| 초록 |
□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 노린재목 나무이상과의 곤충인 나무이는 농업 및 산림 생태계에서 심각한 식물병들을 매개하며 막대한 경제적 피해를 입히고 있다. 현재 나무이 매개 식물병의 적절한 치료법이 없어 농산업에 미치는 악영향이 날로 증가하고 있다. 이에 나무이와 그들의 1차 공생균인 Candidatus Carsonella ruddii와의 진화 연관관계를 확인하고 이를 통해 식물병 매개의 기원을 추적하는 단서를 찾고자 한다. 더 세부적으로, 식물병 매개충과 무해충의 비교를 중점으로 (1) 식물 병원체 보균성 탐색, (2) 공생균 유전체 유전자 기능 및 배열 분석, (3) 나무이와 공생균의 진화사를 유전체 계통분석을 통해 구축, (4) 연관관계를 공진화 분석을 통해 확인, (5) 곤충 매개 식물병의 기원을 분자시계 및 유전자 기능 상동성 분석을 통해 해석한다. ◼ 전체 내용 나무이 공생 식물 병원체 보균성 탐색 - 나무이 Novaseq 시퀀싱 Metagenomic 데이터의 k-mer 기반 세균 분류법을 이용한 마이크로바이옴 분석과 나무이 식물 병원성 공생균 탐색 공생균 유전체 유전자 기능 및 배열 분석 - NovaSeq 이용 식물병 매개충 및 무해충의 완전 공생균 WGS 유전체 분석 - 완전 공생균의 유전자 기능 및 배열을 분석하여 식물병 매개의 유전적 단서 확보 공생균의 진화를 계통학적으로 추론 - 주요 나무이 분류군 및 해충 나무이 공생균 유전체의 차세대 시퀀싱 기반 분석 - 나무이 공생균의 단계통성 확인 및 분자 계통분석을 통한 계통수 작성 나무이상과 계통관계 구축 및 강화 - NovaSeq 기반 주요 나무이 분류군 및 해충 나무이 WGS 유전체 분석 - 본 연구자의 기존 나무이상과 계통수를 기반으로 나무이와 공생균의 NovaSeq 유전체 결과를 토대로 계통관계 재구축 나무이와 공생균의 공진화 해석 - 공생관계의 진화적 신호 감지를 위한 계통수 기반 공진화 분석 - 나무이와 공생균 진화 흐름의 유사성 분석을 위한 Tanglegram 작성과 해석 나무이와 공생균의 진화사 및 분화 연대 추정 - 분자시계법을 이용한 나무이와 공생균의 분화 연대 추정 - 지질시대 연대기 및 식물 진화 계통수와의 비교를 통한 나무이와 공생균의 진화사 추정 나무이 매개 식물병의 기원 및 공생균과의 상호관계 해석 - 나무이와 공생균 유전체에서 식물 면역 약화 관련 유전자 추적 - 유전체 주석달기, 유전자 기능 상동성 검색과 분석, 공생균 유전자의 수평 유전자 전달 여부 탐색 - 상리공생 진화의 시기와 유전자의 기능을 토대로 상호관계 및 식물병의 기원을 복합적으로 해석 □ 연구개발성과 - 국제 전문학술지 연구논문 게재 - 국제 전문학술대회 연구 결과 발표 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 학문적 분야 - 나무이와 세균의 진화 역사에 대한 계통학적 최신 연구 - 곤충과 공생 미생물의 공생 과정에 대한 생물학적 신발견 - 곤충 매개 식물병의 기원에 대한 단서 발굴 및 농업 관련 응용 연구 발전을 위한 토대 마련 산업적 분야 - 흡즙성 해충의 기주식물 감염 방식 이해 및 해충 방제와 조절을 위한 타겟 유전자 발굴 - 공생균 유전자 변형을 통한 해충 조절 가능성 및 난제 해결 - 생물학적 방제의 기초자료 제공, 무분별한 화학적 방제 감소 및 소요 비용 절감 - 유전자원 접근 및 이익 공유에 관한 세계 각국의 생물자원 경쟁에서 우위 획득 (출처 : 요약문 2p) |
