초록 ▼

본 연구과제의 고부가가치 유전공학 잔디품종 개발이라는 목표를 달성하기 위하여 기 확보된 유용유전자와 들잔디 및 벤트그라스 형질전환기술을 이용하여 보다 다양하고 우수한 유전공학 잔디를 만들어 그 표현형질의 경제성을 평가하고, 경제적 가치를 지니는 유전공학 잔디를 집중 육성하여 환경위해성 등의 포장시험을 거쳐 품종상업화 작업을 수행하고자 하였다. 이를 위하여 세부과제를 나누어 고부가가치 도입을 위한 유전자 벡터 제조 및 프로모터 개발, 벤트그라스를 이용한 다양한 고부가가치 잔디 개발, 그리고 기 개발된 제초제 저항성 유전공학 틀잔디의

본 연구과제의 고부가가치 유전공학 잔디품종 개발이라는 목표를 달성하기 위하여 기 확보된 유용유전자와 들잔디 및 벤트그라스 형질전환기술을 이용하여 보다 다양하고 우수한 유전공학 잔디를 만들어 그 표현형질의 경제성을 평가하고, 경제적 가치를 지니는 유전공학 잔디를 집중 육성하여 환경위해성 등의 포장시험을 거쳐 품종상업화 작업을 수행하고자 하였다. 이를 위하여 세부과제를 나누어 고부가가치 도입을 위한 유전자 벡터 제조 및 프로모터 개발, 벤트그라스를 이용한 다양한 고부가가치 잔디 개발, 그리고 기 개발된 제초제 저항성 유전공학 틀잔디의 환경위해성 평가 등의 과제를 수행하였다.
제 1 세부과제에서는 1단계 연구를 통하여 얻은 유용유전자들 중에서 잔디에 도입되었을 때 부가가치를 창출할 수 있는 유전자를 선별, 잔디 형질전환용 유전자 벡터를 만들어 다른 세부과제에 제공하여 형질전환 잔디들을 만들도록 하였다. 또한 형질전환 잔디에서 도입된 유전자의 삽입부위 및 주변 염기서열 분석 동 분자생물학적 검증과 품종화 작업에 필요한 데이타를 수집하여 활용될 수 있도록 하였다. 그리고 특허로 제한된 유전자 프로모터(예를 들면 35S 프로모터)를 대체할 수 있는 프로모터를 개발하여, gene stacking을 통한 2개 이상의 형질을 지니는 복합형질 잔디 개발이 가능한 유전자 벡터 시스템을 만틀고자 하였다. 제 2 세부과제에서는 기 확보된 제초제 저항성 유전공학 들잔디(Zoysia japonica Steud.)의 GMO 등록을 위한 환경위해성 및 안정성 평가시험을 실시하였다. 여기에는 유전공학 잔디와 일반잔디와의 농업적 특성 비교 및 실질적 동등성, 비표적 생물체 및 근연식물체로의 유전자 이동성, 잡초화 가능성, 유독물질의 생산성 조사 등이 포함되었다. 또한 확보된 우수한 유전자가 도입된 난지형 잔디인 들잔디의 고부가가치 유전공학 품종을 지속적으로 개발하도록 하였다. 제 1 협동과제에서는 확보된 많은 유용 유전자가 도입된 한지형 잔디인 벤트그라스 (Agrotis palustris L.)의 다양한 유전공학 잔디를 최단시간 내에 확보하여 표현형질의 경제성 여부를 조사하고, 고부가가치로 경제성이 판단되는 유전공학 잔디를 선발하여 대량 증식시켜 포장시험으로 연결되도록 하였다. 벤트그라스는 비싼 단가(들잔디 4,000-7,000원/$m^{2}$; 벤트그라스 23,000-25,000원/$m^{2}$) 와 형질전환체 획득에 5-6개월 정도만 걸려 빠른 시간 내에 결과 확인이 가능하다는 장첨과 본 연구에 사용되는 벤트그라스 품종이 이미 골프장에서 널리 상업적으로 보급된 Crenshaw와 Penncross 품종이지에 개발된 유전공학 벤트그라스의 품종상업화도 용이할 것으로 기대한다. 따라서 다양한 유용유전자가 잔디에서 제대로 발현되고 표현형절이 나타나는지 벤트그라스를 이용하여 빠른 시간 내에 검정하도록 하여 유전공학 잔디 품종의 속성 개발과 더불어 여기서 확인된 유용유전자를 시간이 상대적으로 많이 걸리는 들잔디와 같은 잔디로 형질전환 시켜 고부가가치 유전공학 잔디개발에 불필요한 시간을 줄일 수 있도록 하고자하였다.
따라서 본 연구개발에서는 새로운 유전자 개발이 아니라 이미 확보된 유용 유전자들, 그리고 이미 확보된 잔디 형질전환이라는 핵심기술을 접목시켜 다양한 고부가가치 잔디를 개발하는 것과 이미 개발된 잔디의 GMO 등록을 위한 환경위해성 평가에 초점을 맞추어 연구를 수행하였다.

