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Molecular Characterization of Genes Induced During the Resistance Response of Hot Pepper Plants (Capsicum annuum L.) Following infection with TMV

Molecular Characterization of Genes Induced During the Resistance Response of Hot Pepper Plants (Capsicum annuum L.) Following infection with TMV

자료유형
학위논문
개인저자
박창진
서명 / 저자사항
Molecular Characterization of Genes Induced During the Resistance Response of Hot Pepper Plants (Capsicum annuum L.) Following infection with TMV / Chang-Jin Park.
발행사항
서울 :   고려대학교 대학원 ,   2003.  
형태사항
ⅹⅰ, 157 p. : 삽도 ; 26 cm.
학위논문주기
학위논문(박사) -- 고려대학교 대학원 생명공학과 분자생물학전공 2002
학과코드
0510   6YD48   67  
서지주기
참고문헌 : p. 139-141
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전자정보

No. 원문명 서비스
1
Molecular Characterization of Genes Induced During the Resistance Response of Hot Pepper Plants (Capsicum annuum L.) Following infection with TMV
PDF 초록 목차
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No. 1 소장처 과학도서관/학위논문서고/ 청구기호 0510 6YD48 67 등록번호 123022939 도서상태 대출가능 반납예정일 예약 서비스 B M
No. 2 소장처 세종학술정보원/학위논문실/ 청구기호 0510 6YD48 67 등록번호 153038441 도서상태 대출가능 반납예정일 예약 서비스
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No. 1 소장처 과학도서관/학위논문서고/ 청구기호 0510 6YD48 67 등록번호 123022939 도서상태 대출가능 반납예정일 예약 서비스 B M
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No. 1 소장처 세종학술정보원/학위논문실/ 청구기호 0510 6YD48 67 등록번호 153038441 도서상태 대출가능 반납예정일 예약 서비스

