현사시나무에서 MYB148 돌연변이체의 염 스트레스 반응 분석

박수진1, 장현아1, 김소연1, 최현모1, 최영임1, 손미영1*

(1국립산림과학원 임목자원연구과)

Analysis of salinity stress response in pagmyb148 mutant poplars by CRISPR/Cas9 genome editing

Su Jin Park1, Hyun-A Jang1, So Yeon Kim1, Hyunmo Choi1, Yeong-Im Choi1, Mi Young Son1*

(1Forest Bioresources Department, National Institute of Forest Science)

요약: R2R3 DNA-binding domain을 갖는 MYB 전사인자는 다양한 식물 종 간에 걸쳐 잘 보존된 전사인자의 하나로, 식물의 생장, 발달 및 스트레스 반응 조절에 관여하는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 현사시나무(Populus alba × P. glandulosa)에서 MYB148 유전자를 표적으로 CRISPR/Cas9 유전자 가위를 사용하여 돌연변이체를 제작, 선별하여 환경 스트레스에 대한 반응을 조사하였다. 돌연변이체 선별은 서열분석을 통해 표적부위에 변이가 일어나 유전자 발현이 감소하고 야생형과 다른 단백질이 만들어지는 개체로 선발하였다. 또한, 야생형 개체에서 조건에 따른 유전자 발현 분석 결과 MYB148 유전자는 염, 건조 스트레스 조건에서 발현이 증가하였다. 스트레스 내성과 관련이 있는지 확인하기 위해 선발된 교정체를 대상으로 염과 건조 스트레스를 처리한 결과, MYB148 교정체는 야생형 대비 건조 스트레스 처리에서는 표현형에 차이가 없었으나, 염 스트레스에 민감한 표현형을 보였다. 염 스트레스 처리 후 클로로필 농도 및 염 스트레스 관련 유전자 발현, ion leakage, 과산화수소 농도, 항산화효소 활성 등의 스트레스 지표도 표현형과 유사한 경향을 보였다. 따라서 MYB148 유전자는 현사시나무에서 염 스트레스 저항성 조절에 관여한다고 판단된다.

Abstract: MYB transcription factors containing an R2R3 DNA-binding domain are involved in the regulation of various physiological processes, such as responses to abiotic stresses, including salt stress. In this study, we aimed to identify the correlation between the transcription factor MYB148 and stress responses in the hybrid poplar (Populus alba × P. glandulosa). We induced a mutation in the PagMYB148 gene using CRISPR/Cas9-mediated editing, which induced a suppressed expression of PagMYB148 than that in the wild-type. Although salt and drought treatments enhance the expression of the PagMYB148, the pagmyb148-transgenic plants only exhibited more sensitive phenotypes than the wild-type under salt stress. After exposure to the salinity stress, the chlorophyll content was lower in pagmyb148-transgenic plants than in wild-type plants, whereas, the expression of genes involved in the salt stress response and ion leakage from cells were higher in pagmyb148-transgenic plants than in the wild-type. After salt treatment, pagmyb148-transgenic plants exhibited an increased level of H2O2 but reduced activity of antioxidant enzymes. Therefore, the MYB148 transcription factor is involved in the regulation of salt stress resistance in hybrid poplar trees.

사사: 본 연구는 국립산림과학원 일반연구사업(FG0702-2023-01-2023)의 지원에 의해 이루어진 것임.