초록 ▼

21세기는 생명산업의 중요성이 대두되는 시기이다. 이 중 종자산업은 가장 고부가가치 기술집약형 산업분야로서 글로벌 기업들도 이에 대한 투자를 확대하고 있는 상황이다. 더불어, 최근 2011년 11월 한미 FTA의 극적 타결과 더불어 농산업분야의 경쟁력 강화는 필수적인 요건이며 여기에 종자산업의 대외경쟁력 확보는 더욱 절실한 필요성을 가지게 되었다. 종자산업의 경쟁력강화를 위해서는 비약적으로 발전하는 생명공학기술과 유전체정보의 적극적인 활용 등을 통한 분자육종기술의 현실화가 당면한 사안이다.
이런 추세에 발맞춰 식물분자육종사업단

21세기는 생명산업의 중요성이 대두되는 시기이다. 이 중 종자산업은 가장 고부가가치 기술집약형 산업분야로서 글로벌 기업들도 이에 대한 투자를 확대하고 있는 상황이다. 더불어, 최근 2011년 11월 한미 FTA의 극적 타결과 더불어 농산업분야의 경쟁력 강화는 필수적인 요건이며 여기에 종자산업의 대외경쟁력 확보는 더욱 절실한 필요성을 가지게 되었다. 종자산업의 경쟁력강화를 위해서는 비약적으로 발전하는 생명공학기술과 유전체정보의 적극적인 활용 등을 통한 분자육종기술의 현실화가 당면한 사안이다.
이런 추세에 발맞춰 식물분자육종사업단이 차세대바이오그린21사업으로 2011년에 발족하였다. 식물분자육종사업단은 1년차 사업으로 벼, 콩, 밀, 고추, 배추, 무 등 주요 6개 작물과 기타작물을 대상으로 분자육종을 통한 품종육성, 유용형질과 연관된 분자표지개발, 유용유전자의 개발, 유용형질이 전이된 GM작물 개발등 4개 분야에 중점하여 연구과제를 선정하였으며 이를 통해 우리나라의 분자육종기술을 체계화 및 상용화 시켜 종자산업의 대외경쟁력 확보 및 이를 통한 식량 안보 강화, BT산업 부양, 기후변화 대응에 힘쓰고자 하였다.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 목차 ... 4
• 서론 ... 10
• 1. 연구개발의 필요성 ... 12
• 2. 분자육종 최신 기술동향 심층 분석 ... 16
• 가. 작물의 유전체 연구 동향 ... 16
• 1) 식물 유전체 연구 현황 ... 16
• 2) 국내 유전체 기술 수준 및 발전방향 ... 18
• 3) 국내 주요 연구기관의 연구동향 ... 19
• 가) 차세대유전체연구사업단 ... 20
• 나) 작물바이오텍연구소 ... 21
• 다) 서울대학교 및 한국생명공학연구원 ... 22
• 4) NGS를 이용한 유전체 연구 동향 ... 22
• 가) 차세대 염기서열 분석 기술 ... 22
• 나) NGS를 이용한 유전체 연구 기술 ... 23
• 5) 오믹스 및 시스템바이올로지 연구 동향 ... 30
• 가) 전사체학 ... 30
• 나) 단백질체학 ... 31
• 다) 대사체학 ... 31
• 라) 생물정보학과 시스템바이올로지 ... 32
• 6) 게놈 연구를 위한 핵심유전자원 ... 32
• 나. 최신 분자표지 개발 기술 및 분자표지 이용 기술 동향 ... 34
• 1) 분자표지를 이용한 육종 경향 ... 34
• 2) 최신 분자표지를 이용한 Marker-assisted backcrossing (MAB) 기술 개발 동향 ... 35
• 가) High-throughput marker system을 활용한 MAB 선발 전략 ... 35
• 나) 실제로 수행한 MAB 결과와 computer simulation을 이용한 결과의 비교 ... 36
• 다) MAB를 이용하여 품종을 개발한 최신 사례 ... 37
• 3) 최신 분자표지 대량 검정법 개발 동향 ... 38
• 가) 새로운 SNP genotyping 기술 ... 39
• 나) 새로운 SSR genotyping 기술 ... 44
• 4) 최신 식물 DNA 추출 방법 개발 동향 ... 44
• 가) CTAB을 이용한 추출 방법 ... 45
• 나) Solid-phase DNA 추출 방법 ... 45
• 다) Magnetic bead를 이용한 DNA 추출 방법 ... 45
• 라) 상업적으로 판매되는 DNA 추출 kit 소개 ... 46
• 다. 유용 형질 유전자의 분리 및 기능 연구 ... 48
• 1) 기능 유전자를 이용한 종자산업의 육종경향 ... 48
• 2) 유용형질 유전자의 분리 및 기능 연구 ... 48
• 가) RNA interference(RNAi)에 의한 유전자 기능 연구 ... 50
• 나) Map-based cloning에 의한 유전자 분리 ... 50
• 다) 삽입돌연변이체(Transposons , T-DNA)에 의한 유전자 기능 연구 ... 51
• 라) 역유전학적(reverse genetics) 방법을 통한 유전자 분석 ... 52
• 마) FOX-hunting system에 의한 유전자 분석 ... 53
• 바) 화학돌연변이 유기와 Tilling에 의한 유전자 기능연구 ... 53
• 사) Microarray를 이용한 유전자 대량 발현분석 ... 54
• 아) Proteomics에 의한 유전자 기능 분석 ... 55
