초록 ▼

Advanced RAM approach를 통한 노화관련 변이체로부터 발굴한 ATPG2, ATPG4, 그리고 ATPG8 유전자 3종 모
두는 녹기 연장과 생산성 증대에 대한 표현형적 특징을 제공함을 확인할 수 있었다. 이러한 유전자들은
ORE7과 마찬가지로 모두 AT-hook domain을 가지고 있었다. 우리는 기 발굴한 ORE7과 ATHG1, 그리고 신규
발굴한 유전자 3종의 기능 분석을 통하여 chromatin architecture 조절 기술에 대한 새로운 모델을 제시하였다.
제노마인(주)의 chromat

Advanced RAM approach를 통한 노화관련 변이체로부터 발굴한 ATPG2, ATPG4, 그리고 ATPG8 유전자 3종 모
두는 녹기 연장과 생산성 증대에 대한 표현형적 특징을 제공함을 확인할 수 있었다. 이러한 유전자들은
ORE7과 마찬가지로 모두 AT-hook domain을 가지고 있었다. 우리는 기 발굴한 ORE7과 ATHG1, 그리고 신규
발굴한 유전자 3종의 기능 분석을 통하여 chromatin architecture 조절 기술에 대한 새로운 모델을 제시하였다.
제노마인(주)의 chromatin architecture 조절기술은 식물의 노화 진행 동안 chromatin의 안정성을 제공하여 식물
의 생산성 증대 또는 노화 지연의 표현형적 특징을 나타내며, 이러한 표현형적 특징은 적용 유전자의 발현
레벨에 따른다는 것이다. 즉, 적용 유전자의 발현이 강하면 강할수록 노화 지연의 표현형이 강력하게 나타나
고, 적용 유전자의 발현이 적정 수준을 유지하면 식물의 생산성 증대에 강력한 표현형적 특징을 제공한다. 이
러한 기술을 통한 식물의 생산성 증대는 야생형과 비슷한 수확시기를 가진다는 점에서 본 기술이 작물의 생
산성 증대에 대한 형질 제공에 있어 아주 강력할 것으로 판단된다. 한편 애기장대 activation tagging pool에서
신규 발굴한 DDF1 유전자는 freezing tolerance에 우성으로 나타났으며 또한 dark-green 잎, 왜소 현상 그리고
늦은 개화와 같은 표현형적 특징을 제공하였다. 또한 기능성 유전체 연구를 통하여 phyB overexpressor의 기능
을 가지는 ATHB23 유전자를 발굴하였다.
본 연구팀은 기 확보 유전자 4종과 유용 유전자 3종 그리고 신규 발굴한 유전자 3종을 고효율 잔디 형질전환
시스템을 통하여 8종의 잔디 형질전환체를 생산하였다. 이후 형질전환체의 분자생물학적, 생리‧생화학적 분석
을 통하여 5종의 우량 형질전환체를 개발하였다. ORE7-잔디 형질전환체는 녹기연장과 생산성 증대의 표현형
적 특징을 가졌으며, 이러한 표현형적 특징은 본 유전자의 발현 정도에 따라 구분되었다. 즉 ORE7 유전자의
발현이 높으면 높을수록 녹기 연장에 대한 표현형질을, 그리고 적정 수준에서의 발현은 녹기연장과 더불어
tiller 형성 촉진과 같은 생산성 증대에 대한 농업형질을 나타내었다. 또한 ATHG1, ATPG7 그리고 ATPG8 유전
자는 잔디에서 녹기 연장뿐 만 아니라 건조 스트레스 저항성에 대한 표현형적 특징을 제공하였다. 한편
AtSIZ-잔디 형질전환체는 염 스트레스뿐 만 아니라 가뭄 스트레스 저항성에 대한 표현형적 특징을 가지는 것
으로 밝혀졌다. 본 연구팀은 고부가 우량 잔디 신품종 개발을 위하여, 상기 5종의 우량 잔디 형질전환체 중
ORE7-, 그리고 AtSIZ-잔디 형질전환체에서 우량 농업형질을 가지는 계통을 선발하여 포장 내 대량 증식을 진
행 중에 있다.

