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Ochrobactrum anthropi JW-2의 paraquat 내성에 관한 특성
원성혜,이병현,조진기 한국산업미생물학회 2000 한국미생물·생명공학회지 Vol.28 No.1
토양으로부터 비선택성 제초제인 paraquat에 내성을 가지는 미생물 JW-2를 분리하였고, 형태학적, 생리 생화학적 및 세포지방산 조성 등을 조사한 결과 분리균주 JW-2는 Ochrobactrum panthrop로 동정되었으며 최종적으로 Ochrobactrum anthropi JW-2로 명명하였다. Paraquat에 대한 내성을 대조균인 Escherichia coli JM105와 비교하였을 때 paraquat 100 mM에서 E. coli JM105는 전혀 성장하지 못하였으나, O. anthropi는 araquat 무첨가구와 비교하였을 때 약 70% 까지 성장하였다. Paraquat 처리시 대조균인 E. coli JM105는 superoxide dismutase (SOD)의 활성이 증가하였으나 O. anthropi는 SOD 활성의 변화가 없었다. O. anthropi는 Paraquat과 같은 redox-cycling compound인 plumbagin과 menadione을 처리하였을 때 plumbagin과 menadione에 대해서는 전혀 내성을 가지지 못하였다. Paraquat 이외의 다른 농약류에 대해서도 내성을 가지지 못하였다. 이러한 결과로 보았을 때 O. anthropi가 paraquat에 대하여 내성을 가지는 것은 세포막 단백질의 작용에 의해 paraquat이 세포내로 유입되는 것을 선택적으로 막거나, 세포내로 유입된 paraquat을 세포외로 능동적으로 배출하는 작용에 의한 것으로 추정되었다. The bacterial strain JW-2 which conferred resistance against paraquat (1.1'-dimethyl-4,4'-bipyidinium dichloride) was isolated from soil. The strain was identified as an Ochrobactrum anthropi based on its morphological, physiological, biological and fatty acid composition, and was designated as Ochrobactrum anthropi JW-2. We compared paraquat resistance of O. anthropi JW-2 with Escherichia coli JM105. In the presence of 100 mM paraquat, E. coli JM105 was not grown whereas the growth rate of O. anthropi was about 70% of control. We compared the sensitivity of O. anthropi JW-2 and E. coli JM105 to redox-cycling compounds such as paraquat, plumbagin or menadione, which are known to exacerbate superoxide generation. O. anthropi JW-2 did not show cross-resistance to plumbagin or menadione. Superoxide dismutase activity was increased in paraquat-treated E. coli JM105 while it was not increased in O. anthropi JM-2. These results suggest that the mechanism of paraquat resistance in O. anthropi JW-2 is probably due to selectively decreased permeability toward paraquat by membrane protein.
내염성 cyanobacteria로 부터 danK heat shock protein 유전자의 cloning 및 특성 해명
원성혜,윤병욱,김학윤,이병현,Teruhiro Takabe 한국생명과학회 2001 생명과학회지 Vol.11 No.5
내염성의 광합성 cyanobateria 인 Aphanothece halophytica로 부터 molecular chaperone으로 가능하는 HSP70 homolog인 dnaK2 유전자를 cloning 하였다. 이 danK2 유전자는 616개의 아미노산으로 구성되었으며 추정되는 분자량 68 kDa 의 단백질을 code하고 있었다. 아미노산 서열로부터 추정되는 DnaK2 단백질의 구조를 분석하여 본 결과, 다른 원핵생물의 DanK2 단백질들이 공통적으로 갖는 특성인 N-terminal ATPase domain과 C-terminal의 peptide-binding domain이 잘 보존되어 있었으며, 다른 HSP70/DanK 단백질들과의 높은은 상동성을 나타내었다. 한편 danK2 유전자는 생장온도인 28$^{\circ}C$에서 낮은 수준으로 구성적으로 발현하였으며 heat stress에 의해 그 발현량이 급격히 증가하였다. 또한 A. halophytica를 고농도의 염 스트레스로 처리한 결과, heat stress가 없음에도 불구하고 그 발현량이 급격히 증가하였다. 이러한 결과들은 DnaK 단백질의 고온 또는 염 스트레스에 따른 세포의 손상을 보호하기 위하여 중요한 기능을 담당하고 있기 때문에 추정된다. A gene, dnaK2, encoding a distinct member of the HSP70 family of molecular chaperones is isolated from the halotolerant cyanobactrium Aphanothece halophytica. The dnak2 gene encodes a molecular wight of 68 kDa polypeptide with predicted 616 amino acid residues. The DnaK2 protein has a structural characteristic of bacterial DnaK homologues and shows high similarity to other HSP70/Dank proteins. The danK2 transcripts are hardly detectable at 28$^{\circ}C$ and strongly induced upon heat stress. It is also found that dnaK2 transcript is increased by high-salinity stress even in the absence of heat stress. These results suggest that the DnaK2 protein plays an important role in protecting A. halophytica against damage caused by salt stress at well as heat stress.
