역할을합니다 아라비돕시스 (GLK1SRDX, GLK2SRDX)에서, Glk1 및 Glk2를 발현하는 키메라 억제제 인 오존 저항성은 기공이 가까이 있고 오존 흡수가 감소되었다는 사실로 인해 오존 저항성이 입증되었다고 생각되었다 반대로, Glk1 및 Glk2의 기능을 향상시키는 Arabidopsis (GLK1OX, GLK2OX)는 Opening이 열리고 오존에 약해지는 경향이 있음이 밝혀졌습니다 또한 구내 폐쇄의 적절한 조정은 작물 수율을 증가시킬 수 있으며 GLK1 및 GLK2의 유용성이 예상 될 수 있음이 밝혀졌습니다

GLK1과 GLK2가 엽록체 개발에 관여하고있는 것으로 알려져 있지만, Stomata를 개방하고 폐쇄하는 데 관여하는 것은 알려져 있지 않습니다 자세한 분석에 따르면 GLK1의 키메라 억제제를 발현하는 아라비돕시스 (GLK1SRDX)에서 Stomata를 개방하는 데 필요한 요인 중 하나입니다안쪽으로 수정 된 칼륨 채널의 유전자 발현과 활성이 발견되었다 줄어 듭니다 또한, Arabidopsis thaliana에서의 오존 저항성은 구내 폐쇄 (가드 세포)를 조절하는 세포에 의해서만 Glk1 (Glk1srdx)의 키메라 억제제를 발현하는 아라비돕시스 탈리아 나의 오존 저항성도 개선되었다 이러한 발견은 전사 인자 GLK1 및 GLK2가 또한 기공을 개방하고 폐쇄하는 데 관여하는 유전자의 발현에 영향을 미친다는 것을 밝혀냈다 CRES-T 방법은 다양한 실용적인 바카라 추천에도 유용하기 때문에 이러한 기술은 대기 오염 물질에 대한 내성을 작물 및 다른 바카라 추천에 부여 할 수 있습니다

잎이 높은 온도와 낮은 증발 양을 가진 애기 장대 thaliana의 그림
그림 1 아라비돕시스 thaliana가 높은 단풍 온도와 낮은 증발 양

미래 계획

모공은 대기 오염 물질의 흡수와 신체의 물 손실에 관여하지만, 광합성의 활동과 성장에도 관여합니다 앞으로, 우리는 오존이나 가뭄에 의해 스트레스를받을 때 세포를 보호하고 구내 폐쇄를 적절하게 조정하여보다 생산적인 작물의 발달로 이어지는 GLK1 키메라 억제 업체 (GLK1SRDX)의 발현을 제한하는 기술을 개발하고자합니다



터미널 설명

◆ Stor
육상 바카라 추천의 잎에 존재하는 세포 (가드 세포) 사이의 간격 그것은 바카라 추천체 내에서 가스 교환 및 물 조절에 중요한 역할을합니다 Arabidopsis thaliana는 1mm 잎 피부를 가진 여러 마이크로 미터 크기의 스토마타를 가지고 있습니다2각각 약 100 개가 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 오존
대기 오염에 의해 생성 된 광화학 스모그의 주요 구성 요소이며, 산화 질소 및 휘발성 유기 화합물의 광화 화학 반응에 의해 생성됩니다 성층권의 오존은 유해한 자외선으로부터 생물을 보호하는 반면, 표면 근처의 오존은 생물에 해 롭습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 전사 인자
표적 유전자의 기능의 온/오프를 제어하는 ​​관리 단백질 그것은 유전자의 상류 영역에 결합하고 전사 (유전자 기능 조절에 관여하는 중요한 단계)를 직접 조절하는데, 이는 DNA 정보를 RNA에 복사하는 반응이다 전사 인자 유전자는 일반적으로 모든 유전자의 약 3-10%를 설명하는 것으로 생각된다[참조로 돌아 가기]
◆ GLK1, GLK2 전사 인자
Golden 2-Like1 및 Golden 2-Like의 약어 2 엽록체 분화 동안 중요한 단백질의 발현을 조절하는 전사 인자 황금 (연한 황록색) 잎을 가진 옥수수 돌연변이 체골든 2의 원인 유전자 (G2 유전자)와 동일한 기능을 갖는 애기 장대 유전자 상 동성 유전자는 이끼에서 혈관 퍼름에 이르기까지 널리 보존됩니다[참조로 돌아 가기]
◆ Chimera Repressor
CRES-T 방법을 전사 인자에 적용하여 생성 된 전사 억제 도메인 융합 유형 전사 인자 즉, 표적 유전자를 끄는 활성을 갖는 전사 인자[참조로 돌아 가기]
◆ Cres-T Method (Cresty Method)
전사 인자의 기능을 억제하는 AIST에서 개발 된 기술 AIST에 의해 발견 된 AIST에서 발견 된 전사 억제 도메인 (즉, 유전자를 끄는 기능을 갖는 영역)을 추가함으로써, 유전자 재조합에 의해 유전자 재조합에 의해 바카라 추천에 이들을 도입함으로써, 전사 인자에 의해 제어되는 유전자의 발현을 억제하여 전사 인자 유전자를 방해하는 것과 동일한 효과를 초래할 수있다[참조로 돌아 가기]
◆ Arabi Thaliana
바카라 추천의 유전자 연구 분야에 전 세계적으로 사용되는 모델 플랜트 그것은 짧은 수명주기, 작은 공간에서 자랄 수 있고, 작은 게놈 크기 및 쉬운 변형과 같은 장점이 있습니다 모든 바카라 추천의 기본 유전자 세트는 유사한 것으로 생각되며, 아라비돕시스의 연구 결과는 종종 다른 바카라 추천에 적용될 수 있습니다[참조로 돌아 가기]
◆ 혁신 제
DNA의 도입으로 인해 유전 적 특성이 변경된 바카라 추천 여기서는 키메라 억제제와 함께 소개 된 유전자 변형 아라비돕시스 탈리아 나를 말합니다[참조로 돌아 가기]
◆ 내부 정류 칼륨 채널
칼륨 이온을 세포에 선택적으로 포함시키는 이온 채널 내부 경작 칼륨 채널의 활성화는 기공을 여는 데있어 중요한 단계 중 하나입니다[참조로 돌아 가기]



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