RNA Interference Silencing in Root-knot Nematodes

서지정보

· 발행기관 : 한국국제농업개발학회
· 수록지 정보 : 한국국제농업개발학회지 / 24권 / 4호
· 저자명 : Hemavathi Ajjappala, Joon-Soo Sim, Bum-Soo Hahn

초록

RNAi 기법은 예쁜꼬마선충을 비롯하여 초파리, 생쥐, 인체및 식물들을 포함한 다양한 생물종에서 작용기작이 잘 알려져 있고, 특정 유전자들의 발현을 제어하기 위해 사용되어 왔다.본 논문은 RNAi 기법을 통해 구축된 뿌리혹선충 저항성 형질전환식물체들의 개발현황, 발전 및 응용 가능성에 대해 고찰하고자 하였다.
지난 10여년에 걸쳐 진행된 연구들을 통해 다양한 분화단계의 뿌리혹선충으로부터 분석된 79,978개의 EST가 GenBank에등록되었고, 고구마뿌리혹선충(M. incognita)과 당근뿌리혹선충(M. hapla)의 전체 게놈 염기서열이 해독됨으로써 뿌리혹선충의 기생에 관련된 단백질들 및 식물세포벽 분해 관련 효소들에 대한 정보를 이용할 수 있게 되었다. RNAi의 기본 기작은 모든 진핵생물종에서 잘 보존되어 있고, 최근 식물기생선충들에서 RNAi 효과에 대한 연구결과들이 많이 발표되었다. 서로 다른 뿌리혹선충들에서 현재까지 22종 이상의 RNAi를위한 목표 유전자들이 보고되었다. 제2령 식물기생선충(second-stage juvenile of plant parasitic nematodes)에게dsRNA의 섭취를 유도하는 octopamine, resorcinol, serotonin등의 화합물들이 발견되었고, 이를 이용하여 선충 유전자의 발현제어를 쉽게 판별할 수 있는 새로운 기술의 활용이 가능하게 되었다.
최근에 RNAi 기술의 응용 및 발전을 통해 형질전환식물체에서 발현된 dsRNA에 의한 식물기생선충 유전자들의 발현제어가 증명되었고, 이를 위한 핵심 요소들로서 적절한 선충 표적 유전자의 선택, 식물체 내 높은 함량의 dsRNA의 발현 및선충이 섭취할 수 있는 충분한 양의 dsRNA의 운반 등이 중요하다는 것이 밝혀졌다. 특히, 비표적 유전자서열(off-target gene sequence)의 발현제어를 피하기 위해 다음과 같은 사항들이 고려되어야 한다. 1)비표적 유전자서열을 확인할 수 있는 소프트웨어의 개발 및 이를 통한 비표적 유전자서열을 제거한 RNAi 벡터를 제작하여야 한다. 2)식물과 동물에서 상동성이 높은 표적 유전자의 발현을 피해야 한다. 3)전사해석틀(open reading frames)의 염기서열들 보다 상동성이 낮은 5' 혹은 3'-비해석부위(untranslated regions)로부터 표적 유전자를설계하여야 한다.

영어초록

The root-knot nematodes (RKN) belonging to the genus Meloidogyne are obligate and sedentary endoparasites that infect wide range of plant species. By parasitizing the root system, they disrupt the water and nutrient uptake thus affecting the whole plant causing significant reduction in the crop yield. They pose huge losses of several million dollars worldwide. Use of chemical nematicide, including soil fumigants such as methyl bromide was the most reliable strategy of controlling the rootknot nematodes. Recently, molecular strategies such as RNA interference (RNAi) mediated nematode gene silencing, R gene transformation, expression of proteins detrimental to RKN are gaining importance. RNAi is used for downregulating the expression of specific gene in several organisms, particularly free-living nematode Caenorhabditis elegans. RNAi strategy has been widely used for silencing the target genes in plant parasitic nematodes. Nearly 79,978 ESTs analysed from various developmental stages of Meloidogyne species has gained entry into the GenBank. The complete genome sequencing of M. incognita and M. hapla provides information regarding the parasitism genes and their success in parasitizing the plants. Recent RNAi approach has resulted in successful reports suggesting suppression of genes essential for nematode development, survival and parasitism in plants. These studies may further serve as a foundation for identification of novel genes and their role in parasitism and could be used as target genes for silencing thus conferring resistance to plants. This review focuses on the progress made towards the development of transgenic plants resistant to RKN through RNAi approach.

참고자료

· 없음