주요 비생물적 스트레스 중 하나인 저온 스트레스는 식물 생장을 심각하게 저해하고 작물의 수확량과 품질에 부정적인 영향을 미칩니다. 5-아미노레불린산(ALA)은 동물과 식물에 널리 존재하는 생장 조절제입니다. 높은 효능, 무독성, 그리고 쉬운 분해성으로 인해 식물의 내한성 향상에 널리 사용됩니다.
그러나 ALA 관련 최근 연구는 대부분 네트워크 종말점 조절에 집중되어 있습니다. 식물의 초기 저온 내성에서 ALA 작용의 구체적인 분자 기전은 아직 명확하지 않으며, 과학자들의 추가 연구가 필요합니다.
2024년 1월, 노스웨스턴 대학교 농업 및 임업학과의 후샤오후이 연구팀이 "5-아미노레불린산은 토마토의 SlMYB4/SlMYB88-SlGSTU43 반응성 산소종 소거 모듈을 조절하여 저온 내성을 향상시킨다"라는 제목의 연구 논문을 Horticultural Research에서 발표했습니다.
본 연구에서는 토마토(Solanum lycopersicum L.)에서 글루타티온 S-전이효소 유전자인 SlGSTU43을 확인했습니다. 연구 결과, ALA는 저온 스트레스 하에서 SlGSTU43의 발현을 강력하게 유도하는 것으로 나타났습니다. SlGSTU43을 과발현하는 형질전환 토마토 계통은 활성산소 소거능이 유의미하게 증가하였고 저온 스트레스에 대한 유의미한 저항성을 보인 반면, SlGSTU43 돌연변이 계통은 저온 스트레스에 민감했습니다.
또한, 연구 결과는 ALA가 돌연변이 균주의 저온 스트레스 내성을 증가시키지 않는다는 것을 보여주었습니다. 따라서 본 연구는 SlGSTU43이 ALA에 의한 토마토의 저온 내성 향상 과정에서 중요한 유전자임을 시사합니다(그림 1).
또한, 본 연구는 EMSA, Y1H, LUC 및 ChIP-qPCR 검출을 통해 SlMYB4와 SlMYB88이 SlGSTU43 프로모터에 결합하여 SlGSTU43의 발현을 조절할 수 있음을 확인했습니다. 추가 실험 결과, SlMYB4와 SlMYB88은 토마토의 저온 스트레스 내성을 증가시키고 SlGSTU43의 발현을 긍정적으로 조절함으로써 ALC 과정에도 관여함을 보여주었습니다(그림 2). 이러한 결과는 ALA가 토마토의 저온 스트레스 내성을 향상시키는 기전에 대한 새로운 통찰을 제공합니다.
추가 정보: Zhengda Zhang 외, 5-아미노레불린산은 토마토의 활성산소 제거를 위한 SlMYB4/SlMYB88-SlGSTU43 모듈을 조절하여 저온 내성을 향상시킨다, Horticulture Research (2024). DOI: 10.1093/hour/uhae026
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게시 시간: 2024년 7월 22일