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Kafe 바로가기주관연구기관 | 한국원자력연구원 |
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연구책임자 | 김동섭 |
참여연구자 | 김진백 , 하보근 , 김상훈 , 김선희 |
보고서유형 | 1단계보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 | 한국어 |
발행년월 | 2013-07 |
과제시작연도 | 2012 |
주관부처 | 미래창조과학부 KA |
사업 관리 기관 | 한국연구재단 |
등록번호 | TRKO201300032554 |
과제고유번호 | 1345172518 |
DB 구축일자 | 2013-12-21 |
키워드 | 이온화에너지,방사선표지유전자,방사선지표식물,방사선 노출검지 GeneChip,유전자발현 네트워크Ionizing radiation,Radio marker genes,Ionizing energy bioindicator,Radiation sensing GeneChip,Gene expression network |
Ⅲ. 연구개발의 내용 및 결과
1. 단자엽 모델식물(벼)의 이온화에너지원(우주선, 감마선, 이온빔)에 따른 식물영향평가
○ 이온화에너지원에 따른 모델식물 생리, 생화학 경로 탐색
- 이온화에너지원 및 조사패턴에 따른 생육검정
- 이온화에너지원에 따른 지표성분 검정: MDA, Chlorophyll, Carotenoid, ESR, 항산화효소 활성도 검정 등
- 이온화에너지원에 따른 유전적 다양성 AFLP 분석
- 감마선 조사패턴(완/급조사)에 따른 지표성분 검정: MDA, Chlorophyll, Caro
Ⅲ. 연구개발의 내용 및 결과
1. 단자엽 모델식물(벼)의 이온화에너지원(우주선, 감마선, 이온빔)에 따른 식물영향평가
○ 이온화에너지원에 따른 모델식물 생리, 생화학 경로 탐색
- 이온화에너지원 및 조사패턴에 따른 생육검정
- 이온화에너지원에 따른 지표성분 검정: MDA, Chlorophyll, Carotenoid, ESR, 항산화효소 활성도 검정 등
- 이온화에너지원에 따른 유전적 다양성 AFLP 분석
- 감마선 조사패턴(완/급조사)에 따른 지표성분 검정: MDA, Chlorophyll, Carotenoid, 항산화효소 활성도 검정 등
- 감마선 조사패턴(완/급조사)에 따른 Anthocyanin합성 및 LTP(Lipid Transfer Protein) family 유전자군 발현 패턴 검정
- 유전자 대량 검정을 위한 적정 생육시기 및 선량 선정
- 러시아 IBMP 우주정거장(ISS) BioRisk 식물 종자 탑재
- 일본 다카사키 연구소 Carbon ionbeam 조사 영향 평가
○ 이온화에너지 조사 지표성분 항산화효소 활성검정 및 항산화효소 유전자 발현 검정
- 이온화에너지 조사 항산화효소 활성검정 및 항산화효소 유전자 발현 검정(RT-PCR)
- 일본 다카사키 연구소 14C source 이온빔 2차 조사 및 영향 평가
- 러시아 IBMP 우주정거장(ISS) BioRisk 식물 종자 탑재 및 수거 (2012년 9월 회수)
- 우주선 특이반응 유전자 대상 우주선 조사 시료의 우주선 및 환경적 요인(무중력, 고온, 저온, chilling 등)에 의한 유전체 발현 차이 검정
- 감마선 완/급조사를 통해 모델식물(벼)의 항산화 효소 관련 연관 유전자 발현차이 규명
- 감마선 조사패턴(완/급조사)에 따른 생체 구조 변화 연구: TEM 분석
○ 이온화에너지원에 따른 anthocyanin 함량 및 발현 변화 검정
- Microarray 분석을 통한 anthocyanin 합성 유저자들의 발현 패턴 비교
- 이온화에너지원에 따른 anthocyanin 함량 변화 검정
- anthocyanin 합성 유전자 발현 검정 (RT-PCR)
- 러시아 IBMP 우주정거장 BioRisk 식물 종자 수거 및 생리적 영향 평가
2. 이온화에너지원(우주선, 감마선, 이온빔) 별 Radio Marker Genes (RMG) 개발
○ Microarray 기법을 이용한 전사체 발현 양상(transcriptomic changes) 대량검정
- Microarray 기법을 이용한 이온화에너지원에 따른 전사체 발현양상 (transcriptomic changes) 대량검정: 25,000 유전자
- 감마선 조사패턴(완, 급조사)에 따른 전사체 발현양상(transcriptomic changes) 대량검정: 25,000 유전자
- "Radio marker genes (RMG)" 개발을 위한 후보 유전자 도출 및 검정
○ 이온화에너지원 특이반응 유전체 발현 검정 및 RMG 이용 over-expression (O/E) or Knock-out (K/O) Arabidopsis 형질전환체 제작
- Microarray 기법을 이용한 전사체 발현양상(transcriptomic changes) 대량 검정을 통한 "Radio marker genes (RMG)" 개발을 위한 후보 유전자 4건 도출 및 co-expression 네트워크 분석 수행
- RMG 후보 유전자 대상 타 abiotic stress (heat, cold, chilling, salt, anoxia, drought)발현 연관 네트워크 분석
- RMG 이용 over-expression (O/E) or Knock-out (K/O) Arabidopsis 형질전환체 제작
○ "Radio Marker Gene" (RMG) 이용 지표식물 개발 및 검정
- RMG 이용 지표식물 개발 및 검정
- RMG 이용 지표식물 개발 후 특허 출원
- 감마선 특이반응 유전자의 abiotic 스트레스 연과 분석 및 RMG 후보 유전자 동정
- 이온화에너지원 특이반응 유전자의 발현 패턴 및 RMG 후보 유전자 동정
3. 이온화에너지원 별 특이 반응 유전자 이용 GeneChip 개발
○ 이온화에너지 특이 반응 유전자 spectrum 구축
- 이온화에너지원에 따른 특이 반응 유전자 spectrum 구축
