전사체 분석을 통해 Camellia sinensis의 체세포 배 발생과 관련된 유전자 발현의 농축 경로 및 조절이 밝혀졌습니다.

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 15946(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

차의 고주파수, 안정적인 체세포 배아 시스템은 자체 특성의 한계로 인해 아직 확립되지 않았으며 따라서 차 식물의 유전 연구 및 육종 과정을 심각하게 제한합니다. 본 연구에서는 차 식물의 체세포 배 발생에서 유전자 발현 조절 메커니즘을 설명하기 위해 전사체가 사용되었습니다. (IS 중간 단계)_PS(예비 단계), ES(배아 단계)_IS 및 ES_PS 단계에 대한 DEG 수는 각각 109, 2848 및 1697이었습니다. 농축 분석에 따르면 탄수화물 대사 과정은 ES_IS 단계에서 상당히 풍부해졌으며 체세포 배아 발생에서 중요한 역할을 수행하는 한편, 광계에서 향상된 빛 포착은 탄수화물의 물질적 기초를 제공할 수 있었습니다. 경로 분석에 따르면 IS_PS 프로세스의 강화된 경로는 ES_IS 또는 ES_PS의 경로보다 훨씬 적으며 ES_IS 또는 ES_PS 단계의 DEG의 광합성 및 광합성 안테나 단백질 경로는 눈에 띄게 강화되고 상향 조절되었습니다. 주요 광합성 및 광합성 안테나 단백질 경로와 Lhcb1 유전자는 차 식물의 체세포 배 발생에서 발견되었습니다. 이러한 결과는 차나무의 체세포배발생 메커니즘과 육종연구를 규명하는데 큰 의미가 있다.

체세포 배발생은 식물 세포 전능성을 자극하는 방식이며1 식물 번식을 위한 가장 효율적인 형태발생 경로로 간주됩니다2. 겉씨식물 배발생은 20세기 후반 식물 조직 배양의 획기적인 발전으로, 식물 재생 방법으로서 기관 분화에 비해 많은 이점을 제공합니다. 이러한 장점에는 높은 수의 배아, 빠른 발달, 구조적 완전성 및 높은 재생 속도가 포함됩니다5,6,7. 결과적으로 겉씨식물 배발생은 신뢰할 수 있고 효율적인 식물 재생 시스템과 유전자 변형을 위한 이상적인 수용자 시스템 역할을 하는 다양한 분야에서 광범위한 응용을 발견했습니다8,9.

Camellia sinensis (L.) O. Kuntze는 Camelliaceae과에 속하는 다년생 상록 식물입니다. 수세기 동안 재배되어 왔으며 찻잎은 경제적 가치로 인해 높은 평가를 받고 있습니다. 차 식물은 차 폴리페놀16, 카테킨, 카페인17과 같은 특징적인 2차 대사산물을 보유하고 있으며, 이는 암 예방 및 심혈관 질환 치료19와 같은 많은 건강상의 이점18을 가지고 있습니다. 차 식물은 자기 비호환적이고 관련이 없어 높은 수준의 이형접합성을 초래합니다20,21. 차의 전통적인 육종 방법은 노동 집약적이고 맹목적이며 육종 주기가 길다는 단점이 있는 반면22,23 현대 분자 기술의 도입은 좋은 차 품종의 선택 과정을 가속화할 수 있습니다24,25,26,27. 차에 대한 고주파 체세포 배발생 시스템의 확립은 실질적으로 매우 중요합니다. 이는 우수한 차 생식질 자원의 시험관 내 보존과 차 식물에 대한 유전자 변형 및 형질전환 시스템의 개발을 가능하게 합니다.