| 초록 |
□연구개요 본 과제의 연구목표는 가지과 작물의 초형형성에 있어서 줄기성숙도와 중력반응의 연관관계를 (비교)유전학적으로 분석하여 sympodial 줄기의 농업적 활용성을 높이는데 있다. 궁극적으로는 가지과 작물의 줄기 성숙단계에 따른 중력 감응을 조절하여 맞춤형 초형 개발을 가능하게 하는 분자유전학적인 기술을 개발하고자 하였다. 따라서 본 연구과제에서는 줄기발달 단계별 발현체들을 개발하고 비교유전연구를 통하여 중력인지/반응 연구를 위한 유전자를 분리하였으며, 줄기와 꽃대 구조에서 다양성을 나타내는 가지과 작물들과 토마토의 줄기 또는 꽃대에서 성숙지연을 나타내는 돌연변이들을 비교연구하였다. □연구 목표대비 연구결과 본 과제의 정성적 연구결과는 아래와 같다. 1) 토마토 유전자원을 활용하여 줄기발달단계별 분자시계를 정립하였음. 토마토 줄기생장접 발생단계별 발현체를 기반하여 분자시계기반을 구축하였음. 토마토 hypocotyl stem, sympodial shoot stem, sympodial inflorescence stem등의 성숙단계별 발현체를 개발하여 특이적 발현 유전자를 밝힘(manuscript 작성중). 2) 토마토, 야생토마토(S. peruvianum), 까마중(S. nigrum), 담배(N. benthamiana), 고추(C.annum), Petunia 등의 줄기와 꽃대구조 다원화의 원인을 분자시계를 활용한 분자진화적, 유전발현적 비교분석을 실시하였으며, 가지과 종에서 꽃대줄기와 가지수의 다양성을 분자진화적인 발현값을 분자성숙도로 규명하였으며, 모델을 제시함. 토마토 근연종인 까마중에서 줄기성장과 성숙도를 분자레벨으로 분석하여 조기줄기성숙으로 유한생장을 유도하고 수확성 증진을 이끌어 냈으며, 동시에 까마중 형질전환 기술을 발전시킴.(국내특허등록완료) 3) 토마토에서 3종의 줄기성숙단계별 발현체를 비교하여 약 4000개의 DEGs를 분리하였고, 특히, 줄기길이성장과 줄기성숙도에 있어서 중력반응이 활발히 일어나는 어린줄기에서 약 300개의 줄기성숙인자들을 분리하였으며 (manuscript 작성중), 애기장대에서 잘 알려진 중력인자 SCR, SHR, Lz1 유전자들을 유전자 가위로 변이를 유발하여 초형변화를 관찰하였다. 동시에 줄기마디성장변이와 중력미인지 반응 돌연변이에서 돌연변이 유전자를 클로닝하여 기능을 규명하고 있다. 특히, 줄기마디성장이 지연된 short internode 돌연변이를 맵기반으로 클로닝하고 도시농업적 소재로 개발하였다(Nature biotechenology, 2020,02에 연구논문 발표). 4) 최종적으로 이들 유전자원들을 활용하여 토마토 초형을 시설재배에 적합한 구조로 개선하는 것을 활발히 진행하고 있다. (국내특허등록 완료; Under review in Frontiers in plant science) 본 과제의 정량적 연구성과는 아래와 같다. * SCI 논문: 1편 출판(IF 35.274), 3편 진행중(목표: 상위 10% 논문 5편) * 특허출원 및 등록: 출원 4건, 등록 2견 (목표: 특허등록 2편) * 국내외학술대회: 국내학회 4건, 국제학회, 5건 * 인력양성: 석사 5명(목표: 석사 3명) * 언론보도: 5회 □연구개발결과의 중요성 다수확성 적합 가지과 작물의 초형을 위한 생명공학적 조절기술 개발 본 연구과제를 통하여 가지과 작물 줄기의 중력 감응성과 반응정도를 연구하고, 그 조절 방법을 개발하고 줄기구조를 개선하여 농업적으로 활용가치가 높은 줄기구조를 개발하였으며, 신품종 개발 원천 유전자원을 확보하였으며, 육종이 진행되고 있다. * 도시농업용 송이형 토마토 유전자원확보 및 육종으로 신재배시장 개척 * 행잉배드형 토마토 재배가 가능항 유전자원확보 및 육종으로 재배공간 활용성 증진 * 토마토 근연종 까마중의 형질전환기술 증진으로 토마토와 줄기개선 상동유전자를 정밀 육종으로 육종 실현 가능성을 밝힘. 따라서, 본 연구과제를 통하여 개발된 기술과 유전자원은 중요한 지적 재산권의 산물이 될 것이며, 가지과 작물(특히 토마토)의 생산성을 개선하는 시설재배용 줄기구조 신품종을 개발하는 것에 본 연구개발의 중요성이 있다. (출처 : 요 약 문 2p) |
