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Title Page

Contents

Abbreviations 8

Abstract 9

Abstract in Korean (초록) 10

Introduction 11

1. Germin-like protein (GLP) 11

2. Auxin-binding protein 1 (ABP1) and auxin signaling 15

3. ABP1 signaling in roots 16

Materials and Methods 19

Plant material and growth conditions 19

Arabidopsis crossing 19

Reverse Transcript RCR 19

DNA constructs 20

Agrobacterium-mediated transient expression 20

Proteinase K protection assay 21

BL21 E. coli survival assay 22

MBP tagged protein purification 22

SOD activity assay 22

Genotyping of T-DNA knockout lines and plant transformation 24

Imaging with confocal laser scanning microscope 24

Luminescence imaging 25

Tropism sensitivity assay 25

Result 26

1. GLP may be functionally overlapping with ABP1 26

2. GLPx was chosen to be characterized 29

3. GLPx is localized to both ER and apoplast 30

3.1. GLPx is localized to ER 30

3.2. GLPx is localized to apoplast 34

4. The signal peptide (SP) of GLPx has antimicrobial activity 37

5. GLPx expresses in all Arabidopsis tissues analyzed, and has no OXO activity 41

6. glpx T-DNA knockout line has similar phenotype to knockout lines of PIN2 signaling pathway components 45

Discussion 51

Reference 55

List of Tables

Table 1. Bioinformatic analysis of GLP and its signal peptide (SP) using APD2... 40

List of Figures

Figure 1. Phylogenetic tree of Arabidopsis GLP family 14

Figure 2. ABP1 signaling pathway in root 18

Figure 3. Alignment of ABP1 and Arabidopsis GLPs. Box A is shown with black... 28

Figure 4. Alignment of ABP1 and GLPx using BLAST program 29

Figure 5. GLPx is localized to ER 33

Figure 6. A little amount of GLPx is localized to apoplast 35

Figure 7. The 3D model of GLPx SP. GLPx SP has alpha helix structure (Garnet)... 38

Figure 8. Overexpression of GLPx SP killed E. coli 39

Figure 9. GLPx expresses in source leaf, sink leaf, stem, silique, flower and root 42

Figure 10. Purification of MBP: GLPx△SP(이미지참조) 43

Figure 11. MBP:GLPx△SP has no SOD activity 44

Figure 12. GLPx knockout (glpx KO) line was got and confirmed 46

Figure 13. glpx KO and GLPx OE has no clear difference on leaf pavement cell... 46

Figure 14. glpx KO and GLPx OE has no clear difference on trichome branching... 47

Figure 15. glpx KO has increased hypocotyl length 47

Figure 16. glpx KO has increased lateral root density 48

Figure 17. glpx KO has reduced root gravitropism, and GLP OE has increased... 48

Figure 18. glpx KO has reduced hypocotyl phototropism, and GLP OE has... 49

Figure 19. Interaction assay between GLPx and SPK1 with firefly luciferase... 50

Figure 20. Possible GLPx signaling pathway 54

초록보기

 식물분야에서 옥신 신호 전달에 관련한 수년간의 활발한 연구에도 불구하고, 식물세포의 아포플라스트에 위치하는 옥신 수용기에 관해서는 여전히 알려진 것이 없다. GLP 라는 단백질 구성원들은 이미 수십년 전에 발견되었지만 현재까지도 정확한 역할에 대해서는 알려진 바가 없다. 이 논문에서 우리는 auxin 과 결합하는데 중요하다고 알려진 auxin-binding protein1 (ABP1) 의 Box A 와 높은 상동성을 나타내는 GLP 단백질을 다루었다. GLPx 라 불리는 이 GLP 단백질은 주로 소포체내에 존재하고 있지만 ABP1 이 주로 존재하는 아포플라스트에도 소량 존재한다고 알려져 있으며, 이는 GLPx 가 ABP1 과 비슷한 역할을 할 것이라는 방증이 된다. GLPx 의 신호 펩티드는 향균성 활성을 나타냈고 이는 신호 펩티드의 과량 발현이 대장균을 죽게 만들 수 있다는 것을 시사한다. 가장 중요한 것은 glp 유전자가 고장난 돌연변이 식물이 PIN 신호 전달 경로에 포함되는 유전자가 고장난 식물의 표현형과 비슷하게 굴광성과 굴중성 반응이 줄고 곁 뿌리의 숫자가 증가하였다는 것이다. 그러므로 GLPx 는 아마 아포플라스트로 분비되고 그곳에서 옥신과 결합한 후에 세포 내의 PIN 단백질의 재분배를 담당하는 세포막 단백질과 상호작용 할 것으로 예측된다.

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