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유채 두 계통에서 저온 스트레스에 반응하는 전사체 발현 비교 분석 (Comparative Transcriptome Analysis of the Response of Two Lines of Rapeseed (Brassica napus L.) to Cold Stress)

  • 이지은;김광수;차영록;안다희;변종원;강용구
    • 한국작물학회지
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    • 제66권1호
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    • pp.37-71
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    • 2021

  • 본 연구에서는 유채 두 계통에 0℃ 이하의 저온 스트레스를 처리하고 이에 따른 proline 함량 및 생존율 변화를 확인하고 이에 따른 저온에서의 유전자 발현 변화를 비교 분석하기 위해 수행되었으며, 결과는 다음과 같다. 1. 0℃ 이하의 저온 스트레스 처리 전 저온 순화 후 유채 'J8634-B-30' 계통에서 proline 함량이 2.02 mM/g FW로 증가하여 처리 전보다 8.7배 증가하였으며, 'EMS26' 계통에서는 0℃ 이하의 저온 스트레스 처리로 인한 proline 함량 변화를 보이지 않았다. 2. 저온 순화 전후 유채 두 계통의 전사체를 분석한 결과, 'J8634-B-30' 계통의 DEG는 발현이 유도된 DEG가 2,784개로, 발현이 억제된 DEG 2,299개보다 많았으며, 'EMS 26' 계통에서는 발현이 유도된 DEG가 2,199개로 발현이 억제된 DEG 3,632개로 적었다. 3. 저온 스트레스 처리에 의한 유채 두 계통의 상위 100개 DEG를 분석한 결과, 'J8634-B-30' 계통에서는 flowering-promoting factor (BnaA10g21640D) 유전자가 강하게 발현되었으며, 특히 proline 생합성 관련 유전자의 발현이 강하게 유도되었다. 'EMS26' 계통의 DEG에서는 식물체 생장과 관련된 유전자가 발현이 억제되었다. 4. 'J8634-B-30' 계통에서는 proline 생합성 관련 P5CSA(BnaA04g22810D, BnaC04g46630D) 유전자의 발현이 유도되었으며, proline 이화작용 관련 PDH (BnaAnng 37880D, BnaC04g31100D) 유전자 발현이 억제되어, 저온 처리에 의한 proline 함량 이 증가한 것으로 판단된다. 5. 저온 반응 관련 생리반응 경로 유전자 중 ABA 호르몬 수용체 PYL5 (BnaAnng40650D), PYL9 (BnaA07g38130D, BnaC06g17940D)는 'J8634-B-30' 계통에서만 발현이 유도되었다. 또한, ICE-CBF-COR 신호 회로 중 원형질막 안정화에 관여하는 COR413 유전자(BnaA08g15470D, BnaC03g61740D)에서도 'J8634-B-30' 계통에서만 발현이 유도되었다. 6. 이러한 저온 스트레스 반응과 관련된 유전자 발현 차이는 초기 저온 처리 후 두 유채 계통의 스트레스 반응에 관여했을 것으로 판단되며, 특이적인 발현 양상을 보인 유전자에 대해 향후 추가적인 기능을 분석하여 내동성 유채 품종 개발에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

  • https://doi.org/10.7740/kjcs.2021.66.1.037 인용 PDF KSCI