알루미늄 축적 식물 메밀의 종합 발현 분석

[저자] Yokosho K, Yamaji N, Ma JF

[제목] Al 축적종, 일반 메밀의 Al 유도 유전자에 대한 전역 전사체 분석 (Fagopyrum esculentum몽치)

[간행물] Plant and Cell Physiology 55: 2077-2091 (2014)

[내용 소개] 메밀은 알루미늄(Al)에 대한 저항성이 높을 뿐만 아니라, 지상부에도 Al을 고농도로 축적할 수 있는 것으로 알려져 있습니다 현재까지 생리학적 분석을 통해 메밀은 Al에 반응하여 뿌리에서 옥살산염을 분비하고, Al은 공기 부분에 옥살산염과 복합체를 형성하여 액포에 격리된다는 사실이 밝혀졌습니다 많은 수송체가 이러한 옥살산염 분비 및 Al 축적 과정에 관여할 것으로 예상되지만 아직 확인된 것은 없습니다 메밀의 Al 내성 메커니즘을 규명하기 위해 차세대 서열분석기를 이용하여 RNA-seq을 수행하고, 뿌리와 잎에서 Al에 반응하는 유전자를 종합적으로 분석하였다 뿌리와 잎에서 생성된 콘티그의 총 수는 약 150,000개였으며, BLAST 검색을 수행한 결과 약 80,000개의 유전자에 주석을 달 수 있었습니다 Al에 대한 발현 반응을 비교한 결과, 20μM Al을 6시간 동안 처리한 뿌리에서 발현 수준이 5배 이상 증가한 유전자가 487개, 발현 수준이 5분의 1 이하로 감소한 유전자가 408개임을 확인했습니다 반면, 잎에서는 20μM Al을 24시간 처리했을 때 발현이 5배 이상 증가한 식물이 496개, 1/5 이하로 감소한 식물이 499개였다 이 중 뿌리와 잎 사이에 25번의 공통 증가가 있었고 20번의 공통 감소가 있었습니다 또한, 우리는 수송체 후보 유전자에 초점을 맞춰 벼와 애기장대에서 Al에 의해 유도되는 것으로 알려진 ABC 수송체 계열(FeSTAR1, FeSTAR2, FeALS1)과 MATE 계열(FeFRDL1, FeFRDL2)이 뿌리와 잎에서 발현이 유도되는 수송체 중 하나라는 사실을 발견했습니다 또한, FeIREG2는 주로 뿌리에서 발현되고 Al에 의해 유도되는 수송체인 것으로 밝혀졌다 반면, FeNRAMP1은 주로 잎에서 발현되고 Al에 의해 유도되는 수송체였다 이들 유전자의 발현 반응은 다른 식물의 발현 반응과 상당히 다르며 메밀 특유의 알루미늄 내성 메커니즘에 관여할 수 있습니다

(작성자:식물 스트레스 과학 그룹・마젠펑）