Arabidopsis thaliana의 ethylene triple response mutants 에서 생리, 생화학적 특성에 관한 연구

Abstract

Arabidopsis thaliana의 에틸렌 관련 돌연변이체인 ethylene overproducing mutant(etol-1)와 ethylene insensitive mutants(etrl-3과 ein2-1)의 생리·생화학적 특성을 분석하였다. Bolting 되기 전, 2-3 주 된 Arabidopsis 식물로 부터 얻은 성숙한 잎을 재료로 이용하였다. 에틸렌 생성량은 etol-1 돌연변이체는 야생형의 200%, etrl-3 돌연변이체는 야생형의 400%, 그리고 ein2-1 돌연변이체는 야생형의 450%였다. etol-1 돌연변이체에서 ACC synthase와 ACC oxidase의 활성은 야생형과 비슷하였으나 ACC 함량은 야생형보다 4.5배 더 많았다. ACC N-malonytransferase의 활성은 야생형보다 3배 더 높았으며 SAM synthetase의 활성은 야생형보다 1.5배 더 높았다. 이들 결과로 부터 etol-l 돌연변이체의 변형은 SAM에서 ACC로 전환되는 과정 이전에 있음을 추측할 수 있다. etrl-3 돌연변이체와 ein2-1 돌연변이체에서 ACC synthase의 활성은 야생형보다 높았으나 ACC oxidase의 활성은 야생형보다 낮았다. 그러나 SAM synthetase의 활성은 etr1-3 돌연변이체는 야생형과 비슷하였고 ein2-1 돌연변이체는 야생형보다 1.7배 높았다. 이것은 etrl-3과 ein2-1 돌연변이체가 에틸렌에 대한 반응에 결함이 있기 때문에 그것으로 인하여 자가 조절이 되지 않았기 때문으로 추정된다. etr1-3 돌연변이체의 ACC 함량은 야생형보다 2.3배 더 많았으며 ACC N-malonyltransferase의 활성은 야생형보다 3.9배 더 높았다. 그리고 ein2-1 돌연변이체의 ACC 함량은 야생형보다 1.7배 더 많았으며 ACC N-malonyltransferase의 활성은 야생형보다 2배 더 높았다. 따라서 기질의 증가로 인해 ACC N-malonyltransferase의 활성이 촉진된 것으로 추정된다. In vitro kinase assay를 한 결과 etol-1과 ein2-1 돌연변이체에서 36 kDa 단백질의 인산화를 관찰할 수 있었다.;The physiological & biochemical characterizations of the ethylene-related mutants in Arabidopsis thaliana - ethylene overproducing mutant (etol-1) and ethylene insensitive mutants (etrl-3, ein2-1) - were detailed in this studies. Mature leaves were taken from 2 or 3 week-old plants (before bolting). Ethylene productions of etol-1, etrl-3, and ein2-1 mutants were about 200%, 400%, and 450% compared to that of wild type, respectively. ACC synthase and ACC oxidase activities of etol-1 mutant were similar to those of wild type. ACC content and ACC N-malonyltransferase activity, however, were 4.5 times and 3 times higher than those of wild type, respectively. SAM synthetase activity increased by 50% in etol-1 mutant plant. These results indicated that the alteration in the etol-1 mutant occured before the step of the conversion of SAM to ACC. In etrl-3 and ein2-l mutants, ACC synthase activities increased, but ACC oxidase activities decreased. ACC content and ACC N-malonyltransferase activity were 2 times higher than those of wild type. SAM synthetase activity in etrl-3 is similar to those of wild type, while it increased by 73% in ein2-1. These results showed that the block in ethylene action affected the autoregulation of ethylene biosynthesis, so that ACC synthase activity was not autoinhibited and ACC oxidase activity was not autostimulated by ethylene. And when the leaf tissues were used for in vitro kinase assay, a cytosolic protein (approximately 36 kDa) was phosphorylated only in eto1-l and ein2-l mutants.