초록 ▼

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
본 연구에서는 생산기관의 광합성 산물의 자당으로의 분배 효율 향상을 위한 탄수화물 대사시스템을 최적화 하고, Ferredoxin/thioredoxin 시스템 조작을 통한 엽록체 내 탄수화물 대사 효율 향상에 대한 연구를 수행하였다. 또한 광호흡 손실 감소를 위한 엽록체 내광호흡 bypass 구축 및 엽록체 내의 이산화탄소 농도 증가를 위한 광합성 효율 향상에 대한 연구를 수행하였다. 또한, 벼의 자당대사에 중요한 유전자군의 특성분석을 통하여, 자당대사 최적화 모델링을 진행하였다. 세포 내 주요 자

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
본 연구에서는 생산기관의 광합성 산물의 자당으로의 분배 효율 향상을 위한 탄수화물 대사시스템을 최적화 하고, Ferredoxin/thioredoxin 시스템 조작을 통한 엽록체 내 탄수화물 대사 효율 향상에 대한 연구를 수행하였다. 또한 광호흡 손실 감소를 위한 엽록체 내광호흡 bypass 구축 및 엽록체 내의 이산화탄소 농도 증가를 위한 광합성 효율 향상에 대한 연구를 수행하였다. 또한, 벼의 자당대사에 중요한 유전자군의 특성분석을 통하여, 자당대사 최적화 모델링을 진행하였다. 세포 내 주요 자당대사 유전자군인 SUT, VIN, SUS 유전자군의 기능 분석을 통하여, 생산기관의 자당생산과 소비 및 저장기관으로의 자당 수송을 최적화할 수 있는 경로에 대한 연구를 수행하였다.

Abstract ▼

To support a rapidly increasing world population that is expected to reach eight billion by 2025, increased food production and improved crop productivity are required. In higher plants, green leaves function as phototropic source tissues and synthesize sugars that are distributed to non-phototropic

To support a rapidly increasing world population that is expected to reach eight billion by 2025, increased food production and improved crop productivity are required. In higher plants, green leaves function as phototropic source tissues and synthesize sugars that are distributed to non-phototropic sink tissues. Sink tissues utilize the imported sugars as carbon and energy sources. Therefore, the photosynthetic carbon metabolism in source leaves is thought to be a critical determinant for improving plant source capacity and productivity.
To increase source capacity, we engineered the carbohydrate metabolism in plant leaves. Triose phosphate/phosphate translocator (TPT), cytosolic fructose-1,6- bisphosphate (cFBPase), AGPase small subunit (AGPS), ferredoxin/thioredoxin reductase (FTR) genes were selected as target genes to enhance the efficiency of photosynthetic carbon metabolism. Mitochondrial glycolate dehydrogenase (mGDH) gene and sodium-dependent bicarbonate transporter (BicA) gene from cyanobacteria were selected to establish the photorepiratoty bypass and to increase CO₂ concentration in choloroplasts, respectively. The target genes were cloned from appropriate sources and then inserted into binary vectors such as the pPZP211Ex-myc vector for plant transformation. The resulting overexpression constructs were introduced into Arabidopsis to remodeling the carbohydrate metabolism. The simultaneous overexpression of TPT and cFBPase enhanced the source capacity and consequently led to growth enhancement of the transgenic plants.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• S U M M A R Y (영 문 요 약 문) ... 5
• 목 차 ... 6
• 제1장 서 론 ... 7
• 제1절 연구개발의 목적 및 필요성 ... 7
• 제2절 연구개발의 범위 ... 9
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 12
• 제1절 국내 기술개발 현황 ... 12
• 제2절 국외 기술개발 현황 ... 13
• 제3절 연구결과의 국내외 기술개발 현황에서 차지하는 위치 ... 14
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 16
• 제1절 식물 생산기관 탄수화물 대사 시스템 최적화를 위한 후보 유전자의 선정 ... 16
• 제2절 형질전환용 과발현 벡터의 제작 ... 16
• 제3절 Source 기관 탄수화물 대사 재설계를 위한 목표 유전자 과발현 식물체 제작 및 목표 유전자의 과발현 검증 ... 17
• 제4절 형질전환 식물체의 성장 표현형 조사 및 대사산물 분석 ... 20
• 제5절 벼 자당대사 핵심 연구대상 유전자군의 분리 및 발현 분석 ... 21
• 제6절 자당대사 관련 유전자의 돌연변이 순종라인 분리 및 분석 ... 23
• 제7절 S UT , V IN, S US 단백질의 세포 내 위치 확인 ... 25
• 제8절 S UT , V IN, S US 유전자의 형질전환 벼 생산 ... 27
• 제9절 S UT , V IN, S US 유전자의 prom oter 분리, GUS 융합 벡터 제작 및 형질전환 식물체 제작 ... 29
• 제10절 S UT , V IN, S US 유전자의 돌연변이 및 과발현 식물체의 대사체 비교 분석 ... 30
• 제11절 S UT , V IN, S US 돌연변이 라인의 교배를 통한 이중 돌연변이 생산 ... 32
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ... 33
• 제1절 목표대비 달성도 ... 33
• 제2절 정량적 성과 ... 37
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 39
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 40
• 제7장 중요 변동사항 ... 42
• 제8장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구장비 현황 ... 43
• 제9장 참고문헌 ... 44