• The Plant Pathology Journal
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• 제37권6호
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• pp.662-672
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• 2021

Plant growth-promoting bacteria improve plant growth under abiotic stress conditions. However, their effects on microbial succession in the rhizosphere are poorly understood. In this study, the inoculants of Bacillus mesonae strain H20-5 were administered to tomato plants grown in soils with different salinity levels (EC of 2, 4, and 6 dS/m). The bacterial communities in the bulk and rhizosphere soils were examined 14 days after H20-5 treatment using Illumina MiSeq sequencing of the bacterial 16S rRNA gene. Although the abundance of H20-5 rapidly decreased in the bulk and rhizosphere soils, a shift in the bacterial community was observed following H20-5 treatment. The variation in bacterial communities due to H20-5 treatment was higher in the rhizosphere than in the bulk soils. Additionally, the bacterial species richness and diversity were greater in the H20-5 treated rhizosphere than in the control. The composition and structure of the bacterial communities varied with soil salinity levels, and those in the H20-5 treated rhizosphere soil were clustered. The members of Actinobacteria genera, including Kineosporia, Virgisporangium, Actinoplanes, Gaiella, Blastococcus, and Solirubrobacter, were enriched in the H20-5 treated rhizosphere soils. The microbial co-occurrence network of the bacterial community in the H20-5 treated rhizosphere soils had more modules and keystone taxa compared to the control. These findings revealed that the strain H20-5 induced systemic tolerance in tomato plants and influenced the diversity, composition, structure, and network of bacterial communities. The bacterial community in the H20-5 treated rhizosphere soils also appeared to be relatively stable to soil salinity changes.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.159-159
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• 2022

Nitric oxide (NO) is a versatile signaling molecule, which is not only involved in plant growth and development but also regulates biological processes in response to biotic and abiotic stresses. Exogenous application of NO regulates the endogenous level of nitric oxide in response to stress conditions and therefore, NO donors are frequently used for stress alleviation. However, NO has very short half-life along with high reactivity. Therefore, conventional NO donors are often disadvantageous due to the relative instability of NO. On the contrary, development of NO releasing nanoparticles is a potential technique for enhancing the availability of NO in plants. Therefore, our aim was to synthesize such potential NO releasing nanoparticles which may be useful for application in agriculture. We have prepared Chitosan encapsulated S-nitrosoglutathione nanoparticles (GSNONP) and tried it with different concentrations for basic research in Arabidopsis thaliana. Our results suggest that lower concentration of this nanoparticle is highly effective for better growth of plants whereas higher concentration produces toxicity that leads to plant death. We observed better growth of Arabidopsis thaliana at 1µM concentration of the GSNONP compared to free GSNO.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.232-232
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• 2022

We reported in our recent studies that the combined treatment of Paenibacillus yonginensis DCY84^T (DCY84^T) and Silicon (Si) promotes initial plant growth and increases resistance to biotic and abiotic stress. To understand the molecular background of these phenotypes, Liquid Chromatography Mass Spectrometry (LC-MS) analysis was performed, and it was confirmed that unsaturated fatty acid metabolites such as oleic acid and linoleic acid decreased in response to the combined treatment of DCY84^T and Si. The stearoyl-acyl carrier protein desaturase (SACPD) introduces the cis double bond into the acyl-ACPs at C9, resulting in the production of unsaturated fatty acid. We identified OsSSI2 encoding SACPD in rice and found that the expression of OsSSI2 was reduced under DCY84^T and Si treatment. Furthermore, qRT-PCR analysis revealed that the expression of OsWRKY45, which is downstream of OsSSI2, was upregulated in response to DCY84^T and Si treatment. These results enable the speculation that activation of the salicylic acid (SA)-responsive gene, OsWRKY45, may contribute to enhancing biological stress resistance. Based on this, we propose a probable model for the rice defense pathway following DCY84^T and Si treatment. This model retains a WRKY45-dependent but NH1(NPR1)-independent SA signaling pathway.

• 식물병연구
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• 제26권3호
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• pp.144-158
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• 2020

정량적역전사중합효소연쇄반응(quantitative reverse transcription PCR)은 정확하고 민감한 방법으로 유전자 발현분석에 사용된다. 사과 식물에서 유전자 발현 변화의 정량적 변화를 분석하기 위해, 사과 잎검은점 바이러스(Apple stem grooving virus, ASGV)에 의한 감염 동안 발현의 안정성에 대해 10개 참조유전자들(ACT, CKL, EF-1α, GAPDH, MDH, PDI, THF, UBC, UBC10 및 WD40)을 평가하였다. AGSV 감염 또는 저온 처리된 사과 식물에서의 10개 참조유전자 발현의 안정은 5가지 프로그램을 사용하여 분석하였다. ASGV 감염 사과식물의 잎 조직에서는 CKL>THFs>GAPDH>ACT 순서로 가장 안정한 유전자로 분석되었으며 WD40CKL>UBC10이고 가장 안정하지 않은 유전자는 ACT

