원예특작 연구동향 리포트
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  • 원예산업신문
  • 승인 2014.12.08 15:25
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사과 과피 착색에 관여하는 새로운 단백질 발견

■ 연구기관
△일본, NARO Institute of Fruit Tree Science, Hirosaki Industrial Research Institute, Aomori Prefectural Industrial Technology Research Center
■ 연구내용
2014년 플랜타(Planta)에 발표된 연구결과에 따르면, 사과의 B-box 단백질, MdCOL11이 동정되었고 이 단백질이 UV-B와 온도에 의한 사과 과피 내 안토시아닌 생합성에 관여한다고 한다.
사과의 안토시아닌 축적을 조절하는 전사인자에는 다양한 MYB 단백질들이 있으며, 그중 MdMYB A/1/10 단백질들이 과피의 안토시아닌 생합성을 촉진시킨다고 알려져 있다.
사과의 안토시아닌 생합성 관련 MYB은 애기장대 PAP1 유전자의 상동 유전자이며, 이 PAP1은 광형태형성의 신호전달 과정에 있는 ELONGATED HYPOCOTYL5 (HY5), B-box 단백질족 등에 의해 조절되고 있다.
MdCOL11 단백질은 애기장대의 BBX22와 상동유전자이며, MdCOL11을 과발현시킨 애기장대 형질전환체는 대조구 식물체에 비해 안토시아닌이 과다하게 축적된 결과를 보인다.
사과에서 MdCOL11은 거의 모든 조직에서 발현되고 있으며, 꽃잎에서 가장 많이, 물관부에서 가장 낮은 발현량을 나타낸다.
MdCOL11의 전사체는 과실 성숙단계에서 눈에 띄게 증가했으며, 이 발현량의 증가는 안토시아닌 생합성 유전자의 발현 증가를 수반한다.
MdCOL11은 UV-B가 있는 조건, 17도의 저온 조건에서 발현이 증가하였고, 이는 안토시아닌 생합성 관련 유전자들의 발현 증가와, 과피 내 안토시아닌 축적을 돕는다.
이중 루시페라아제 분석을 통해 MdCOL11이 MdMYBA의 상위단계에서 유전자 발현을 조절한다고 밝혀졌으며, MdCOL11은 MdHY5에 의해 하위단계에서 발현이 조절됨을 확인했다.
따라서, 새롭게 동정된 MdCOL11이 MdHY5 관련 신호전달체계와 사과 과피 내 안토시아닌 축적에 중요한 역할을 한다는 사실을 확인할 수 있으며, 자세한 신호전달 체계를 밝히기 위해 앞으로 더 연구가 이루어질 전망이다.
■ 국내기술수준과 전망
국내 사과 과피 색에 관련된 분자생물학적인 연구는 주로 MdMYB에 초점이 맞추어져 있고, 최근 이를 이용한 분자표지를 개발하는 연구가 진행 중이다.
사과 과피 착색과 관련된 생리연구는 오랫동안 진행되어 왔고, 주로 재배적인 방법에 초점이 맞춰져 있다.
최근 부적합한 환경 요인에 의한 사과 착색 불량 문제가 대두되고 있으며, 해결 방안을 찾는데 새롭게 밝혀진 분자생물학적인 기작이 도움이 될 것으로 여겨진다.
■ 참고문헌 및 사이트
● Bai S, Saito T, Honda C, Hatsuyama Y, Ito A and Moriguchi T. An apple B-box protein, MdCOL11, is involved in UV-B- and temperature-induced anthocyanin biosynthesis (2014) Planta, published online

■ 자료제공 : 국립원예특작과학원 과수과 농업연구사 류수현