Abstract ▼

Our main objectives of the Biogreen 21 project in its thid phase (2008 through 2010) have been to develop several lines of turf grass varieties possessing plant genes that confer commercially viable traits to them. During the last three years of the project, we aimed at developing the phenotypically

Our main objectives of the Biogreen 21 project in its thid phase (2008 through 2010) have been to develop several lines of turf grass varieties possessing plant genes that confer commercially viable traits to them. During the last three years of the project, we aimed at developing the phenotypically and functionally improved turf grass varieties each expressing two genes by stacking a specific target gene and the herbicide-resistance confening Bar gene. To assess the performance of the multi-gene/trait Zoysia japonica cultivars developed, we studied the herbicide-resistant zoysiagrass, the popular variety for golf courses and parks in Korea and elsewhere. The weed control management of crop and turfgrass plants is laborious, expensive and environmentally risky. The herbicide/Basta tolerance conferred by the Bar gene can minimize the cost and risks stemming from the seasonal spraying of diverse herbicides for weed controL Our study completed during the last few years confirmed that the herbicide resistant Zoysia japonica and bentgrass varieties developed will permit more efficient and economically less expensive weed control of various turf grass plantings.
Since shade and canopy represent a significant lighting/environmental stress to plants in general, higher plants in particular avoid the shade in search of photosynthetically active visible light. The plants in the shade are not agronomically productive because of their resource-wasting shade avoidance reactions. The plant is essentially blind under the shade of a tree, self-shadowing plant itself and its neighbors. In crop plants, the shade-avoiding phenomenon leads to significant drops in crop yield. The shade avoidance reaction of plants is a particular problem for grass plants growing at a high density, as they cast shadows on each other. By suppressing this shade avoidance response in transgenic zoysiagrass and bentgrass plants; it will be possible to cultivate greener grasses that require relatively infrequent mowing and less watering. We are continuing the research on our genetically modified zoysiagrass and bentgrass cultivars and plan to assess their performances in greenhouse and outdoor field tests for eventual commercialization potentials. Our novel turf grass cultivars bearing Ser599Ala mutant PHYA gene (for hyperactive phytochrome A) displayed suppressed shade avoidance traits, as assessed in terms of hypocotyl (shoot) and internode shortenings, higher chlorophyll content, and broader and greener leaves. For example, bentgrass lines over-expressing Ser599Ala PHY A gene showed significant shade-tolerance traits. During the present project period, we also transformed Arabidopsis thaliana with greater far-red (shade) light absorbing mutant PHYA genes and studied their shade-tolerance traits in the model plant (results yet to be published). Zoysiagrass and bentgrass plants bearing such shade-tolerating spectral mutant phytochromes have been transformed for their shade tolerance traits. This particular work on shade light absorbing phytochrome transgenic grasses is incomplete, and will be continued beyond the current project period.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 11
• CONTENTS ... 14
• 목차 ... 15
• 제1장 서론 ... 16
• 제1절 연구개발의 목적 ... 16
• 제2절 연구개발의 필요성 ... 16
• 제3절 연구개발의 범위 ... 16
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 19
• 제1절 국내 기술개발 현황 ... 19
• 제2절 국외 기술개발 현황 ... 19
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 21
• 제1절 제조체 저항성-음지내성 들잔디의 실용화 연구 ... 21
• 제2절 다양한 유전공학 들잔디 개발 및 포장시험 ... 37
• 제3절 다양한 유전공학 벤트그라스 잔디 및 복합형질잔디개발 ... 57
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ... 83
• 제1절 연구개발 목표(최초 계획서) ... 83
• 제2절 연구개발목표의 달성도 및 기여도 평가 ... 84
• 제3절 정량적 성과 ... 85
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 90
• 제1절 추가연구의 필요성 ... 90
• 제2절 타 연구에의 응용 ... 91
• 제3절 기업화 추진방안 ... 91
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 93
• 제7장 기타 중요 변동사항 ... 95
• 제8장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구장비현황 ... 95
• 제9장 참고문헌 ... 96
• 끝페이지 ... 98