전사체 기반 아리사에마 에루베센스 사이클로펩타이드 B 합성 조절 관련 유전자 발굴

ZHOU Qingsu ,  

HUANG Yishu ,  

WANG Xiuwen ,  

XU Jiao ,  

OU Xiaohong ,  

HE Hua ,  

JIANG Weike ,  

ZHOU Tao ,  

摘要

아리사에마 에루베센스(太子参)의 사이클로펩타이드 B(HB) 생합성은 다양한 역경 스트레스에 의해 조절된다. HB 합성의 전사 조절 메커니즘을 해석하는 것은 HB 함량이 높은 아리사에마 에루베센스 품종의 목표 육성에 중요한 지침이 된다. 방법: 아리사에마 에루베센스의 다양한 조직 전사체 데이터를 바탕으로 퍼지 c-평균 군집화(Mfuzz) 시간 시퀀스 군집화, 전사인자 가족 예측 및 상관관계 분석을 통해 덩이뿌리 체관 부위에서 특이적으로 상향 조절되고 고발현된 전사인자를 선별하였으며; 실시간 형광 정량 중합효소 연쇄 반응(Real-time PCR) 기술로 ABA(아브시스산) 유도하에서 후보 전사인자의 발현 패턴을 분석하고, 이중 루시퍼레이스 리포터 실험으로 HB 전구체 유전자에 대한 조절 작용을 확인하였다. 결과: 함량 분석 결과 HB는 아리사에마 에루베센스 덩이뿌리 체관 부위에서 가장 높게 검출되었으며(34 μg·g^-1 신선중량), 전사체 분석을 통해 총 15,868개의 상향 발현 차등 유전자가 확인되었고, 그 중 4,375개는 체관 특이적 상향 유전자였다. 여기서 체관에서 고발현된 25개의 전사인자를 선별하였다. 상관관계 분석에서 WRKY70 전사인자의 발현 수준은 HB 함량 및 전구체 유전자 prePhHB와 PhPOP1의 발현과 양의 상관관계를 나타냈으며, ABA 유도 후 유의미하게 상향 조절되었다. 이중 루시퍼레이스 실험에서 WRKY70이 prePhHB 프로모터(Pro-prePhHB)의 전사 활성화를 촉진함을 입증하였다. 결론: HB는 주로 아리사에마 에루베센스 덩이뿌리 체관 부위에 축적되며, WRKY70은 prePhHB 유전자 프로모터 활성을 직접 활성화하여 HB 생합성을 정향성으로 조절한다. 이 연구는 HB 합성 조절에서 WRKY70의 핵심 역할을 명확히 하였으며, HB 생합성의 분자적 조절 메커니즘을 심층적으로 해석하는 데 주요 이론적 기반을 제공한다.

关键词

아리사에마 에루베센스; 사이클로펩타이드 B; 전사체; 전사인자; 유전자 조절

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