저온 스트레스는 주요 비생물적 스트레스 요인 중 하나로, 식물 생장을 심각하게 저해하고 작물의 수확량과 품질에 부정적인 영향을 미칩니다. 5-아미노레불린산(ALA)은 동식물에 널리 존재하는 생장 조절 물질입니다. 높은 효능, 무독성, 그리고 쉬운 분해 특성으로 인해 식물의 내한성 증진 과정에 널리 사용되고 있습니다.
그러나 현재 ALA 관련 연구는 대부분 네트워크 종단점 조절에 초점을 맞추고 있다. 식물의 초기 내한성에서 ALA 작용의 구체적인 분자 메커니즘은 아직 명확히 밝혀지지 않았으며, 과학자들의 추가 연구가 필요하다.
2024년 1월, 원예연구(Horticultural Research)에 노스웨스턴 대학교 농림학과 후샤오후이(Hu Xiaohui) 연구팀이 발표한 "5-아미노레불린산은 토마토의 SlMYB4/SlMYB88-SlGSTU43 활성산소 제거 모듈 조절을 통해 내한성을 향상시킨다"라는 제목의 연구 논문이 게재되었습니다.
본 연구에서는 토마토(Solanum lycopersicum L.)에서 글루타티온 S-트랜스퍼라제 유전자 SlGSTU43을 동정하였다. 연구 결과, 알파리놀렌산(ALA)은 저온 스트레스 조건에서 SlGSTU43의 발현을 강력하게 유도하는 것으로 나타났다. SlGSTU43을 과발현하는 형질전환 토마토 계통은 활성산소 제거 능력이 현저히 증가하였고 저온 스트레스에 대한 저항성이 크게 향상된 반면, SlGSTU43 돌연변이 계통은 저온 스트레스에 민감하였다.
또한, 연구 결과에 따르면 ALA는 돌연변이 균주의 저온 스트레스 내성을 증가시키지 않는 것으로 나타났습니다. 따라서 본 연구는 SlGSTU43이 ALA에 의한 토마토의 내한성 향상 과정에서 중요한 유전자임을 시사합니다(그림 1).
또한, 본 연구는 EMSA, Y1H, LUC 및 ChIP-qPCR 분석을 통해 SlMYB4와 SlMYB88이 SlGSTU43 프로모터에 결합하여 SlGSTU43의 발현을 조절함을 확인하였다. 추가 실험을 통해 SlMYB4와 SlMYB88이 토마토의 저온 스트레스 내성을 증가시키고 SlGSTU43의 발현을 양성적으로 조절함으로써 ALA 처리 과정에도 관여함을 보여주었다(그림 2). 이러한 결과는 ALA가 토마토의 저온 스트레스 내성을 향상시키는 기전에 대한 새로운 통찰력을 제공한다.
추가 정보: Zhengda Zhang 외, 5-아미노레불린산은 토마토에서 활성산소 제거를 위한 SlMYB4/SlMYB88-SlGSTU43 모듈 조절을 통해 내한성을 향상시킨다, 원예연구(2024). DOI: 10.1093/hour/uhae026
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게시 시간: 2024년 7월 22일