| 초록 |
본 과제는 '지구 온난화로 인한 강수량 부족과 수분증발량 증가로 야기된 식량위기 문제를 해결 위한 기초 연구'로써 총 3년간 일반연구자 기본연구지원사업으로 진행 되었다. 본 과제에서는 물 사용 효율 증진에 필요한 유용 유전자 확보에 필요한 빅데이터 생산과 세계 최대 규모 유전자 색인 벼 돌연변이 자원을 통합적으로 활용하여 고효율적 연구를 수행하였다. 1년차 (2013.6.1.-2014.5.31.): 가뭄반응 유전자 분리, 돌연변이 계통 확립, 생리 실험 조건 확립 · 빅데이터 생산을 통한 가뭄 반응 후보 unknown genes 선발 - 공개된 전사체 데이터베이스(NCBI GEO, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)에서 수집한 70여 종의 벼 가뭄 반응 전사체 분석 결과를 바탕으로 여러 벼 품종 및 환경에 공동적으로 적용이 가능한 112 가뭄 반응 unknown genes를 선발함 · 기능분석에 필요한 돌연변이 계통 확립 및 세대 진전 - 본 연구팀이 소속된 작물바이오텍 연구소가 보유하고 있는 세계 최대 규모 벼 유전자 색인 돌연변이 집단을 활용하여 우선 26개 가뭄 반응 unknown genes에 대한 돌연변이 선발(T1) 및 세대 진전 진행 · 가뭄 내성 벼 탐색에 필요한 생리 실험 조건 확립 - 야생형 벼(동진)에 대해서 수행하여 4주간 기른 벼를 3일 동안 가뭄 처리 후 회복시키는 것이 초기 가뭄 저항성 계통 탐색에 효과적임을 확인함 · Unknown genes의 기작 규명을 위한 가뭄 반응 ABC 수송체에 대한 분석 연구를 수행함(SCI논문) 2년차 (2014.6.1.-2015.5.31.): RNA-seq 전사체 분석, 가뭄내성 돌연변이 분리 및 관련 기작 연구 · 자체 제작한 RNA-seq 분석을 통한 가뭄 반응 유용 유전자 발현 검증 - 위에서 확립한 가뭄 표현형 탐색 조건에서 기능 분석이 진행되기 때문에 이러한 생리 조건의 뿌리에서 가뭄반응성이 확인된 유전자가 본 과제 진행에 보다 효과적일 것으로 판단되어 RNA-seq 연구 수행으로 위에 전개된 26개 유전자(T1) 중에서 15개 유전자를 포함한 51개 유전자에 대한 발현 검증 및 65개의 신규 유전자를 발굴함 · 발현이 검증된 유전자에 대한 가뭄 스트레스 조건에서 표현형 분석 - RNA-seq 실험으로 발현이 검증된 15개 유전자 돌연변이(T2)에 대한 세대진전으로 순종 및 야생형을 자손을 확보하여 가뭄 스트레스 조건에서 표현형 분석을 실시함 - 그 결과 1개 unknown gene(LOC_Os01g67010)의 결함이 가뭄 내성 증진에 필요함을 확인함 · 세대진전을 통한 계통의 안정화 추진 및 신규 돌연변이 계통 확립 - 자가수분을 통한 위의 14개 계통에 대한 세대진전으로 계통내의 표현형 분석 장애요인 제거 진행 - 발현이 검증된 신규 22 unknown 유전자에 대한 돌연변이 전개 및 세대진전 진행 · RNA-seq분석 결과를 활용한 시스템 수준의 가뭄 반응 대사과정 및 전사 조절 경로 연구 수행 · 가뭄 반응성 unknown genes과 연관된 신호전달경로인자에 대한 게놈 수준의 분석 연구 수행(SCI논문) 3년차 (2015.6.1.-2016.5.31.): 가뭄내성 돌연변이 분리, 기능 검증 및 관련 기작 연구 · 기능이 확인된 1개의 유전자에 대한 기능 검증 및 세부 기작 규명 연구 - 2차년도에 확인된 1개 unknown gene (LOC_Os01g67010)의 T-DNA삽입 돌연변이에 대한 세대진전(T3) 후 생육 초기에 가뭄 스트레스 내성 표현형을 다시 확인함 - 유전자 편집기술(CAS9/CRSIPR)을 적용한 돌연변이 제작을 통한 표현형 재검증 및 활용 연구 진행중 · 신규 22개 전개 계통(T2)의 분석에서 1개 unknown gene(LOC_Os04g39230)의 결함이 가뭄 내성 증진에 필요함을 확인함 - 세대진전(T3)을 통한 표현형 재검증 및 세부 기작 연구가 진행 중임 · 가뭄 반응성 unknown 유전자의 기작 규명을 위한 housekeeping에 대한 게놈 수준의 분석 연구 수행 (SCI논문) · 생산성과 연계된 가뭄 반응성 unknown 유전자의 기작 규명을 위한 자포니카와 인디카 벼 flag leaf에서 발현의 변화를 보이는 유전자에 대한 게놈 수준의 분석 연구 수행(SCI논문) · 농촌 진흥청과 공동 연구로 벼 돌연변이 유전자에 대한 표현체 분석 및 활용 연구를 수행 중에 있어서 눈으로 확인이 어려운 가뭄 스트레스 조건에서 표현형을 여러 가지 디지털 image 분석 도구를 활용하여 구분하는 것이 가능할 것으로 전망됨. (출처 : Ⅰ. 연구결과 요약문 3P) |