- 이온화에너지원에 따른 특이 반응 유전자의 DB 이용 bioinformatics를 접목한 유전자 기능 해석
- 감마선 조사패턴(완/급조사)에 따른 특이 반응 유전자 spectrum 구축
○ Microarray 기법을 이용한 전사체 발현 양상 검정 후 GeneChip 개발을 위한 이온화에너지 특이 반응 유전자 발현 검정
- GeneChip 개발을 위한 Microarray up/down 유전자 대상 이온화에너지 특이 반응 유전자 발현 검정(RT-PCR)
- 이온화에너지원(감마선, 이온빔, 우주선) 및 감마선 조사패턴(완/급조사)에 따른 GeneChip probes 제작 및 디자인
- 시험분석용 GeneChip RadMark Ⅰ 제작
○ 이온화에너지 노출 검지를 위한 GeneChip 개발 및 검정
- DB를 이용한 high-conserved oligomer 대량 제작 및 테스트
- 이온화에너지 노출 여부 검지를 위한 GeneChip 개발 및 특허 출원 : 4건
4. 이온화에너지원에 따른 식물유전체 in silico 연구
○ 대량 Microarray 더이터 클러스팅 및 광의의 네트워크 구축
- 대량의 마이크로어레이 데이터베이스 구축과 이를 이용한 단자엽 (벼) 유전자의 network 분석 시스템 구축
- 감마선 조사를 통한 특이적 반응 유전자군(LRR RLK)의 in silico 분석
- 이온화에너지원에 따른 유전자의 network 분석을 통한 특이적 signal pathway 탐색
- 감마선 완,급조사에 따른 in silico 분석
- RMG 개발을 위한 후보 유전자 선발
○ 중복유전자군의 이온화에너지원에 따른 발현 양상 검정
- 대량의 Micorarray database를 통한 선량의 완,급조사 그리고 감마선, 이온 빔, 우주방사선 처리에 대한 특이적 발현 유전자들의 network 구축 및 biological process 탐색
- 진화 과정 중 중복유전자군의 이온화에너지원별 상호발현유전자의 식물체내 검정
○ 중복 유전자군의 기능 분석 및 유전체 네트워크 모델 정립
- 중복유전자군의 이온화에너지원별 발현 규명
- 이온화에너지원별 유전자 네트워크의 허브 유전자 기능 검정
Ⅲ. Contents and Method of Research
1. Physiological analysis of monocot model plant (rice) in response to ionizing radiation (cosmic-ray, gamma-ray, Ion beam)
- Identification of antioxidant characters through cytochemical analysis
- Comparison of antioxidant activities in response to ioniz
Ⅲ. Contents and Method of Research
1. Physiological analysis of monocot model plant (rice) in response to ionizing radiation (cosmic-ray, gamma-ray, Ion beam)
- Identification of antioxidant characters through cytochemical analysis
- Comparison of antioxidant activities in response to ionizing irradiation
- Evaluation of anthocyanin quantity in response to ionizing irradiation
2. Ionization energy response gene family analysis via bioinformatic validation
- Expression analysis of monocot and dicot gene families
- In silico and bioinformatic approach to elucidate gene function
3. Characterization and functional analysis of genes specifically expressed in response to ionizing irradiation (cosmic-ray, gamma-ray, Ion beam)
- High throughput trancriptomic analysis of plants under ionizing radiation using microarray
- Promotor and cis-element analysis of genes specifically expressed in response to ionizing radiation
- Validation and functional analysis of candidate genes
- Elucidation of plant mechanism of sensing and response to ionization energy
4. Development of bioindicator plants detecting ionization energy
- Cloning and identification of "Radio marker genes (RMG)"
- Development of Over-expression (O/E) or Knock-out (K/O) plants using RMG
5. Development of GeneChip as an ionization energy detector
- Expression profiling analysis of genes specifically expression in response to ionization energy
- Prepare high-conserved gene specific oligomer
- Development of ionization energy monitoring GeneChip and application
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