□ 연구개발 목표 및 내용 ○ 최종 목표 ◯ CRISPR/Cas9 RNP 유전자교정 기술을 활용한 만추대성 및 초형개선 청경채 육종소재 개발 ◯ CRISPR/Cas9 유전자교정 기술을 활용한 초형개선 및 다수확성 토마토 육종소재 개발 ◯ MTL/ZmPLA1/NLD 및 CENH3 유전자 편집에 의한 반수체 유기 원예작물 육종소재 개발 ○ 전체 내용 (제1세부: 전북대) ○ 청경채 원형질체를 활용한 CRISPR/Cas9 RNP 기술 확립 연구 ○ 원형질체로부터 세포분열 및 plant regeneration을 통한 plantlet 배양 조건 확립연구 ○ 소포자배양 기술 확립을 통한 청경채 계통 육성 기간 단축 연구 ○ CRISPR/Cas9 RNP 및 아그로박테리움 유전자편집 기술을 통한 만추대성 및 초형개선 청경채 교정체 선발 (제1협동: 원광대) ○ SlER 프로모터 편집체 집단개발 및 줄기마디 길이 최적화 연구 ○ S 프로모터 편집체 집단개발 및 꽃대가지수 최적화 연구 ○ 토마토 줄기마디와 꽃대가지 수 최적화로 재배공간 활용성 및 수확성 증진계통 선발 (제2협동: 전남대) ○ 토마토, 청경채 및 콩 특이적 pPLA 계열 및 CENH3 유전자 분리 및 편집 CRISPR/Cas9 construct 구축 ○ 토마토, 청경채 및 콩에서 자성 및 웅성 생식세포 특이적으로 발현하는 pPLA 유전자기반 신육종기술에 의한 반수체 라인 획득 ○ CENH3 기능과 차별화된 pPLA 유전자의 반수체 유기기작 규명 □ 연구개발성과 (제1세부: 전북대) ○ 논문 (총 2건) - Young-Cheon Kim, Yeeun Kang, Eun-Young Yang, Myeong-Cheoul Cho, Ronald Schafleitner, Jeong Hwan Lee, Seonghoe Jang. (2021). Applications and major achievements of genome editing in vegetable crops: a review. Frontiers in Plant Science (IF: 5.753, JCR 상위 7.02%). 12(688980): 1-18. - Eun-Jin Wang, Young-Cheon Kim, Jeong Hwan Lee, Jeong-Kook Kim. (2021). Identification of a nuclear localization signal mediating the nuclear import of Arabidopsis splicing factor1. Plant Biotechnology Reports (IF: 2.010, JCR 상위 37.25%). 15: 775-781. ○ 국내 및 국제 학술대회 발표 (총 7건) ○ 청경채 유전자편집개체 개발 - 3건 유전자 CRISPR/Cas9 RNP 유전자편집 실시 (싱싱골드, 킹덤, 임팩트) - 4건 유전자 Agrobacterium 및 청경채 explant를 이용한 유전자편집 실시 (싱싱골드, 킹덤, 임팩트) ○ 청경채 타겟 유전자 기능 분석 (총 11개) - CRISPR/Cas9 RNP 유전자편집 실시 - Agrobacterium 및 청경채 explant를 이용한 유전자편집 실시 - 이를 통해 shooting되고 있는 4개의 BcPIF4 및 2개의 BcFT 유전자편집개체 확보 (제1협동: 원광대) ○ 국내 및 국제 학술대회 발표 (총 6건) ○ 유전자교정 작물개발 (총 15건) - ERACTA유전자 프로모터 편집 형질전환체 개발 총 8개체 유전자교정 확인 - S 유전자 프로모터 편집 형질전환체 개발 총 6개체 유전자교정 확인 - IDD유전자 유전자 편집 형질전환체 개발 총 1개체 (제2협동: 전남대) ○ 논문 (총 2건) - Jang JH, Nguyen NQ Légeret B, Beisson F, Kim YJ, Sim HJ, Lee