사과 C2H2

원예연구 8권, 논문번호: 159(2021) 이 기사 인용

1986년 액세스

22 인용

1 알트메트릭

측정항목 세부정보

자스몬산(JA)은 잎 노화를 조절하는 데 중요한 역할을 합니다. 그러나 사과(Malus Domestica)의 잎 노화의 분자 메커니즘은 아직 파악하기 어렵습니다. 본 연구에서는 사과에 함유된 C2H2형 징크핑거 전사인자(TF)인 MdZAT10이 잎 노화를 현저히 촉진시키고 노화 관련 유전자의 발현을 증가시킨다는 사실을 발견했습니다. MdZAT10이 잎 노화를 촉진하는 방법을 알아보기 위해 액체 크로마토그래피/질량 분석법 스크리닝을 수행했습니다. 우리는 MdABI5가 MdZAT10과 물리적으로 상호 작용한다는 것을 발견했습니다. 잎 노화의 중요한 양성 조절자인 MdABI5는 사과의 잎 노화를 상당히 가속화했습니다. MdZAT10은 MdNYC1 및 MdNYE1에 대한 MdABI5의 전사 활성을 향상시켜 잎 노화를 가속화하는 것으로 밝혀졌습니다. 또한, 우리는 MdZAT10 발현이 JA에 의한 잎 노화를 가속화시키는 메틸 자스모네이트(MeJA)에 의해 유도된다는 것을 발견했습니다. 우리는 또한 JA 반응 단백질 MdBT2가 MdZAT10과 직접 상호 작용하고 유비퀴틴화 및 분해를 통해 단백질 안정성을 감소시켜 MdZAT10 매개 잎 노화를 지연시키는 것을 발견했습니다. 종합하면, 우리의 결과는 MdZAT10이 사과에서 JA에 의한 잎 노화를 적극적으로 조절하는 메커니즘에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.

잎 발달의 마지막 단계인 식물 잎의 노화에는 세포 내 소기관의 분해와 영양분과 에너지를 새로 발달하는 조직이나 저장 기관으로 재배치하기 위한 거대분자의 가수분해를 비롯한 일련의 생리학적, 생화학적 변화가 수반됩니다1. 농업에서 주요 수확량 손실을 방지하기 위해 식물이 노화 과정을 어떻게 조절하는지 이해하는 것이 중요합니다. 잎 노화 과정은 어둠, 가뭄, 병원체 공격 등 불리한 환경 단서와 나이, 발달 단계, 식물 호르몬과 같은 내인성 요인에 의해 촉발되고 촉진될 수 있습니다. 잎 노화는 광합성 능력을 억제하여 작물 품질과 수확량을 감소시킵니다7,8. 따라서 잎 노화를 지연시키는 것은 잠재적인 경제적 이익을 제공합니다7.

식물 호르몬은 잎의 노화 시기에 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다. 아브시스산(ABA), 자스몬산, 에틸렌(ET) 및 살리실산(SA)과 같은 호르몬은 잎 노화 과정을 가속화하는 반면, 옥신, 사이토키닌(CKs) 및 지베렐산(GA)은 잎 노화를 지연시킵니다9. JA는 식물계 어디에나 존재하는 지질 유래 식물호르몬으로 뿌리 성장, 잎 노화, 상처 및 병원체에 대한 반응 등 식물의 여러 생리학적 과정을 조절하는 데 필수적인 역할을 합니다. Arabidopsis에서는 내인성 JA 함량이 비노화 잎보다 노화 잎에서 더 높습니다14. 이러한 증가된 JA 함량과 일치하여 LIPOXYGENASE 1/3/4(LOX1/3/4) 및 ALLENE OXIDE CYCLASE 1(AOC1)과 같은 JA 생합성 경로에 관련된 여러 유전자도 잎 노화 동안 현저하게 상향 조절됩니다. JA에 반응하여 JASMONATE ZIM-DOMAIN(JAZ) 단백질은 SCFCOI1 복합체의 구성 요소인 CORONATINE INSENSITIVE1(COI1)과 상호 작용합니다. 그런 다음 JAZ 단백질은 26S 프로테아좀에 의해 분해되어 bHLH 전사 인자 MYC216,17과 같은 하류 JA 반응 유전자를 방출합니다. MYC2는 SENESCENCE-ASSOCIATED GENE 29(SAG29)의 발현을 직접 활성화하여 JA 유발 잎 노화를 적극적으로 조절하며, MYC2는 잎 노화를 길항적으로 조절하는 bHLH 하위 그룹 IIId TF bHLH03, 13, 14 및 17과 상호 작용합니다.

다수의 유전 및 전사체 연구에 따르면 TF가 잎 노화 과정을 조절하는 것으로 나타났습니다. 일부 TF는 잎 노화 조절 네트워크에서 중요한 역할을 합니다. 이러한 TF에는 bHLH, NAC, MYB, WRKY, bZIP, C2H2 유형 아연 핑거 및 AP2/EREBP 제품군의 구성원이 포함됩니다. C2H2형 징크핑거 단백질(ZFP)은 식물의 대규모 전사 조절자 계열입니다21. 다양한 C2H2형 징크핑거 TF는 식물 발달 및 스트레스 반응에 관여하는 것으로 알려져 있습니다. 대부분의 ZFP에는 고도로 보존된 QALGGH 모티프가 1~4개 포함되어 있습니다. 또한, 몇몇 ZFP에는 전사 억제인자로 기능하는 C 말단 ERF 관련 양친매성 억제(EAR) 모티프가 포함되어 있습니다. C2H2 유형 징크 핑거 TF 계열의 여러 구성원은 자연 잎 노화 동안 상향 또는 하향 조절되는 것으로 밝혀졌으며19, 이는 C2H2 유형 징크 핑거 TF가 잎 노화에 참여할 수 있음을 나타냅니다. C2H2형 징크핑거 TF인 Arabidopsis 징크핑거 단백질 2(AZF2)는 연령에 의해 유발되는 잎 노화를 적극적으로 조절합니다.