초록 ▼

○ 연구결과
본 연구의 목적은 잔디에 기능 검정된 유용 유전자를 도입하여 녹화 연장, 다양한 환경 스트레스 저항성, 그리고 왜화 유도 등과 같은 우량 형질을 나타내는 잔디 형질전환체 개발에 있다. 이후 개발된 잔디 형질전환체는 우량 품종 개발에 적용하고자 한다.
주관기관인 제노마인(주)에서 확보하고 있는 유용 유전자 중 AtSIZ, ORE7 그리고 PAPP5의 TPR domain을 우량 잔디 형질전환체 개발에 적용하였으며, 기능성 유전체 연구를 통하여 신규잔디 적용 유용 유전자 4종을 발굴하였다. advanced RAM

○ 연구결과
본 연구의 목적은 잔디에 기능 검정된 유용 유전자를 도입하여 녹화 연장, 다양한 환경 스트레스 저항성, 그리고 왜화 유도 등과 같은 우량 형질을 나타내는 잔디 형질전환체 개발에 있다. 이후 개발된 잔디 형질전환체는 우량 품종 개발에 적용하고자 한다.
주관기관인 제노마인(주)에서 확보하고 있는 유용 유전자 중 AtSIZ, ORE7 그리고 PAPP5의 TPR domain을 우량 잔디 형질전환체 개발에 적용하였으며, 기능성 유전체 연구를 통하여 신규잔디 적용 유용 유전자 4종을 발굴하였다. advanced RAM approach를 통한 노화관련 변이체를 screening한 결과, 2종의 노화 조절관련 변이체를 선별하였으며 이들의 유전정보는 AT-hook 단백질을 암호화하는 ATHG1과 GSDL2 유전자인 것으로 밝혀졌다. 상기 노화조절 유전자의 유용성을 검정하기 위하여 노화 특이적 promoter를 적용하여 재조합 식물을 제작하여 기능 검정을 수행하였다. 그 결과 ATHG1과 GSDL2 둘 다 녹기 연장에 대한 표현형적 특징뿐만 아니라 스트레스 저항성도 제공함을 확인할 수 있었다. 또한 EMS mutagenesis를 통하여 발굴된 ARF2 유전자도 녹기연장에 대한 표현형적 특징을 제공하였다. 한편 advanced RAM approach를 통하여 발굴된 AtGA2ox4는 식물에서 왜성 형질을 유도하였다.
본 연구팀은 상기 유전자를 고효율 잔디 형질전환 시스템을 통하여 잔디에 도입하여 6종의 잔디 형질전환체를 생산하였으며, 이후 형질전환체의 분자생물학적, 생리 생화학적 분석을 통하여 3종의 우량 형질전환체를 개발하였다. TPR-잔디 형질전환체는 애기장대와 마찬가지로 왜화의 표현형적 특징을 나타내었으며, AtSIZ-잔디 형질전환체는 염 스트레스 저항성뿐 만 아니라 가뭄 스트레스에 대한 저항성도 가지는 것으로 나타났다. 또한 ORE7-잔디 형질전환체는 녹기 연장과 염 스트레스 저항성에 대한 표현형적 특징을 가지는 것으로 밝혀졌다. 이러한 표현형적 특징을 가지는 3종의 잔디 형질전환체는 이후 우량 잔디 품종 개발에 적용하고자 한다. 한편 본 연구팀은 GMO 안정성 확보를 위하여 제초제 저항성 잔디를 대상으로 수분, 수정시기에 코발트 감마선을 조사하여 비추 대형 돌연변이체를 개발하였으며, 이후 본 돌연변이체는 고부가 품종으로 개발하고자 한다.

Abstract ▼

The purpose of this research project is to generate valuable transgenic turfgrass by the introduction of genes displayed the useful phenomena such as delayed-senescence, stress tolerance, and control of dwarfism, and then to develop value-added turfgrass varieties with agricultural traits.
We hav

The purpose of this research project is to generate valuable transgenic turfgrass by the introduction of genes displayed the useful phenomena such as delayed-senescence, stress tolerance, and control of dwarfism, and then to develop value-added turfgrass varieties with agricultural traits.
We have generated transgenic turfgrass using regulatory genes from Arabidopsis, AtSIZ, ORE7, and TPR domain of PAPP5 among useful genes obtained from Genomine. And we have identified novel 4 genes through plant functional genomics to apply for the development of valuable transgenic turfgrass. To better understand the in vivo functions for the regulation of plant senescence, we have cloned cDNAs for genes, and generated transgenic Arabidopsis expressing the sense strand of the genes after the identification of 2 novel genes, ATHG1 contained At-hook domain and GSDL2 from advanced RAM mutants with aberrant plant senescence. ATHG 1-, and GSDL2-overexpressed plants showed a highly significant delayed-senescence in the heterozygous state, leading to yield increase in the organ size and seed production. Interestingly, activation of the genes led to a highly stress tolerance under the condition of various environmental stresses. Also, the plants with repression of ARF2 identified through EMS mutagenesis displayed phenotypic characters of delayed-senescence and oxidative stress tolerance. On the other hand, overexpression of AtGA2ox4 identified through advanced RAM approach predominantly induced a dwarf phenotype by the regulation of genes in the leaves, but not in the roots and stems of Arabidopsis.
We have introduced 6 useful genes into turfgrass through transgenic technology utilizing highefficiency transformation system, and generated valuable 3 transgenic turfgrass by various functional analysis. TPR-transgenic turfgrass displayed a dwarf symptom similar to that of Arabidopsis. AtSIZ-transgenic turfgrass showed a significant trait for the tolerance of salinity and drought stress. In addition to ORE7-transgenic turfgrass had phenotypic characteristics of delayed-senescence and the tolerance of salt stress. Three transgenic species with phenotypic characteristics is to apply for the development of new value-added turf grass cultivars. One the other hand, we showed that gamma-ray irradiation-induced mutagenesis is highly effective in generating mutations in Zoysia grass. Using this technology, we have identified herbicide-tolerant lines with unbolting traits, which can be utilized in controlling transgene escape of GM Zoysia grass. This technology could also be applied in other GM plants being cultivated through vegetative propagation.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요 약 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 8
• CONTENTS ... 9
• 목차 ... 10
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 11
• 제1절 연구개발대상 기술의 경제적ㆍ산업적 중요성 및 연구개발의 필요성 ... 11
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 16
• 제1절. 국내외 기술개발 현황 ... 16
• 제2절. 국내외 잔디 품종 특허 현황 ... 17
• 제3절. 본 과제의 기술과 관련된 선행연구 결과(본 연구팀의 선행연구) ... 19
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 26
• 제1절. 연구개발수행 내용 및 방법 ... 26
• 제2절. 잔디 품종 개량 유용 유전자 발굴 ... 29
• 제3절. 잔디 형질전환 ... 56
• 제4절. 잔디 형질전환체 생산 및 개발 ... 60
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 73
• 제1절. 목표 달성도 ... 73
• 제2절. 관련분야에의 기여도 ... 75
• 제5장 연구개발 성과 및 성과활용 계획 ... 77
• 제1절. 연구개발 성과 ... 77
• 제2절. 성과활용 계획 ... 78
• 제6장 참고문헌 ... 80
• 끝페이지 ... 85