OR. (2020). Phospholipase pPLAIIIα increases germination rate and resistance to turnip crinkle virus when overexpressed. Plant physiology 184: 1482-1498. (IF: 6.902, JCR 상위 4.27%) - Jang JH, Seo HS, Lee OR. (2021). The Reduced Longitudinal Growth Induced by Overexpression of pPLAIIIγ Is Regulated by Genes Encoding Microtubule-Associated Proteins. Plants-Basel. 10:2615. (IF: 3.935) ○ 국내 및 국제 학술대회 발표 (총 21건) ○ 유전자교정 작물개발 (총 145건) - GmMTL 및 GmpPLAII 유전자 교정 콩 (광안콩): 총 109개체 유전자교정 확인 - OspPLAII 유전자 교정 벼 (동진벼): 총 8개체 유전자교정 확인 - SolycCENH3 유전자 교정 토마토 (Sweet-100): 총 26개체 유전자교정 확인 - AtPLAII 유전자 교정 애기장대 (Col-0): 총 2개체 유전자교정 확인 ○ 언론홍보성과 (총 1건) □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ○ CRISPR/Cas9 RNP 기술은 기존의 GMO 논란을 어느 정도 회피하여 non-GMO 작물 개발을 할 수 있는 효율적인 방법임에도 불구하고, 다양한 원예작물에 적용하는데 제한적임. 따라서, 본 연구를 통해 얻어진 일부 결과들은 여러 유용 원예작물에 CRISPR/Cas9 RNP 기술 도입 시 유용하게 적용 가능 ○ 국내 및 국외 마켓에서 소비자 수요가 높은 청경채를 포함한 팍초이류의 유용 농업형질을 개선하는 데 본 연구를 통해 얻어진 타겟 유전자의 sgRNA 및 기능 연구는 향후 유전자편집기술을 포함한 분자 육종에 도움이 될 것으로 기대 ○ 공간활용성을 높이는 줄기마디길이 개선으로 수확성이 증진된 계통 및 품종으로 활용 ○ 토마토 꽃대가지수의 최적화로 식물체당 수확성이 증진된 계통 및 품종으로 활용 ○ 미래농업 적합 식물공장형 토마토 및 청경채 품종 생산 ○ 현재 수입 일본 종자가 장악하는 청경채 종자 시장에서 수입 종자를 대체할 수 있는 기회제공 ○ 기능성 청경채 및 토마토에 해당 기술을 접목하여 국내외 신시장 개척, 다양화 및 농업기술 수출 ○ 유전자 편집기술의 정확성과 유전형질 활용으로 원예 신품종 개발에 필요한 유용한 유전자원을 제공하여 종자회사에 기술이전 가능 ○ 본 연구를 통해 확보된 토마토, 콩 유전자 편집개체를 활용한 추가연구를 통해 PLAII 유전자가 벼, 애기장대 이외에 작물에서도 반수체 유도에 관여하는지 검증 필요 ○ 이후 확보된 반수체 작물을 활용하여 육종 회사가 보유하고 있는 우수한 형질을 가진 계통들을 대상으로 형질 고정 등 품종 육성에 걸리는 시간 단축과 더불어서 아주 우수한 품종 생산 가능 ○ 본 연구진들이 확보한 연구 결과들은 새로운 기존의 육종기술로 해결이 어려웠던 농업 문제들 (작물 생산성 증가, 기능성 향상 품종 개발, 품종 개발기간 단축 등)을 극복할 수 있을 것으로 판단되어지며, 이는 고부가가치 농산업의 수요 확대로 이어져 미래 농산업 변화를 주도할 선진국형 첨단 실용화 농업기술 국가로의 위상을 높일 수 있을 것으로 예상 (출처 : 요약문 2p)
- 연구책임자 : 이정환
- 주관연구기관 : 전북대학교
- 발행년도 : 20211200
- Keyword : 1. 유전자교정;농업형질 개선;토마토;청경채;반수체 유기; 2. Genome editing;Agronomic trait improvement;Tomato;Bok Choy;Haploid induction;
