토양 과습 조건하에서 수수 잎의 단백질 양상

Proteome Characterization of Sorghum (Sorghum bicolor L.) at Vegetative Stage under Waterlogging Stress

밭작물 중의 하나인 수수의 재배기간 중 장기간 지속되는 토양의 과습 상태는 수수의 생장 저하를 야기하는 요소로서 작용한다. 수수 잎을 이용한 수수의 3엽기, 5엽기 과습 처리시의 단백질을 동정한 결과 74개의 단백질들을 동정하였다. LTQ-FI-ICR MS로 분석한 결과 carbohydrate metabolic process, metabolic process, cellular metabolic compound salvage와 관련된 단백질들이 약 50% 정도를 차지하며, 과습 스트레스를 받을 때 영향을 미치는 것으로 보였다. Carbohydrate metabolic process와관련된 malate dehydrogenase 단백질과 glyceraldehyde-3- phosphate dehydrogenase 단백질은 과습 스트레스를 받았을경우 3엽기와 5엽기 모두 단백질 발현양이 증가하였다. 이러한단백질들은 과습 스트레스에 대한 antistress 기능을 하는 단백질로 알려져 있는데, 과습 스트레스에 반응하여 해당 단백질들의 발현양이 증가한 것으로 사료된다. 광합성과 관련된 oxygenevolving enhancer protein 1 단백질은 대조구에서 보다 처리구에서 발현양이 다소 증가한 것을 볼 수 있었다. 또한, 3엽기에 비해서 5엽기에서 발현양이 증가한 것을 확인할 수 있었다. Response to oxidative stress와 관련된 probable phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase 단백질과 superoxide dismutase 단백질 모두 5엽기 처리구에서 가장 많은 발현량을보였다. 이는 과습 스트레스에 의한 활성산소 발생이 5엽기 처리구에서 가장 많았고, 이에 따라 항산화방어기작을 하는 단백질의 발현이 증가한 것으로 여겨졌다.

The study was performed to explore the molecular changes in the vegetative stage (3-and 5-leaf) of sorghum under waterlogging stress. A total of 74 differentially expressed protein spots were analyzed using LTQ-FT-ICR MS. Among them, 12 proteins were up-regulated and 3 proteins were down-regulated. Mass spectrometry (MS) results showed that about 50% of the proteins involved in various metabolic processes. The level of protein expression of malate dehydrogenase and glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase related to carbohydrate metabolic process increased in both 3 and 5-leaf stage under waterlogging stress. These proteins are known to function as antistress agents against waterlogging stress. The expression of oxygen-evolving enhancer protein 1 protein related to photosynthesis was slightly increased in the treated group than in the control group, however the expression level was increased in the 5-leaf stage compared to the 3-leaf stage. Probable phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase protein and superoxide dismutase protein related to response to oxidative stress showed the highest expression level in 5-leaf stage treatment. This suggests that the production of reactive oxygen species by the waterlogging stress was the most abundant in the 5-leaf treatment group, and the expression of the antioxidant defense protein was increased.