현사시나무에서 스트레스 내성과 가지 분화를 조절하는

AN1/A20 패밀리 유전자의 특성 구명

박수진1*, 배은경1, 장현아1, 최영임1

(1국립산림과학원 산림유전자원부 산림생명공학연구과)

Characterization of AN111 gene associated with drought stress resistance and shoot branching in hybrid poplar (Populus alba × P. glandulosa)

Su-Jin Park1, Eun-kyung Bae1, Hyun A Jang1, Young-Im Choi1,

(1Department of Forest Resources, National Institute of Forest Science, Suwon 16631, Rupublic of Korea)

요약: 기후 변화에 따른 생물학적 또는 비생물학적 스트레스의 증가는 산림의 지속 가능한 생산성에 영향을 주고 있다. 이처럼 외부적 요인으로부터 산림을 구성하는 임목의 생장을 유지하고 이용성이 높은 임목을 개량하기 위한 전통적 또는 생명공학적 기술들이 이용되고 있다. 본 연구에서는 임목의 생육에 영향을 주는 주요 인자로서 건조 및 염과 같은 비생물적 스트레스에 내성을 가진 임목을 개발하고자 하였다. 이를 위해 식물에서 스트레스 저항성에 관여하는 것으로 알려진 AN1/A20 도메인을 갖는 패밀리 유전자 중 건조와 염 스트레스 처리 시 발현이 크게 변하는 유전자 AN111을 분리하고 특성을 규명하였다. 그리고 RNA 간섭 방법으로 제작한 형질전환체는 건조 스트레스에 대한 내성을 나타내었다. 또한, 토양에서 생장한 AN111 발현억제 형질전환 현사시나무는 대조구에 비해 수고 생장이 저해되는 반면, 줄기 및 가지 수가 증가하는 특성을 보였다. 가지 분화를 조절하는 cytokinin 신호전달에 관련된 유전자들의 발현을 조사한 결과, AN111 발현이 억제된 식물체에서 대조구에 비해 증가하였다. 이러한 결과들은 AN111이 가지 분화 관련 호르몬 신호전달과 건조 스트레스 반응 조절 양쪽에서 중요한 기능을 수행할 것이라고 판단된다.

Abstract: Enhancing stress-resistance of plants will promote their adaptation under extreme conditions and rapid environmental changes due to global warming. In this study, we focused on family genes that encode proteins containing AN1 and A20 zinc-finger domain at its N- and C-terminus, respectively. Especially, we identified characteristics of a novel gene AN111 from hybrid poplar (Populus alba × P. glandulosa) in response to salt and drought stress. As a result, knockdown (RNAi) transgenic poplar plants exhibited tolerance to drought stress, while wild type plants withered. The RNAi lines grown in soil showed an increased number of lateral branches and reduced shoot height compared to the wild type plants. Moreover, the RNAi lines exhibited increased expression of genes involved in cytokinin signaling. Taken together, these results indicate that AN111 is important to regulate drought stress response and hormone signaling related to shoot branching.

사사: 본 연구는 2021년도 국립산림과학원 석박사연구원의 지원에 의해 이루어진 것임