컨텐츠정보

초록

Tobamoviruses are one of the most destructive pathogens of pepper crops. In Capsicum, resistance against tobamoviruses is characterized by induction of a hypersensitive reaction (HR), manifested by the appearance of necrotic local lesions at the site of infection. To gain a better understanding of plant defense responses against viral pathogens, I isolated several cDNAs specifically induced during HR by the incompatible interaction with TMV-P_0 but in the compatible interaction with TMV-P_1.2 from Capsicum annuum cultivar Bugang. Among these cDNAs, pathogenesis-related (PR) genes (CaPR-4, CaPR-10, and CaPR-14) and WRKY DNA-binding proteins (CaWRKY1, CaWRKY2, and CaWRKY3) as transcription factor were studied on their putative functions for plant`s defensive response against virus. It was demonstrated that salicylic acid, jasmonic acid, ethylene, and reactive oxygen species function as components of signaling networks that provide the molecular basis for specificity of plant defense responses and are essential for full induction of these defense-related genes.
CaPR-4 gene was one of the defense-related genes conferring resistance on pepper plants by SA-independent pathway and the cross-talk between signaling compounds, jasmonic acid (JA) and ethylene. The expression of CaLTP1 gene (classified as PR-14) was stimulated during the HR and systemic acquired resistance (SAR) to TMV-P_0 as a part of the plant`s defense mechanisms against the virus infection. CaLTP1 gene was first nsLTP (nonspecific lipid transfer protein) reported to be induced during incompatible interaction between hot pepper and virus and seemed to be involved in defense responses to a wide range of pathogenic microbes including viruses and bacteria. The CaPR-10 protein existed at very low level in leaf tissue but was dramatically induced as soon as plants were inoculated with TMV-P_0, and this was correlated with the increase of its ribonucleolytic activity. Immunoblot analysis and pull-down assays using proteins extracted from pepper leaves showed that TMV-P_0 inoculation led to the phosphorylation of CaPR-10, a modification that should affect its capacity for RNase function. I present data that the induction and subsequent phosphorylation of CaPR-10 increased its ribonucleolytic activity to cleave invading viral RNAs and this activity should be important to its antiviral pathway during viral attack in vivo. The three CaWRKY proteins were investigated to be involved as transcription factors in plant defense-related signal transduction pathways. In addition, using promoter trap library constructed from hot pepper gemonic DNA, putative promoter regions of interesting cDNAs were isolated, and then cis-acting regulatory DNA elements were analyzed using plant cis-acting regulatory DNA elements database. Eventually, an improved understanding of each defense-related gene should provide clues to signaling events associated with pathogenesis and resistanceTobamovirus는 고추 작물에서 가장 심각한 병원균 중의 하나이다. 고추에서 tobamovirus에 대한 저항성 반응 중 가장 두드러진 특징은 감염 부위에서 괴사국부병반으로 나타나는 초과민성반응이다. 바이러스 병원균에 대한 식물의 저항성 반응을 더 잘 이해하기 위하여, 고추 품종인 부강으로부터 TMV-P_1.2와의 친화적 관계에서는 발현이 증가되지 않으나 TMV-P_0와 비친화적 관계에 의한 초과민성반응 동안에는 특이적으로 그 발현이 증가되는 cDNA들을 분리하였다. 바이러스에 대한 식물의 방어 반응에서 병저항성 관련 유전자들 (CaPR-4, CaPR-10, CaPR-14)과 전사 인자로서 WRKY 핵산 결합 단백질들 (CaWRKY1, CaWRKY2, CaWRKY3)이 어떤 기능을 하는지를 연구하였다. 살리실산, 자스몬산, 에틸렌,
활성산소들이 식물방어반응의 특이성을 위한 분자적 기초를 제공하는 신호전달 네트워크의 구성성분으로 작용하며, 방어관련 유전자들의 발현에 관여함을 입증하였다.
CaPR-4 유전자는 살리실산 독립적 경로와 자스몬산과 에틸렌의 교차경로에 의해서 고추에 저항성을 부여하는 저항성 관련 유전자중 하나였다. CaPR-14(CaLTP1)는 TMV-P_0에 대한 초과민성반응과 전신획득저항성 동안에 바이러스 감염에 대한 식물의 방어 기작의 일부분으로 그 발현이 증가되었다. CaPR-10은 옆조직에서 낮은 수준으로 존재하다가 TMV-P_0 접종에 의해서 그 양이 크게 증가되었다고 이런 양적 증가는 그 protein이 가지는 RNase 활성과도 잘 일치하였다. 고추잎에서 뽑은 단백질을 이용한 immunoblot 분석과 pull-down assay는 TMV-P_0의 접종은 CaPR-10의 인산화를 야기시키며 그런 인산화작용이 RNase의 능력에 영향을 준다는 것을 보여주었다. CaPR-10의 발현 증가와 연이은 인산화는 침입하는 바이러스에 대해 증가된 RNase 활성을 갖도록 하며 이런 활성이 식물체내에서 바이러스가 침입하는 동안 항바이러스 경로에서 중요하게 작용을 할 것이다. CaWRKY들은 식물의 방어관련 신호전달 경로에서 전사요소로서 관여하는 것으로 조사되었다. 또한 고추의 게놈 핵산으로부터 제작된 프로모터 포획 라이브러리를 이용하여 관심 있는 cDNA들로부터 프로모터 부위를 분리하였고 식물 cis-acting 조절 핵산 요소 데이터베이스를 이용하여 cis-acting 조절 핵산 요소를 분석하였다. 각각의 저항성 관련 유전자들을 더 잘 이해하게 되면 결국에는 병의 발생과 저항성과 관련된 신호전달에 대한 실마리를 제공하게 될 것이다

목차

Table of Contents = 5
List of Table = 7
List of Figures = 8
List of Abbreviation = 12
Abstract = 15
Chapter Ⅰ. Pathogenesis-related protein 10 isolated from hot pepper functions as a ribonuclease in an antiviral pathway = 18
 1. Abstract = 19
 2. Introduction = 20
 3. Materials and methods = 22
 4. Results = 29
 5. Discussion = 41
 6. References = 47
Chapter Ⅱ. Isolation of pepper cDNA encoding WRKY transcription factors during hypersensitive response to Tobacco mosaic virus in hot pepper = 82
 1. Abstract = 83
 2. Introduction = 84
 3. Materials and methods = 85
 4. Results = 90
 5. Discussion = 98
 6. References = 101
Chapter Ⅲ. A hot pepper cDNA encoding a pathogenesis-related protein 4 is induced during the resistance response to Tobacco mosaic virus = 128
 1. Abstract = 128
 2. Introduction = 128
 3. Materials and methods = 129
 4. Results and Discussion = 130
 5. References = 133
Chapter Ⅳ. Induction of pepper cDNA encoding a lipid transfer protein during the resistance response to Tobacco mosaic virus = 135
 1. Abstract = 135
 2. Introduction = 135
 3. Materials and methods = 136
 4. Results = 138
 5. Discussion = 143
 6. References = 145
APPENDIX = 147
 1. ABSTRACT = 148
 2. INTROPUCTION = 150
 3. rESULTS AND DISCUSSION = 151
 4. REFERENCES = 156
Abstract in Korean = 172