웅성불임성과 자가불화합성의 기작

소개글

웅성불임성과 자가불화합성의 기작에 대한 보고서 자료입니다.

목차

<서론> 불임성이란 무엇인가?

<본론> 1. 웅성불임의 정의
2. 웅성불임의 종류
3. 웅성불임에 대한 연구와 기작
4. 자가불화화합성의 정의
5. 자가불화합성의 종류
6. 자가불화합성의 연구와 기작

<결론> 웅성불임과 자가불화합성의 기작이 왜 중요한가?

본문내용

protein phosphatases의 inhibitor의 효과에 관한 것이었다. 이를 억제했더니 SI가 타파되더라는 결과이다.
결론적으로 SSI인 배추과의 SI를 확실히 이해하기 위해서는 화분에서의 S gene product를 확실히 동정하는 것과 SI의 rejection 현상 (화분생장 중지)을 일으키는 signal transduction pathway를 구성하는 모든 요소들을 다 알아내는 것이다.
다음, 배우자체 자가불화합성(GSI)의 연구동정을 보면, N. alata에서 1985년 호주의 Clarke 연구팀이 S genotype과 cosegregate되는 glycoprotein를 주두로부터 분리하여 그 이후 여러 가지과 작물에서 S-associated glycoprotein이 분리 동정되었다. 대부분의 경우 이 물질은 SI인 작물에서만 발견되었으나, 감자속과 Petunia의 경우에는 SC에서도 발견되었다. 이는 이 물질이 없으면 자동으로 SC가 된다는 것이 아님을 의미한다. S-allele의 특이성을 결정하는 기작은 이 glycoprotein의 구조적 차이만으로도 설명이 가능한지 궁금하다. GSI의 S gene이 첫 cloning 된 것은 N. alata (Anderson등, 1986, 호주의 Clarke팀)이다. N. alata로부터 얻어진 putative S gene clone을 S2 glycoprotein의 sequence와 homology를 비교해 봄으로서 이것이 바로 S2 gene임을 확인했다. N. alata S2 clone은 642 bp짜리 open reading frame를 갖고 있는데, 이는 24.8k Da의 단백질을 encode한다. 이 단백질은 22 aa의 putative signal peptide를 포함하고 있다.
이 유전자가 언제나 S locus와 같이 cosegregate하므로 서 거의 S gene임을 확신하게 되었다. 배추과의 S gene family하고는 달리 가지과의 S gene은 single copy로 존재한다.
Nicotiana의 S gene의 발현은 성숙된 화주에 국한되고, 이 유전자에 의해 생산되는 glycoprotein의 농도는 꽃의 발육에 따라 증가한다. 즉 이 식물이 SI를 갖추는 시기와 일치한다.
가지과의 S-glycoprotein이 존재하는 곳은 아주 국한되어 있는데, 오직 암술의 주두papillae에, transmitting tract tissue에 의해 분비되어 extracellular matrix에, 그리고 자방 내 태좌의 inner layer에만 있다. 화분관이 신장하는 곳마다 이 단백질이 있다. 즉 화분이 수분 과정 전체에서 자라 가는데 늘 암술의 S-glycoprotein와 직접적으로 접촉하게 된다. 최근에는 발육중인 화분에서도 이 S-gene의 발현되었다 (Dodds 등, 1993). 즉, postmeitotic anther에서 아주 소량의 S-alleles의 전사물(주두에서의 1/100 정도)이 검출되었다. 그러나
성숙 화분에서는 없었다. 그러나 성숙 화분의 내막(intine)에서는 S-protein이 존재했다.
이는 암술과 화분에 있는 S-관련 물질이 동일할 것이라는 가설에는 잘 부합되지만, SI 화분의 신장 중단 현상을 설명하기에는 어려움 점이 많다.
S-glycoprotein의 기능을 알아내는 것은 SI를 이해하는데 가장 요체이다. 가지과 식물의 S-glycoprotein이 S RNase라는 것을 알아낸 것은 참으로 SI 연구사상 중요한 일이었다.(McClure 등, 1989, 이 이후 여러 편이 논문이 발표됨) McClure등은 S-glycoprotein이 바로 S RNase라는 것을 발표한 이듬해(1990)에 SI인 수분의 경우 화분내의 rRNA가 degrade되는 것을 생체 실험 (in vivo)에서 관찰하였다. 이는 S RNase가 효소적인 작용을 통하여 SI 기능을 수행함을 확인한 것이다. 주두나 화주에서 분비된 S RNase가 화분내의 세포질로 uptake되고, 이 분자들이 화분 RNA의 translation(번역)을 억제한다. 특이한 것은 이들 S RNase는 절대 S-alleles 특이성이 없다. 즉 모든 화분의 rRNA를 다분해하였다.
결론적으로 GSI연구에 S RNase의 발견은 참으로 획기적인 것이었으나, S-alleles 특이성 문제는 꼭 해명되어야 한다.
이외에도 아직도 웅성불임과 자가불화합성에 대한 기작에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.
<결론> 웅성불임과 자가불화합성의 기작이 왜 중요한가?
지금까지 웅성불임과 자가불화합성의 정의, 종류, 기작에 대해 알아보았다. 인간은 아직도 유전자를 밝힐 수는 있지만 인위적으로 유전자를 만들어 내지는 못한다. 하지만 기존의 있던 유전자의 구조와 메커니즘을 파악하여 인위적으로 다른 개체에 주입할 수 있게 되었다. 이는 육종의 발달에 큰 기여를 하였다. 특히 경제적인 채종을 위해서 육종가들은 끈임 없이 웅성불임과 자가불화합성을 가지는 개체를 찾고 있다.
하지만 인류가 유용하게 이용하는 작물에서 웅성불임과 자가불화합성의 개체를 찾는 일은 쉬운 일이 아니다. 그래서 불임성에 대한 메커니즘을 아는 것이 매우 중요한 것이다. 동물의 경우, 호르몬 생성을 방해한다거나 인위적인 방법으로 불임성을 만들 수 있다는 것은 모두들 알고 있다. 식물의 경우에도 인위적으로 제웅을 해서 불임을 만들 수 있지만, 일부 종류에 국한되어 있고 인력이 많이 소모되어 어렵다.
<참고자료>
育種學特論 著者 張權烈 (1989, 향문사)
Christey, M.C., C.A. Makaroff, and E. D. Earle. 1991.
Franklin, FCH., MJ. Lawrence, and VE. Franklin-Tong. 1995. Cell and Molecular Biology of
Self-incompatibility in Flowering Plants. International Review of Cytology 158:1-64.
사이트주소 : http://plantbreeding.new21.net/pds/lecture/lecture.htm

키워드

웅성불임,   자가불화합성,   MS,   SI