• Journal of Plant Biotechnology
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• 제31권1호
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• pp.83-88
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• 2004

스트레스 관련 화합물 및 병원균을 고구마 (Ipomoea batatas)잎에 처리하여 고구마 배양세포에서 분리한 산성 퍼옥시다제 swpa2 유전자의 발현을 RT-PCR로 분석하였다. Swpa2유전자는 건강한 식물체 조직에서는 발현되지 않았으나 각종 스트레스에 의해 발현이 유도되었다. Swpa2는 과산화수소 (440mM)처리에 의하여 강하게 발현이 유도되었고 NaCl (100mM), ABA (0.1mM), methyl jasmonate (MeJA, 0.1mM) 처리에 의하여도 발현이 유도되었다. 그러나 salicylic acid (SA)처리에 의해서는 발현이 유도되지 않아, 이 유전자는 SA와 MeJA의 신호전달에는 서로 다르게 관여함이 시사되었다. 또한 swpa2유전자는 무름병을 유발하는 박테리아(Pectobacterium chrysanthemii)의 감염에 의하여 강하게 발현되므로, 이 POD는 병저항성에 관여함을 알 수 있었다. 따라서 swpa2유전자는 각종 비생물학적 스트레스 뿐 아니라 생물학적 스트레스에 수반되는 산화 스트레스를 극복하는데 관여함이 강하게 제시되었다.

• 원예과학기술지
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• 제32권6호
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• pp.845-852
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• 2014

다양한 비생물적 스트레스 중 토양 염 집적은 식물의 광합성 효율, 생장 및 수확량의 감소를 초래한다. 최근 염 저항성 향상을 위한 많은 유전자들이 보고되고 있다. 본 연구의 목적은 형질전환 배추를 이용하여 아직 기능이 밝혀져 있지 않지만 완전장이 보고된 Brassica rapa Salt Stress Resistance(BrSSR) 유전자의 기능을 검정하는 것이다. BrSSR의 생리적 역할을 분석하기 위해, BrSSR의 과발현 vector인 pSL94 vector를 이용하여 내혼계 배추('CT001')를 형질전환하였다. Quantitative real-time RT-PCR 분석에서 형질전환체의 BrSSR 발현량은 대조군 대비 2.59배까지 증가하였다. 한편, 염 처리 후 표현형 분석에서 BrSSR이 과발현된 형질전환체들이 정상적인 생장을 보여줌으로써 염 스트레스에 내성을 가지는 것을 확인할 수 있었다. Microarray 분석을 통해 구축된 염 스트레스 저항성 관련 유전자들의 발현 네트워크 상에서 BrSSR은 기존에 염 저항성 관련 유전자로 보고되어 있는 ERD15(AT2G41430), protein containing PAM2(AT4G14270), GABA-T(AT3G22200)와 매우 밀접하게 연결되어 있는 것으로 분석되었다. 위 결과들을 바탕으로 BrSSR은 염 스트레스 발생 시 식물의 생장 및 저항성에 관련된 중요한 역할을 하는 것으로 판단된다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제29권4호
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• pp.299-306
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• 2009

저온 스트레스에 대한 내성을 지닌 신품종 톨 페스큐를 개발할 목적으로 CaMV35S 프로모터 하류에 NDP kinase 2 유전자가 항상적으로 발현하도록 제작한 벡터를 Agrobacterium법을 이용하여 톨 페스큐에 도입하였다. Hygromycin이 첨가된 선발배지에서 내성을 나타내며 재분화된 형질전환 식물체를 pot로 이식하여 기내순화 시킨 후, Southern blot 분석을 실시하여 본 결과, NDP kinase 2 유전자가 형질전환 식물체의 genome에 정상적으로 도입되었음을 확인하였다. 프로테옴 분석을 통하여 도입유전자의 조절을 받는 항산화관련 유전자들의 발현이 유도되었음을 확인 할 수 있었다. 형질전환 식물체 잎 절편을 산화스트레스 중의 하나인 저온 스트레스를 처리하여 세포의 손상 정도를 조사한 결과, 비형질전환체에 비해 형질전환체는 강한 내성을 나타내었다. 또한 유식물체 수준에서 저온 스트레스를 처리하여 내성을 비교한 결과, 비형질전환체에 비해 형질전환체는 높은 내성을 나타내었다. 이 형질전환 톨페스큐는 산화스트레스 내성 품종개발을 위한 소재로 활용 될 수 있을 것이다.