Alfalfa (Medicago sativa L.)의 하배축 (hypocotyl)으로부터 다량의 이차체세포배 발생과 식물체 재분화
원성혜,이병현,김기용,이효신,김미혜,이현정,조진기 한국초지조사료학회 1999 한국초지조사료학회 학술대회논문집 Vol.1999 No.6
알팔파의 하배축 (hypocotyl)으로부터 캘러스 유도 및 식물체 재분화를 위하여 2,4-D와 kinetin이 조합 처리된 MS배지에 조직을 치상하였을 때 4주 후 캘러스가 유도되었으며, 2,4-D 4 mg/l와 kinetin 0.1 mg/l 그리고 2,4-D 4 mg/l와 kinetin 0.5mg/l 조합에서 체세포배가 형성되었다 성숙한 체세포배를 MS기본배지로 계대배양하였을때 정상적인 식물체로 재분화 하였다. 이
벼 엽록체 small HSP의 과발현에 의한 형질전환 식물체의 내열성 증가
원성혜,조진기,이병헌 한국생명과학회 2003 생명과학회지 Vol.13 No.1
엽록체 small HSP의 기능을 조사하기 위하여 벼로부터 분리한 엽록체 small HSP를 구성적으로 발현하는 형질전환 식물체를 제작하였다. 먼저 고온 스트레스 조건하에서의 형질전환 식물체의 내열성을 chlorophyll 형광으로 측정하여 분석하였다. Leaf disc를 고온 스트레스 조건에서 5분간 처리한 후, 광화학계 II의 불활성화를 나타내는 Fo 값과 증가치를 조사하였다. 형질전환 식물체는 고온 스트레스 하에서의 Fo 값의 증가가 현저하게 감소하였다. 또한 무균적으로 Petri dish에서 재배한 유식물체를 치사온도인 $52^{\circ}C$에서 45분간 처리한 후, $20^{\circ}C$ 에서 계속적으로 배양하였을 때, wild-type 식물체는 전부 고사하였으나, 형질전환 식물체의 약 80%는 정상적으로 생존하였다. 또한 과발현된 Oshsp26 단백질의 축적량이 많을수록 내열성의 정도도 증가하였다. 이러한 결과는 엽록체 small HSP가 고온 스트레스 하에서 광합성기구를 보호함으로서 식물체의 내열성을 증가시키는데 있어서 중요한 기능을 담당하고 있음을 나타낸다. To investigate the function of chloroplast small heat shock protein (HSP), transgenic tobacco plants (Nicotiana tabacum L, cv. SR-1) that constitutively overexpress the rice chloroplast small HSP (Oshsp26) were generated. Effects of constitutive expression of the Oshsp26 on thermotolerance were investigated with the chlorophyll fluorescence. After 5-min incubation of leaf discs at high temperatures, an increase in the Fo level, indication of separation of LHCII from PSII, was mitigated by constitutive expression of the chloroplast small HSP When tobacco plantlets grown in Petri dishes were incubated at $20^{\circ}C$ for 45 min and subsequently incubated at $20^{\circ}C$ leaf color of wild-type plant became gradually white and all plantlets were finally died. Under the conditions in which all the wild-type plants died, more than 80% of the transformants remained green and survived. It was also found that the levels of Oshsp26 protein accumulated in transgenic plants were correlated with the degree of thermotolerance. These results suggest that the chloroplast small HSP plays an important role in protecting photosynthetic machinery, as a results, increases thermotolerance of whole plant during heat stress.