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Identification of stage-specific genes during soybean embryogenesis
Kim, Su-Jin 숙명여자대학교교육대학원원우회 2006 교육논총 Vol.17 No.-
콩(Glycine max)은 다량의 단백질과 지방을 함유하는 세계적인 주요 작물이다. 최근에는 아이소플라본, 레시틴, 단백질 저해제 등 콩의 많은 성분들이 성인병을 예방하고, 항암효과에 탁월하다는 보고와 함께 중요성이 더욱 인식되고 있다. 이번 연구에서, GeneFishingTM 방법을 이용하여 콩 종자의 발달 시기별, 유용유전자를 26개 cloning하였다. 그 중 Arabidopsis에서 putative receptor-like kinase를 encoding하고 있는 유전자와 homology가 높은 유전자(GmLRK)를 선택하여 더 연구하였다. 식물에서는 약 600개 정도의 receptor-like kinase가 cloning되었으며, receptor-like kinase는 식물 안에서 세포간 신호전달, 호르몬 신호전달, 식물의 발달 등 다양한 생물적 과정에서 중요한 역할을 한다. GmLRK 유전자는 콩의 여러 가지 조직 중에서 ovule이 포함되어 있는 꽃에서만 발현이 높게 되며, 콩의 발달 시기별로 유전자의 발현 pattern을 조사한 결과 embryo가 발달되는 초기 시기에서 발현이 높게 되다가 종실의 filling이 일어나는 시기부터 발현이 없는 것을 알 수 있었다. 이를 통해 receptor-like kinase를 encoding하고 있는 이 유전자가 콩의 발달 시기에서 초기에 요구되는 유전자인 것을 나타낼 수 있다. Arabidopsis의 유전자(AtLRK, At2g36570)도 발현 pattern을 조사했는데. 조직 별로 발현 pattern을 연구한 결과 뿌리와 silique을 제외한 잎, 줄기, 꽃에서는 모두 발현되는 것을 관찰 할 수 있었다. 다양한 식물 호르몬을 처리한 식물에서 발현을 조사한 결과, auxin, ACC, brassinolide를 처리한 식물에서 발현이 더 높은 것을 알 수 있었다. 이를 통해 AtLRK가 식물에서 이미 연구가 된 LRR-RLKs를 encoding하고 있는 유전자들처럼 식물의 성장이나 발달, 식물의 호르몬 신호전달에서 요구된다는 것을 제안할 수 있다. GeneFishingTM 방법과 PCR analysis를 통해 cloning한 kunitz trypsin inhibitor를 encoding하고 있는 GmSKTI와 thioredoxin(GmSTRX)을 cloning하였다. GmSKTI와 GmSTRX 유전자들도 콩의 발달 시기에서 초기에 더 발현이 되는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해 GmSKTI와 GmSTRX 유전지 역시 콩의 발달 시기에서 필요한 유전자임을 제안할 수 있다. 더불어 GmSKTI와 GmSTRX유전자가 항암 효과에 영향을 미칠 수 있는지 앞으로 연구해야 할 것이다 The proteins of soybean supply the nutrition for human and animal. In addition, the components of soybean such as isoflavone, and Bowman-Birk protease inhibitor are useful in the function of suppression of cancer. Stage-specific genes of soybean seeds were identified by modified differential display (DD)-RT-PCR method. A leucine-rich repeat receptor-like kinase (GmLRK) gene was cloned as a specific gene during of soybean seed development. The GmLRK gene is highly expressed in developing ovule and at the early stages of embryogenesis. To confirm these data, in situ hybridization was performed using soybean seeds of several at developmental stages. The GmLRK gene is highly expressed in flowers including ovule. These data suggest that GmLRK is required at early stage of soybean embryogenesis. GmLRK encodes a putative receptor-like kinases (RLKs) of the leucine-rich repeat (LRR) class and has high homology to AtLRK which encodes putative LRR-RLKs and is extensively expressed in leaf, stem. Thioredoxin (GmSTRX) and kunitz trypsin inhibitor (GmSKTI) were also cloned as DEGs stage-specific of soybean seed development. Their expression patterns suggest that thioredoxin and kunitz typsin inhibitor may be required during embryo development of soybean. Overall, these data indicate GmLRK, GmSTRX, and GmSKTI were required in soybean seeds development and especially GmSTRX and GmSKTI were expected to practical application as useful gene for human health among the soybean DEGs.
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