• 생명과학회지
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• 제23권4호
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• pp.487-494
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• 2013

T-DNA가 표지된 집단에서 AlaAT 유전자가 깨어진 돌연변이체(alaat)를 분리하고, AlaAt1 특이 프라이머를 이용하여 유전자형을 결정하였다. Alaat의 표현형은 대조구와 비교해서 생장의 감소를 보였고, 종자 역시 작고 생산성의 감소를 보였다. 돌연변이체의 AlaAT 활성은 거의 검출되지 않았다. 고염 스트레스 하에서 alaat의 반응을 엽록소 형광과 항산화 효소들의 활성 및 RT-PCR을 이용하여 대조구와 비교하였다. 고염, 건조 및 저온과 같은 모든 비생물적 스트레스에 대한 Fv/Fm은 대조구와 alaat 둘 다 감소를 보였으며, 비생물적 스트레스에 대한 엽록소 형광은 거의 유사하였다. 항산화 효소인 peroxidase (POX)의 활성은 고염 스트레스에 의해 대조구는 증가하나 alaat에서는 오히려 감소하였다. RT-PCR에 의한 cAPX, POX 및 AlaAT mRNA의 수준을 분석한 결과, 효소 활성과 마찬가지로 AlaAt mRNA는 alaat에서 나타나지 않았고, POX2 mRNA는 대조구는 약간의 증가를 보이나 alaat는 거의 검출할 수 없었다. cAPX mRNA는 대조구와 alaat 모두 고염 스트레스에 의해 크게 증가하였다. 이 같은 결과는 AlaAT 유전자 기능의 상실은 염 스트레스 하에서 벼 식물의 생장에 대해 광합성능 보다는 항산화 효소, 특히 POX 활성 및 합성을 변화시킬 수 있음을 제안한다.

• 식물병연구
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• 제25권3호
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• pp.136-142
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• 2019

식물 근권과 내생에서 분리한 447 균주 중 식물 생장 촉진특성과 건조 내성이 있는 28 균주를 일차적으로 스크리닝 하였으며, PEG에 의한 인위적 건조 스트레스 조건에서 잎의 상대수분함량과 MDA를 기반으로 GLC02와 KJ40을 선발하였다. 이 두 균주의 효과를 검증하기 위해 밭흙을 사용한 자연 건조에서 식물 포트 검정을 하였으며, 기공전도도와 지상부(줄기와 잎) 무게가 유의하게 증가한 반면 MDA가 감소하였다. 병 억제 효과에서는 GLC02를 처리할 경우 역병의 병진전도가 감소하였으며, KJ40을 처리할 경우 세균성 점무늬병에 대한 억제효과가 있었다. 이를 토대로, GLC02와 KJ40을 처리할 경우 건조 스트레스를 경감시켜주며 식물생장의 증진, 병 억제효과를 유도하여 생물비료의 소재로 사용할 수 있을 것으로 생각된다.

• 생명과학회지
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• 제27권10호
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• pp.1111-1120
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• 2017

내습성 및 감수성 선발계통 각 1점씩을 대상으로 침수처리 후 GO 분석을 통해 추출된 유전자들을 기능별로 분류해보면 생물학적 과정(biological process)에 관여하는 유전자 발현이 가장 크게 영향을 받았으며, 분자 기능(molecular function)과 세포 요소(cellular component) 관련 유전자를 포함하여 모든 기능의 유전자 발현 변화가 감수성 계통보다 내습성 계통에서 크게 일어났다. 침수처리 후 발현 양상이 유의하게 차이나는 유전자의 보다 자세한 기능을 측정한 결과 내습성 계통에서 발현량이 증가한 유전자는 CA02g26670은 CONSTANS protein과 관련있는 유전자로 일장조건에 따른 개화조절에 관여하는 유전자이며, 발현량이 감소한 유전자는 CA01g21450, CA01g22480, CA01g34470, CA02g00370, CA02g00380이었다. 감수성 계통에서 침수처리 후 발현량이 증가한 유전자는 CA02g09720, CA02g21290, CA03g16520, CA07g02110, CA12g17910이었는데 각각 단백질 분해효소 활성 저해, DNA binding, 세포벽 분해효소 억제, nodulin 관련 유전자 등으로 밝혀진 유전자들이었다. 감수성 계통에서 발현량이 감소한 유전자는 CA02g02820, CA03g21390, CA06g17700, CA07g18230로 각각 칼슘이온결합, 고온환경 발현기작, 레시틴 생합성 경로의 수용성중간대사체인 phosphocholine 합성 및 저온스트레스 관련 등의 기능을 한다. 내습성 계통과 감수성 계통에서 동시에 발현이 증가한 유전자는 고온 등 환경스트레스로 인한 apoptosis와 관련된 유전자와 peroxidase와 관련있는 유전자로 확인되었고, 발현이 동시에 감소한 유전자는 nucleoside transporter인 CA02g16990로 확인되었으며, 나머지 선발 유전자는 유전자 발현이 확인되지 않았다. 내습성 및 감수성 계통간 습해 조건에서 발현에 차이를 보이는 유전자 구명을 기반으로 향후 불량환경에 대해 저항성을 보이는 계통 육성 및 관련 생리반응에 대한 다양한 연구가 필요하다.