초주일 리듬 기반 식물의 신규 뿌리 재생 촉진 방법

Abstract

초주일 리듬(UR)은 24시간 미만의 주기로 순환한다. 그러나 이러한 리듬의 조절과 기능은 명확하지 않다. 본 발명자들은 절제된 애기장대(Arabidopsis) 잎에서 ~3시간 기간 일주기(circadian)-독립적 UR을 확인하였다. 유전자 발현 및 기능적 분석은 UR이 신규 뿌리 재생(de novo root regeneration; DNRR)의 양성 조절인자임을 시사한다. UR을 나타내는 식물호르몬(phytohormone)- 및 DNRR-연결 유전자를 포함하는 4,073개 유전자를 전사체(transcriptomic) 분석으로 밝혀냈다. 본 발명자들은 돌연변이 탐색(forward genetic screen)을 이용하여 rou(regulator of ultradian rhythm) 변이체들을 동정하고, EAR1(Enhancer of ABA co-Receptor 1)이 UR 사이클링에 필수적인 것을 확인하였다. rou1 변이체는 UR의 부족을 나타내었고, 뿌리 재생 및 관련 유전자 발현을 감소시켰다. 호르몬 처리는 전사 및 번역 후 단계에서 EAR1 수준을 변화시켰으며, 이는 EAR1이 절제된 잎에서 동적 호르몬-관련 유전자 발현을 매개하여, UR을 생성하고 DNRR을 촉진한다는 것을 의미한다. 본 발명에 따르면, 잎 절제가 URs을 유발하고, 식물에서 가능한 생존 메커니즘인 호르몬 조절을 통해 DNRR로 이어진다는 것을 확인할 수 있다.