1 식물은 해충에 의한 섭식 피해를 어떻게 감지합니까? - 해충 인식의 분자 메커니즘
식물은 초식성 곤충을 인식할 때 '섭식 피해 및 손상''과 '피해를 일으키는 곤충 종''을 구별하는 것으로 생각되며 이 메커니즘은 흥미로운 주제입니다 현재까지 곤충의 타액(역류액)에 함유된 성분의 중요성이 보고되었으며, 벼에 피해를 주는 곤충의 타액에 함유된 성분에도 주목하여 곤충 인식 메커니즘에 대한 분석을 진행하고 있습니다 지금까지 우리는 섭식 손상 중에 특히 발생하는 타액과 식물 유래 단편에 포함된 여러 분자가 인식에 중요한 역할을 한다는 것을 발견했으며, 또한 식물이 이러한 여러 분자를 동시에 인식하여 곤충에 대한 강력한 방어 반응을 유도할 수 있다는 것도 발견했습니다
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1-1: 벼에 피해를 주는 해충의 타액성분(역류액)에 의한 방어반응 유도
1-2: 섭식 피해 시 벼 자체 손상 시 생성된 내인성 펩타이드에 의한 방어 반응 활성화
1-3: 벼는 갈색멸구 단물에 포함된 미생물을 인식하고 방어반응을 유도합니다
1-4: 농작물 해충 모니터링을 위한 분자 시스템의 일부
2 해충에 대한 식물의 다양한 방어 전략 이해
식물은 초식성 곤충과 싸울 때 저항성을 나타내기 위해 2차 대사산물 및 휘발성 물질과 같은 다양한 분자를 사용합니다 감염된 벼의 대사체 분석을 통해 저항성에 기여하는 2차 대사산물인 페놀아미드를 발견하고 생합성에 관여하는 유전자를 확인했습니다 또한, 섭식 피해 시 방출되는 휘발성 물질은 피해 곤충의 천적을 유인하는데 관여하는 것으로 알려져 있으며, 피해 벼에서 방출되는 휘발성 물질에 대한 종합적인 분석을 진행하고 있습니다 2차 대사산물과 휘발성 물질을 종합적으로 분석한 결과, 먹이로 삼는 곤충종에 따라 방어 반응의 강도와 패턴이 다른 것으로 나타났다 또한, 최근 해충에 대한 물리적 장벽 역할을 하는 식물 구조에 대한 카 심바 슬롯를 진행하고 있으며, 벼잎 표층의 미세한 바늘 모양 돌기가 메뚜기 등 해충의 섭식 피해를 억제하기 위한 방어 전략으로 활용된다는 사실을 발견했습니다
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2-1: 해충 피해 시 벼에 축적된 2차 대사산물 종합 분석
2-2: 해충 피해 시 벼에서 방출되는 휘발성 물질 분석
2-3: 해충 피해를 억제하는 잎 표면층의 미세구조 발견
3 방어 및 환경 반응을 제어하는 세포내 신호 전달 메커니즘
식물이 초식성 곤충을 인식한 후 일련의 방어 반응을 유도하려면 적절하게 조절된 세포 내 신호 전달 시스템이 필요하지만 복잡한 신호 제어 메커니즘은 아직 대부분 알려지지 않은 상태로 남아 있습니다 우리 카 심바 슬롯실에서는 방어반응을 조절하는 식물호르몬으로 자스몬산과 관련물질, 에틸렌을 주로 분석하고 있습니다 또한, 방어반응에 관여하는 2차대사산물 생성을 조절하는 핵심요소인 전사인자를 규명하는 것을 목표로 카 심바 슬롯를 진행하고 있습니다
실제 외부 환경에서 식물은 해충으로부터 보호하는 동시에 비생물적 스트레스와 물 손상 및 가뭄과 같은 환경 변화에 노출됩니다 식물이 동시에 직면하는 다양한 스트레스에 적응하기 위해 어떻게 세포 내 신호 전달을 제어하고 환경에 반응하는지 설명합니다
(a) 초식성 곤충에 의한 섭식 피해는 자스몬산(JA)의 축적을 유도하고 추가로 자스몬산 이소류신(JA-Ile)을 생성합니다 Isoleucine jasmonate는 JAZ 억제 단백질의 COI1 매개 분해를 조절합니다 JAZ 억제인자의 분해로 인한 전사 조절의 변화는 초식 곤충에 대한 방어 반응의 활성화를 유도합니다 (b) 벼에 피해를 주는 초식곤충인 후타오비코야가 나방(Naranga aenescens Moore) (나비목: 녹투과)
3-1: 옥시리핀에 의한 벼 사료 피해 반응 제어 메커니즘 분석
3-2: 쌀의 휘발성 물질 생산 조절에서 에틸렌의 역할
3-3: 섭식 손상과 주야간으로 인한 쌀의 휘발성 물질 생산의 다양한 제어 및 옥시리핀의 역할
3-4: 쌀 피토알렉신 생산에서 JA 전구체 OPDA의 역할 분석
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위의 카 심바 슬롯 외에도 식물-곤충 상호 작용 그룹은 식물의 곤충 저항성과 관련된 새로운 요인과 유전자뿐만 아니라 작물의 곤충 저항성을 향상시키는 새로운 접근 방식도 탐구하고 있습니다 식물-곤충 상호작용 외에도 식물-미생물 상호작용, 식물 면역, 환경 스트레스 반응, 성장 조절 등 카 심바 슬롯 과정에서 발생하는 관련 분야 카 심바 슬롯에도 도전하고 있습니다