Abstract ▼

The research goal of this project is to develop transgenic turfgrass with desirable agronomic characteristics such as delayed leaf senescence, multiple stress resistance, and dwarf, through transgenic technology, for commercial purpose. A couple of candidate transgenic lines with high quality are th

The research goal of this project is to develop transgenic turfgrass with desirable agronomic characteristics such as delayed leaf senescence, multiple stress resistance, and dwarf, through transgenic technology, for commercial purpose. A couple of candidate transgenic lines with high quality are then selected and examined in the field condition.
In this study, we generated transgenic turf grass lines with four genes (ORE7, ATHG1, AtSIZ and AtGA2ox4), which had been previously identified as key regulatory genes conferring delayed senescence, salt stress resistance, and dwarf phenotype. Efforts have also made identification of new 6 genes from Arabidopsis through plant functional genomics approach, where each gene has an potential in improving the quality of turfgrass. Among them, 4 genes were introduced into turfgrass.
We have initially screened Advanced RAM mutant pools for identifying genes controlling leaf senescence, stress responses or dwarfism. Further in vivo functional analyses revealed that the newly isolated novel genes (ATPG2, ATPG4, ATPG8) are critical for controlling senescence and productivity. Interestingly, all of genes contain AT-hook DNA binding motif, as shown in ORE7. These data along with the previous finding that ORE7 affects chromatin architecture, provide an important molecular insight that delayed leaf senescence may be affected by the control of chromatin structure. Strikingly, degree of delayed senescence was found to be correlated with expression level of AT-hook family genes. For example, we observed that strong expression of genes encoding AT-hook proteins led to delay of whole developmental process exhibiting various developmental defects. This observation indicates that expression of AT-hook protein genes should be controlled in desirable manner, when applied to generation of transgenic crops. Alternatively, transgenic lines with optimum expression level of AT-hook genes should be selected, in order to improve crop yields. In addition to AT-hook family genes, we also isolated the DDF gene that can provide dwarfism, late flowering, and multiple stress resistance. We also identified ATHB23 gene of phyB overexpressor.
We have introduced 8 useful genes into turfgrass through transgenic technology utilizing highefficiency
transformation system, and generated 5 transgenic turfgrass plants with good quality,
which were verified by various functional analyses. Interestingly, ORE7-transgenic turfgrass displayed various phonotypes depending on ORE7 expression level. One with higher expression of ORE7 showed strong delayed leaf senescence, while the other one with rather lower expression exhibited increased biomass including high number of tillers, as well as delayed senescence. Transgenic turfgrass with ATHG1, ATPG7 and ATPG8 showed delayed leaf senescence and increased tolerance of drought. Furthermore, AtSIZ transgenic turfgrass exhibited a trait for the tolerance of salinity and drought stresses. We selected ORE7- and AtSIZ-transgenic turfgrass lines with a agronomically important traits for further analysis and are being cultivated through vegetative propagation.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• SUMMARY ... 8
• CONTENTS ... 9
• 목 차 ... 10
• 제 1 장. 연구개발과제의 개요 ... 11
• 제 1 절. 경제‧산업적 중요성 및 필요성 ... 11
• 제 2 장. 국내외 기술개발 현황 ... 16
• 제 1 절. 국내외 기술개발 현황 ... 16
• 제 2 절. 국내외 특허 현황 ... 17
• 제 3 절. 과제의 기술과 관련된 본 연구팀의 선행연구 결과 ... 18
• 제 3 장. 연구개발수행 내용 및 결과 ... 23
• 제 1 절. 연구개발수행 내용 및 방법 ... 23
• 제 2 절. 고부가 잔디 적용 유용 유전자 발굴 ... 26
• 제 3 절. 유용 유전자 도입 잔디 형질전환체 개발 ... 55
• 제 4 장. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 80
• 제 1 절. 목표달성도 ... 80
• 제 2 절. 관련분야에의 기여도 ... 83
• 제 5 장. 연구개발 성과 및 성과활용 계획 ... 85
• 제 1 절. 연구개발 성과 ... 85
• 제 2 절. 성과활용 계획 ... 87
• 제 6 장. 연구개발과정에서 수집한 해외과학 기술정보 ... 89
• 제 7 장. 참고문헌 ... 92
• [부록 1] 특허출원 (PCT/KR2012/008798) ... 96
• [부록 2] 특허출원 (PCT/KR2012/002967) ... 117
• [부록 3] 논문게재: Plant Science (2011) 180:634-641 ... 134
• [부록 4] 논문게재: Physiol Plant (2013) accepted ... 142
• 연구개발보고서 초록 ... 169
• 끝페이지 ... 173