| 초록 |
□ 연구개요 대표적인 식량작물이면서 다배체 식물인 감자의 원형질체 유래 재분화 식물체 확보 효율을 60% 이상 달성 가능한 시스템을 확립하고, CRISPR-Cas9 뿐만 아니라 특이성과 효율성이 높은 유전자가위인 CRISPR-Cpf1의 적용 기반을 구축한다. 이를 기반으로 감수성 유전자인 StSR4의 knockout을 유도하고 감수성 형질이 결여된 교정식물체의 병저항성과 그에 따른 식물체의 생육과 저항성 반응의 현상을 해석한다. □ 연구 목표대비연구결과 • 4배체 감자의 원형질체 추출 및 원형질체 유래 60% 이상의 고효율 식물 재분화 조건을 확립함 • PEG-기반 단백질 전달 조건 확립을 위하여 PEG 농도, 전달 단백질 농도, 융합처리시간 등의 최적 조건 규명함 • 식물 면역 시스템 관련 감수성 유전자 교정을 위한 타겟 StSR4 선정 및 유전자 서열과 SNP 분석, crRNA 제작함 • CRISPR-Cas9을 이용한 RNPs 매개 유전자교정 시스템을 확립하였으며, 약 30%의 높은 효율로 indel이 이루어짐 • CRISPR-Cpf1을 이용한 RNPs 매개 유전자교정 시스템 확립하였으며, 최대 17%의 교정효율을 달성하였음 • 유전자 교정 식물체의 Genotyping assay을 통하여 frame-shift 여부와 allele별 교정 효율을 확인함 • 유전자교정 식물체의 표현형 분석: 돌연변이체의 지상부 표현형 분석을 통하여 StSR4 유전자의 발현억제가 식물체 생육에 영향을 미침을 확인함 • stsr4 mutants의 병저항성 관련 유전자, StEDS1의 발현 증가 및 StPR1유전자의 발현이 증가함을 규명함 • 역병균 접종을 통하여 병저항성 감자 선발 및 유전자 발현 분석을 통한 매커니즘 규명함 □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의중요성) - 식물이 병원체에 대하여 가지는 감수성 유전자를 기능 저하시킴으로서 병에 대한 저항성이 성공적으로 유도되었음을 확인하였으며 이 연구를 바탕으로 역병 이외의 잎마름병과 같은 파괴력이 큰 병에 대하여도 적용이 가능할 것으로 봄 - 본 연구를 통하여 체계적으로 확립된 감자의 원형질체 배양에 의한 식물체재분화와 유전자교정 연구는 고추, 토마토 등과 같은 중요한 채소작물인 가지과 식물에 응용할 수 있음 - 원형질체 기반의 유전자교정 작물 개발은 아직은 GMO 이슈에서 완전히 자유롭다고는 할 수 없으나 외부 DNA-free 이기 때문에 시장 진출에 대한 가능성이 높음 (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