• 자) Chemical genomics에 의한 유전자 분석 ... 56
• 라. 형질전환 작물 개발 현황 ... 57
• 1) GM 작물 개발 현황 ... 57
• 가) 최근 세계 GM 작물의 연구 현황 ... 58
• 나) 국내 GM 작물 개발 현황 ... 59
• 2) RNA interference(RNAi) 기작을 이용한 GM작물 개발 ... 60
• 가) 작물 초형 조절 ... 61
• 나) 비생물적 스트레스(abiotic stress) 저항성 향상 ... 61
• 다) 생물적 스트레스(biotic stress) 저항성 향상 ... 62
• 마. 미래 작물 육종을 위한 신기술 소개 ... 64
• 1) 변이의 창성 ... 64
• 가) 서열 특이적 돌연변이 유도 방법 ... 64
• 나) 후생 유전학을 기반으로 한 변이 창성 방법 ... 66
• 2) 계통 선발 ... 67
• 가) Next generation sequencing 기법을 통한 분자 표지 개발 및 활용 ... 67
• 나) Genome-wide association study를 통한 유전 분석 및 유전자 발굴 ... 68
• 다) Transcriptome 및 DNA 메틸화 양상 분석 ... 68
• 3) 육성 계통의 고정 ... 69
• 가) 이중반수체 (doubled haploid)를 활용한 계통 고정 ... 69
• 나) Reverse breeding ... 69
• 다) 무수정 생식 유도 ... 70
• 바. 품종육성 연구 기술 수준 및 발전방향 ... 70
• 1) 가치체계 단계별 국내 기술 수준 ... 70
• 2) 작물별 기술분야 별 수준 비교 ... 72
• 3. 국내 주요 작물 분자육종 기술 및 연구현황 ... 73
• 가. 벼 ... 73
• 1) 유전체연구 ... 73
• 2) 분자표지연구 ... 73
• 3) 유용형질 유전자연구 ... 82
• 4) 품종육성연구 ... 85
• 5) 연구 그룹 ... 91
• 나. 콩 ... 92
• 1) 유전체연구 ... 92
• 2) 분자표지연구 ... 92
• 3) 유용형질 유전자연구 ... 95
• 4) 품종육성연구 ... 97
• 5) 연구 그룹 ... 99
• 다. 밀 ... 100
• 1) 유전체연구 ... 100
• 2) 분자표지연구 ... 100
• 3) 유용형질 유전자연구 ... 104
• 4) 품종육성연구 ... 105
• 5) 연구 그룹 ... 106
• 라. 고추 ... 107
• 1) 분자표지연구 ... 107
• 2) 유용형질 유전자연구 ... 111
• 3) 품종육성연구 ... 113
• 4) 연구 그룹 ... 115
• 마. 배추 ... 116
• 1) 분자표지연구 ... 116
• 2) 유용형질 유전자연구 ... 124
• 3) 품종육성연구 ... 126
• 4) 연구 그룹 ... 127
• 바. 무 ... 128
• 1) 분자표지연구 ... 128
• 2) 유용형질 유전자연구 ... 138
• 3) 품종육성연구 ... 141
• 4) 연구 그룹 ... 141
• 사. 양파 ... 143
• 1) 분자표지연구 ... 143
• 2) 유용형질 유전자연구 ... 150
• 3) 품종육성연구 ... 152
• 4) 연구 그룹 ... 155
• 아. 소면적 특용작물 ... 156
• 1) 분자표지연구 ... 156
• 2) 유용형질 유전자연구 ... 159
• 3) 품종육성연구 ... 164
• 4) 연구 그룹 ... 165
• 4. 국내외 분자육종 관련 전문기관 및 산업화 사례 ... 167
• 가. Keygene ... 167
• 나. DNA Landmarks ... 172
• 다. PlantPhenomics(http://www.plantphenomics.org.au/ ) ... 174
• 라. 국내 기업 ... 182
• 5. 국내 분자육종 관련 기술 수요 조사분석 ... 189
• 가. 일반사항 ... 189
• 나. 정부기관 ... 189
• 다. 종자회사 및 대학교 ... 193
• 6. 특허.논문 분석을 통한 국제 분자육종 최신동향 분석 ... 198
• 가. 분석기준 및 범위 ... 198
• 나. 검색식 및 검색 건수 ... 200
• 다. 식물분자육종 분야의 특허동향 ... 207
• 라. 식물분자육종 기술 분야별 주요 출원인 현황 ... 218
• 7. 식물 분자육종 1년차 과제 분석 및 발전방향 제언 ... 222
• 가. 분자육종사업단 1차년도 과제검토 ... 222
• 나. 다른 사업단과의 중복성 배제 및 발전방향 제언 ... 227
• 다. 농림수산식품부 '골든시드프로젝트’와의 연계발전방안 제언 ... 229
• 8. 종합의견 ... 234
• 9. 자문위원 명단 ... 238
• 10. 참고문헌 ... 239
• 10. 부 록 ... 275
• 가. 종자관련 국내 기관 현황 ... 275
• 나. 우리나라 분자육종을 위한 분자표지 분석서비스 기관 현황 ... 278
• 다. 수요 조사 및 설문 조사지 ... 281