초록 ▼

Ⅳ. 연구개발 결과
○ Genome-wide mRNA, miRNA, 및 Long noncoding RNA deep sequencing과 control과의 methylation의 차이를 분석하기 위하여 Whole‐genome Bisulfite Sequencing을 진행.
○ 가뭄저항성과 DNA 메틸레이션과 RNA 발현량의 상관관계 분석.
- 벼의 DNA 메틸화 지도 구축.
- DNA와 메틸화와 mRNA 발현의 음의 상관관계 확인.
- 일반 벼에 비해 가뭄저항성 벼의 TSS 근처의 메틸화가 감소되고 mRNA

Ⅳ. 연구개발 결과
○ Genome-wide mRNA, miRNA, 및 Long noncoding RNA deep sequencing과 control과의 methylation의 차이를 분석하기 위하여 Whole‐genome Bisulfite Sequencing을 진행.
○ 가뭄저항성과 DNA 메틸레이션과 RNA 발현량의 상관관계 분석.
- 벼의 DNA 메틸화 지도 구축.
- DNA와 메틸화와 mRNA 발현의 음의 상관관계 확인.
- 일반 벼에 비해 가뭄저항성 벼의 TSS 근처의 메틸화가 감소되고 mRNA 발현량이 증가된 유전자들 발견.
○ 가뭄저항성 벼와 비가뭄저항성 벼 간의 Long non-coding RNA 발현양 분석.
○ 전사인자 중심의 유전자 조절 네트워크 구축.
○ AP2/ERF 전사인자 중심의 cascading tree 및 데이터베이스 구축.
○ 시계열 RNA-seq 데이터 분석 도구 개발을 통한 가뭄저항성 벼의 활성 패스웨이 분석.
○ RNA 시퀀싱 데이터로부터 그룹 간에 다르게 발현된 유전자를 검출하기 위한 웹패키지 DEGPACK 개발.
○ miRNA 분석 시스템 구축.
- Differentially expressed miRNA 분석.
- Novel miRNA 예측.
- Small RNA와 유전자의 발현양의 상관관계 분석.
- 차세대 시퀀싱(NGS) 기술을 이용한 대용량 오믹스 기반 siRNA-mRNA 상관관계 분석.
○ Sequencing 결과 건조 스트레스 관련 miRNA, mRNA 및 lncRNA deep sequence data와 Methylation sequencing data를 통합적으로 분석(clustering 분석)하고 건조스트레스에 핵심 역할을 수행하는 다수의 유전자 선발.
○ 각 sequence database 분석 결과로 확인된 protein 유전자 및 움 유전자의 실제발현양상을 real time PCR을 이용하여 분석.
○ Drought stress 저항 Genome-wide regulatory Network의 분석결과 가장 효율적 유전자를다수 선발하고, 이미 알려진 유전자 뿐 아니라 새로운 유전자를 선발하여 real time PCR을 이용해 novel coding and noncoding gene을 선발하여 list를 구축하고, 유전자조절 네트워크를 구축.
○ NGS 분석을 통한 11개의 novel/function unknown drought stress responsive gene(transcription factor), 49 noncoding drought responsive RNA 및 8 miRNA의 선발.
○ 선발된 novel coding and noncoding gene을 벼(또는 애기장대)에 형질전환하기 위하여 plant expression vector를 제작하고, Genomic 및 epigenomic network 분석 결과 선발된유전자(Novel coding transcripts)로 벡터제작을 마무리 하고 형질전환체 제작.
○ 11개의 novel/function unknown TF에 관한 생명정보 및 생물자원 기탁 완료.

Abstract ▼

Abiotic environmental stresses cause serious economic losses in agriculture. These stresses include temperature extremes, high salinity and drought. To isolate drought-responsive novel coding and noncoding genes, we used the next generation sequencing method from three rice cultivars (wild type nipp

Abiotic environmental stresses cause serious economic losses in agriculture. These stresses include temperature extremes, high salinity and drought. To isolate drought-responsive novel coding and noncoding genes, we used the next generation sequencing method from three rice cultivars (wild type nipponbare, nipponbare AP2 transgenic plants, wild type vandana). 36 NGS data of mRNA-seq, small RNA-seq, riboZero-seq, bisulfite seq, were analyzed. For the analyses of these data we constructed a TF-TG (Transcription Factor-Target Gene) network and an ap37 rooted cascading tree. Using these networks and tress we isolated lincRNAs, differentially expressed miRNAs and their targets, and also found differentially methylated regions (DMR). We identified several drought stress-related novel/function unknown coding transcripts (transcription factors and functional genes) and non-coding transcripts (small noncoding transcripts such as microRNA and long noncoding transcripts)
from these database analyses and have constructed databases of drought stress-related coding and noncoding transcripts. The expression level of the each genes was further analyzed by real-time quantitative PCR. The results ended up the selection of 29 transcription factors, 6 microRNAs and 10 long noncoding RNAs. Currently, we are further characterizing these transcripts. We expect that this study could provide functional information of the drought stress-regulated novel genes, and relationships among novel coding and noncoding transcripts. This result could be used to construction of network among drought-responsive genes, but also to identification of key genes in plant drought stress response.