brassinosteroid signalling 감소로 semi-dwarf wheat의 곡물 수확량 향상
Abstract
현대의 녹색 혁명 품종 밀(Triticum aestivum L.)은 Reduced height-B1b (Rht-B1b) 및 Rht-D1b alleles로 인해 semi-dwarf and lodging-resistant plant 구조를 가지고 있습니다. 그러나 Rht-B1b와 Rht-D1b는 모두 gibberellin signalling repressor를 코딩하는 gain-of-function mutant alleles로, 식물 성장을 안정적으로 억제하고 질소 사용 효율과 grain filling에 부정적인 영향을 미칩니다. 따라서 Rht-B1b 또는 Rht-D1b를 보유한 녹색 혁명 밀 품종은 일반적으로 더 작은 곡물을 생산하고 곡물 수확량을 유지하기 위해 더 많은 질소 비료 투입이 필요합니다. 여기에서는 Rht-B1b 또는 Rht-D1b alleles가 필요 없는 semi-dwarf 밀 품종을 설계하는 전략에 대해 설명합니다. 우리는 약 500개의 haploblock을 자연적으로 deletion시킴으로써 Rht-B1과 ZnF-B(encoding a RING-type E3 ligase)가 없으면 식물 구조가 더 콤팩트하고 곡물 수확량(최대 15.2%)이 크게 향상되는 semi-dwarf 식물이 field trials에서 형성된다는 사실을 발견했습니다. 추가 유전자 분석 결과, ZnF-B의 deletion이 brassinosteroid (BR) 인식을 약화시켜 Rht-B1b 및 Rht-D1b alleles가 없는 경우 semi-dwarf 형질을 유도하는 것으로 확인되었습니다. ZnF는 BR signalling activator로 작용하여 BR signalling repressor인 BRI1 kinase inhibitor 1(TaBKI1)의 proteasomal destruction을 촉진하고, ZnF의 loss는 TaBKI1을 안정화하여 BR 신호 전달을 차단합니다. 우리의 연구 결과는 중요한 BR 신호 조절자를 확인했을 뿐만 아니라 밀 생산을 유지하기 위해 BR 신호 경로를 조작하여 수확량이 많은 semi-dwarf 밀 품종을 설계할 수 있는 창의적인 전략을 제공했습니다.