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고등 식물의 잠재적인 질소 감지 시스템

전문가 제언: ○ 다른 생물체와 마찬가지로 식물 역시 탄소(C)와 질소(N) 대사산물의 수준을 감지하고 이에 반응하여 식물의 발달 및 대사를 조절하는 여러 기작을 발달시켜왔다. 이들 기작을 통해 탄소 및 질소의 수송과 대사에 관여하는 여러 유전자의 발현이나 단백질의 활성이 조절됨으로써 결국 식물의 에너지원 소비가 최적화된다.

○ 지난 수십 년간 질소와 탄소 감지 기작은 단세포인 대장균이나 효모에서 주로 연구되어왔다. 그러나 최근 유전학, 유전체학 및 세포 생물학적 연구기법의 진전으로 식물에서 탄소와 질소의 비율(C:N) 감지 기작, 신호 전달 경로, 그리고 이에 관여하는 여러 구성원들이 속속 밝혀지고 있다. 특히 질소 감지 기작에 있어 전사 및 전사 후 단계에서의 조절기작에 많은 진전이 있었다. 환원된 질소의 수준이 높을 경우 질소 감지 기작에 의해 질산염의 획득 및 환원이 억제되며, 탄소원이 풍부하고 유기 질소 수준이 낮을 경우 C:N 감지 시스템이 가동되어 질소동화에 관여하는 여러 유전자를 활성화시킨다.

○ 식물에서 질소 감지는 다양한 식물의 생리현상 및 발달과정을 조절한다. 예컨대, 질산염에 의해 유도되는 전사인자는 뿌리 생장을 조절하는 것으로 보인다. 식물은 질산염을 무기 질소 상태를 나타내는 신호로 감지하는데 반해, 질산염에서 유래한 대사산물인 암모늄, 글루탐산 및 글루타민은 유기 질소의 상태를 나타내는 신호로 감지한다.

– 그러나 많은 노력에도 불구하고 질산염에 의해 조절되는 유전자 네트워크에 관한 연구는 아직 미흡한 실정이다. 이러한 측면에서 볼 때 최근 다양한 질소원 처리에 따른 유전자 발현 패턴의 변화를 대규모로 분석하기 위한 마이크로어레이 연구 결과가 주목된다.

저자: Lam, HM; Chiao, YA; Li, MW; Yung, YK; Ji, S
자료유형: 학술정보