초록 ▼

본 연구과제의 최종목표는 고부가가치 유전공학 잔디를 개발하여 실용화하는 것이다. 이를 위하여 한국 자생의 들잔디와 벤트그라스 잔디의 조직배양, 재분화 및 형질전환 기술을 확립하였고, 고부가가치를 도입코자 식물의 광반응성 및 생장 조절 유용유전자를 다수 확보하고 식물체 내 기능을 모델식물인 애기장대에서 검증하였다. 본 연구에서 개발된 유전자들로는 고활성 및 음지인식 흡광 파장변이 파이토크롬 광수용체, 광반응성 조절인자들, 그리고 개화/노화 지연 유전자 등이 있다. 이들 유용 유전자들은 잔디로 도입되었고, 본 연구에서는 제초제 저항성

본 연구과제의 최종목표는 고부가가치 유전공학 잔디를 개발하여 실용화하는 것이다. 이를 위하여 한국 자생의 들잔디와 벤트그라스 잔디의 조직배양, 재분화 및 형질전환 기술을 확립하였고, 고부가가치를 도입코자 식물의 광반응성 및 생장 조절 유용유전자를 다수 확보하고 식물체 내 기능을 모델식물인 애기장대에서 검증하였다. 본 연구에서 개발된 유전자들로는 고활성 및 음지인식 흡광 파장변이 파이토크롬 광수용체, 광반응성 조절인자들, 그리고 개화/노화 지연 유전자 등이 있다. 이들 유용 유전자들은 잔디로 도입되었고, 본 연구에서는 제초제 저항성 들잔디 및 벤트그라스, 제초제 저항성과 더불어 음지내성(키 작고 짙푸른)인 들잔디 및 벤트그라스 등이 개발되었으며, 노화/개화가 지연되어 녹색기간이 연장된 잔디 등은 선발 중에있다. 제초제 저항성 잔디는 제초제 사용을 감소시켜 비용과 노동력을 절감하고 환경오염을 줄일 수 있을 것이고, 제초제 저항성을 포함한 고활성 파이토크롬 형질전환체(음지내성 잔디)는 제초제 저항성 형질뿐 아니라 필요이상으로 자라지 못하도록 하고 짙푸른 색깔을 지녀 부가가치를 크게 높일 수 있을 것이다. 확보된 유전공학잔디 중에서 제초제 저항성 잔디의 경우, 포장에서의 제초제 저항성 특성 및 농업적 특성을 일반 들잔디와의 비교실험을 완료하였으며, 품종화를 위한 GMO 환경위해성 평가시험을 실시하고있다.

Abstract ▼

Aims of this research were to obtain valuable genes for the regulation of plant growth and development, to establish genetic transformation system of turfgrass, and to generate high value-added turf grasses with commercially beneficial traits using obtained genes on the basis of genetic engineering.

Aims of this research were to obtain valuable genes for the regulation of plant growth and development, to establish genetic transformation system of turfgrass, and to generate high value-added turf grasses with commercially beneficial traits using obtained genes on the basis of genetic engineering. In this research, hyperactive phytochromes were developed to increase light responses of plants by removing a phosphorylation site that involves in the inhibitory regulation of light signaling, and absorption wavelength-shifted phytochromes with longer absorption wavelength were developed to suppress shade avoidance that is second only to disease as a cause of crop-yield losses, conferring shade tolerance onto plants. Furthermore, signal transducers of the phytochrome signaling were characterized to regulate plant growth and development, including FYPP (Flower-specific Phytochrome-interacting Protein Phosphatase), P APP5 (phytochrome-Associated Protein Phosphatase 5), NDPK2 (Nucleoside Di-Phosphate Kinase 2), PIF3 phytochrome-Interacing Factor 3), CREPl (C-terminal domain of REP!) and more. In particular, we elucidated functional roles of phytochrome phosphorylation and dephosphorylation in the plant light signaling from the studies of hyperactive phytochromes, FYPP and P APP5, and also elucidated the structural basis and enzymatic mechanism of NDPK2 activation by phytochromes. These results were published in the journals Cell, Plant Cell (3 papers), JBC, JMB, Plant Physiology, and more.
In this research, genetic transformation systems of Zoysiagrass and Bentgrass were successfully established by using embryogenic calli derived from mature seeds and Agrobacterium-mediated transformation method. With these established transformation systems, herbicide-resistant Zoysiagrass and Bentgrass were produced, their phenotypes were characterized and evaluated in the fields. Herbicide resistant turfgrass will give us an easy way to control weed species in the turfgrass area, which reduce the number and amount of agrochemical applications, resulting that decrease the environmental pollution. Furthermore, shade-tolerant turfgrass with herbicide resistance was developed by introducing the hyperactive photochrome. The phenotypes of shade tolerance turfgrass were shorter, greener and more branched than those of non-transgenic and herbicide-resistant turf grasses. The results of this research were also patented as our intellectual properties. For the commercialization of developed transgenic turf grasses, env onment risk assessments are currently under processing in the confined GMO field. Therefore, the results of this research show the commercial values of genetically modified turfgrass.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 최종보고서 초록 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 11
• CONTENTS ... 12
• 목차 ... 13
• 제 1 장 서 론 ... 14
• 제 1 절 연구개발의 목적 ... 14
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 14
• 제 3 절 연구개발의 범위 ... 15
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 17
• 제 1 절 식물 생장 조절 유용 유전자 분리/개발 ... 17
• 제 2 절 잔디의 형질 전환 ... 18
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 20
• 제 1 절 고활성 파이토크롬 광수용체의 개발에 관한 연구 ... 20
• 제 2 절 생장조절 유용 유전자군의 분리 및 그 기능연구 ... 31
• 제 3 절 형질전환 들잔디의 개발 및 실용화 연구 ... 33
• 제 4 절 한지형잔디 벤트그라스의 우량품종 육성 ... 46
• 제 5 절발표논문 ... 49
• 제 6 절 출원 및 등록된 특허 ... 51
• 제 4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 52
• 제 1 절 연구개발 목표 (계획서) ... 52
• 제 2 절 계획대비 달성도 및 기여도 평가 ... 53
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 57
• 제 1 절 추가연구의 필요성 ... 57
• 제 2 절 타 연구에의 응용 ... 57
• 제 3 절 기업화 추진방안 ... 58
• 제 6 장참고문헌 ... 60