| 초록 |
연구개요 ○ 급속한 산업화와 인구증가에 따른 화석에너지의 과다한 사용은 기후변화 시대를 넘어서 기후위기 시대를 초래하고 있음. 이에 따른 농작물의 생산량 감소로 글로벌 식량문제를 야기하며 지속가능한 사회를 위해서는 환경스트레스에 견디며 조건 불리지역에서도 잘 자랄 수 있는 작물 개발이 필수적임. ○ Orange (Or) 유전자는 모든 식물에 존재하며 저분자 항산화 물질인 카로티노이드의 축적에 관여하는 것으로 알려져 있으며, 현재 고구마를 포함한 애기장대, 멜론, 토마토, 감자, 알팔파, 수수, 양배추 등에서 유전자가 클로닝 되어 카로티노이드 축적에 관여한다는 결과가 보고됨. 또한 본 연구팀 결과에서 고구마 Or (IbOr) 유전자는 고온, 건조, 염 등을 포함하는 환경스트레스에 저항성을 유도하는 것으로 보아 작물의 기능성 향상과 더불어 기후위기 시대에 작물의 생산량 향상에 필요한 가장 적합한 유전자로 평가되고 있음. ○ 최근 Or 유전자의 하나의 아미노산을 치환시킨 돌연변이 Or 유전자가 카로티노이드 과축적을 유도하는 것으로 보고되고 있으나, 이와 관련된 조절 기작에 관한보고는 전무한 상태임. 따라서 카로티노이드 축적과 재해내성을 유도하는 Or 유전자의 조절 기작을 규명함으로서 복합재해내성 작물 개발의 원천기술을 확보할 필요가 있음. 연구 목표대비 연구결과 ○ IbOr 및 IbOr-R96H 유전자의 기능 비교분석 ○ IbOr 유전자와 상호작용하는 단백질 분리 및 조절 기작 분석 ○ Or 유전자를 활용한 다양한 작물(벼, 감자)에 적용 ○ 논문발표 및 특허: SCI논문 8편 게재, 2편 투고예정, 특허등록 1건 ○ 언론보도: KBS 뉴스광장(2021년 2월 8일) 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) <연구개발의 중요성> ○ 카로티노이드 고함유 작물의 대표적인 예로 Golden-rice 개발이 있지만 두 번째 Golden-rice의 경우 2개의 카로티노이드 합성 관련 유전자(식물 유전자 1개, 박테리아 유전자 1개)의 과발현을 통해 개발한 것으로 카로티노이드 함량 또한 23배 증가에 불가함. 반면 하나의 유전자인 고구마 IbOr 변이체를 과발현 할 시 카로티노이드 함량이 186배 증가됨. 따라서, IbOr/IbOr 변이체의 조절기작을 규명하는 기초연구를 통해 고기능성 작물개발에 활용할 수 있는 원천기술 확보는 매우 중요함. ○ 기후위기 시대에 식량부족 현상을 극복할 수 있는 재해내성 유전자의 발굴이 매우 중요함. IbOr 유전자는 재해내성 뿐만 아니라 고기능성 작물 개발에 이용될 수 있는 유전자로서 본 연구는 IbOr의 산업적 이용가치 증진에 필수적인 연구임. <연구개발성과의 활용계획 및 기대효과> ○ 고구마 항산화물질 대사공학 원천기술 개발 및 이용으로 기능성물질 생산에 활용 ○ 기능성 강화 및 환경재해 저항성 작물 개발로 실용화 소재육성에 활용. ○ 친환경 산업용 고구마 개발을 통한 기능성 식량자원 및 바이오소재 (항산화물질 생산, 기능성 식량/사료, 바이오에너지 등) 생산기술에 이용될 수 있음. ○ 항산화화합물 고생산 고구마 식물체는 기능성 작물 개발뿐만 아니라 글로벌 조건불리지역에 재배하면 식량자원 확보뿐만 아니라 기후위기 대응에도 활용될 수 있음. (출처 : 요약문 2p) |
