△프랑스, ENS(Ecole Normale Supe ’rieure) de Lyon
△이탈리아, Scuola Superiore Sant’Anna
△일본, Kumamoto University
■ 연구내용
현화식물은 25만종 이상이며 현저히 다양한 꽃 모양으로 분화되어있어 통꽃이나 갈래꽃, 꽃잎이 넓고 좁은 것 등 화기 구조에 관련된 형질은 종에 따라 매우 다양하다.
WOX 유전자들은 식물의 배 발달 단계에서 세포의 운명을 결정짓는 stem cell을 유지하는데 중요한 역할을 한다는 것이 처음으로 밝혀졌으며 최근 식물기관 특히 화기발달에 있어 중요한 역할을 하는 것이 새로이 밝혀졌다.
WOX(Wuschel-like homeobOX)유전자들은 식물 특이적 HOMEPDOMAIN transcription factor들을 형성하여, 그 구성 유전자들이 다양한 단계의 식물발달과정에서 중요한 역할을 하며 식물에서 14개 class의 homeobox 유전자가 밝혀져 있다.
WOX 유전자는 WOX1~14 등 Arabidopsis 등 속씨식물에서 염기서열 정보가 밝혀져 등록되어 있으며 이들 중 화기와 관련된 구조는 WUS clade로 공통적으로 보존된 염기서열인 HOMEPDOMAIN 기준으로 하여 WOX3, WOX1, WUS, WOX9으로 분류되었으며 WUSCHEL box 및 MAEWEST/WOX4 box 두 개 종류의 보존된 아미노산 도메인을 가진다.
WUS 유전자는 Shoot apical meristem (SAM)뿐 아니라 Flower meristem (FM) 에서도 CLE peptide CLV3가 중앙부로부터 확산되어 CLV1,2/CORYNE receptor kinase와 결합하여 negative genetic feedback loop를 통해 stem cell을 유지하는 기능을 하며 CLV유전자에 변이가 일어나면 stem cell 유지 뿐 아니라 꽃의 구조가 변형을 일으킨다는 것이 Arabidopsis에서 밝혀졌다.
MAW/WOX1 및 PRS/WOX3 subfamily 유전자들의 돌연변이체의 표현형은 꽃잎 뿐만 아니라 암술, 수술 등 화기 조직의 변이에, WOX9/STIP, WOX8/ST-PL subfamily 유전자들의 돌연변이체의 표현형은 화서의 변이에 관련되어 있다.
국내에서는 서울대학교 및 연세대학교에서 벼에서 좁은 잎 돌연변이(narrow leaf)의 특성과 정밀 유전자 지도 작성 및, 애기장대 뿌리표피세포 패터닝 결함에 대한 연구가 진행 중으로 화기의 형태적 변화에 대한 연구는 아직 수행되지 않고 있다.
속씨식물의 화기에서 WOX유전자의 작용은 화기발달관련 연구 및 화기 구조 관련유전자의 변형에 따른 기형화 원인 구명뿐만 아니라 진화생물학적 연구에 응용할 수 있을 것으로 보인다.
■ 참고문헌 및 사이트
● Costanzo E, Trehin C, and Vandenbussche M. 2014. The role of WOX genes in flower development. Annals of Botany 114:1545-1553.
● Laux T, Mayer KF, Berger J, Jurgens G. 1996. The WUSCHEL gene is required for shoot and floral meristem integrity in arabidopsis. Development 122:87-96.
■ 자료제공 : 국립원예특작과학원 화훼과 농업연구사 최윤정
