초록 ▼

• 자주달개비 BNL_4430 유전자원으로부터 방사선 조사 후 총 77,326개의 전사체를 얻었고, 발현 증가된 3,393개와 발현 감소된 4,640개 전사체를 확보함
• 방사선 비조사 대조군에 50, 250, 500, 1000mGy별로 발현 증가된 유전자 436, 1234, 1351, 1213개와 발현 감소된 유전자는 425, 1462, 1948, 2128개 스크리닝
• 발현 차이가 큰(3x 이상) 유전자 중 RT-PCR 및 qRT-PCR을 거쳐 DEG 결과와 일치를 보이는 최종 16개의 후보유전자를 2년에 걸쳐 재검증

• 자주달개비 BNL_4430 유전자원으로부터 방사선 조사 후 총 77,326개의 전사체를 얻었고, 발현 증가된 3,393개와 발현 감소된 4,640개 전사체를 확보함
• 방사선 비조사 대조군에 50, 250, 500, 1000mGy별로 발현 증가된 유전자 436, 1234, 1351, 1213개와 발현 감소된 유전자는 425, 1462, 1948, 2128개 스크리닝
• 발현 차이가 큰(3x 이상) 유전자 중 RT-PCR 및 qRT-PCR을 거쳐 DEG 결과와 일치를 보이는 최종 16개의 후보유전자를 2년에 걸쳐 재검증을 실시하여 방사선 유전자계측기능을 할 수 있는 유전자 키트 개발에 활용하였고 4건을 특허출원함
• 유전자의 발현을 조절하는 miRNA를 자주달개비 EST에서 1,371개 찾았고, 단백질 생성이 가능한 37개의 miRNA가 총 149개의 유전자 발현을 조절하고 있음을 밝혀 논문으로 투고함
• 자주달개비 수술털 색의 변화와 관련하여 Chalcone isomerase(CHI)-like gene family의 발현을 조직별 및 선량별로 조사하여 수술털 색의 변화가 CHI 유전자의 발현과 관련있음을 실험적으로 증명하여 논문을 투고함
• chaperone 기능을 하며 스트레스 환경에서 단백질의 구조적 변성을 방지하는 Calnexin1을 자주달개비에서 최초로 동정하여 대장균과 효모에 형질전환시켜 스트레스에서 저항성을 유지하하는 사실을 밝혀 논문투고함
• 실험적으로 증명된 유전자를 기반으로 방사선 피폭을 사전에 모니터링하고, 피해 지역의 생태복원 예측을 위한 진단 키트를 개발하여 특허출원함
(출처: 보고서 요약서 2p)

Abstract ▼

A great amount of resources including human, capitals, and other enegry needs to be attributed to recover when radiation damages released from the nuclear power or other related facilities is occurred. A model plant, spiderwort, has been recognized as one of the most sensitive plant to radiation exp

A great amount of resources including human, capitals, and other enegry needs to be attributed to recover when radiation damages released from the nuclear power or other related facilities is occurred. A model plant, spiderwort, has been recognized as one of the most sensitive plant to radiation exposure. In this study, a total of five spiderwort genotypes were collected from NASA and domestically, and BNL_4430 appeared to be most sensitive to radiation so that it was selected for RNA-seq and exploring candidate genes responding to radiation. Gamma-radiation was treated in the gamma-phytotron at Advanced Radiation Technology Institute, Jeongeup, Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI), with radiation doses of 50, 100, 250, 500, and 1,000mGy. Stamen color started to change from 10 days after treatment (DAT), with maximum variation on 13th DAT so that total RNA was extracted and sequenced on that day. After RNA-seq and assembling, a total of 233,483 transcripts were obtained, which produced 77,326 representative transcripts (loci), with average 1,229 bp long and N50 value of 1,808bp. After GO and gene annotation, a DEG (differentially expressed gene) analysis was implemented and 436, 1234, 1351, 1213 up-regulated genes, and 425, 1462, 1948, 2128 down-regulated genes were explored at 50, 250, 500, and 1000mGy, respectively. A subsequent RT-PCR and qRT-PCR provided 16 candidate genes sensitive to low-dose of gamma radiation, which were included in a radiation detecting kit and were applied for right protection. Also, micro RNA as a regulatory element was screened against the obtained EST DB and a total of 1,317 miRNAs were found to be exist, but only 37 miRNA which were translated into proteins were used for secondary hairpin structures. Five candidate miRNA which were up-regulated at 50mGy were verified to control genes at the gene promoter regions as a cis-element. In addition, expression characterization of chalcone isomerase (CHI)-like gene family was investigated to see whether the gene family is involving in the stamen color change. Gene expression pattern of the 7 CHI genes in the family was different by tissue or radiation dose, and a gene such as TrCHI2a was expressed by 40 times higher in calyx, flower bud, and flower along with miximum expression at 1000mGy, indicating CHI genes were involved when the stamen color changed in response to radiation treatment even at low dose. One of the genes expressing higher at 50mGy, Calnexin 1 which has been reported to protect protein under various stresses just like chaperon was verified by different tissue and radiation doses. As expected, Calnexin 1 gene was highly expressed around 50 ~100mGy in consistent with DEG analysis, with most expression in root tissue, meaning the root plays a role in sensing the radiation stress. The gene was transformed int E. coli and yeast, resulting in attributing to longer survival of them when radiation or UV stress was treated, possibly due to the genes protecting protein misfolding under stress conditions. Finally the protein was found to be successfully produced form the gene from the Western Bolot analysis. All the EST DB was uploaded and deposited to National Agricultural Biotechnology Information Center; NABIC), and the verified 16 genes responding and sensitive to gamma radiation were used to a kit that detects even low dose of radiation exposure from facilities of nuclear power, hospital for x-ray scanning, or research institute. We expect that the explored genes or regulatory elements which expressed significantly when exposed to radiation can be introduced to a plant in order to remove some radioactive elements. For restoration monitoring of the ecosystem from the nuclear accident, the developed gene-dosimetry will show the radiation-free status by checking those gene expression.
(출처: Summary 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1보고서 요약서 ... 2국문 요약문 ... 3SUMMARY ... 5Contents ... 7목차 ... 8제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 9 1절. 연구개발 목적 ... 9 2절. 연구개발의 필요성 ... 10 3절. 연구개발 범위 ... 12제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 13 1절. 국외 기술개발 현황 ... 13 2절. 국내 기술개발 현황 ... 15 3절. 국내 • 외 연구현황 ... 16 4절. 연구개발 결과의 국내 • 외 위치 ... 17제 3 장 연구수행 내용 및 결과 ... 18 1절. 국내 • 외 유전자원 수집 및 세포형태 조사 ... 18 2절. 수집 유전자원의 외부형태학적 조사 ... 19 3절. 선량별 자주달개비 유전자원 스크리닝 ... 22 4절. 대량염기서열분석을 통한 BNL_4430 클론의 방사선반응 전사체 분석 수행 ... 26 5절. 자주달개비 BNL_4430의 방사선 지표 유전자 탐색 ... 33 6절. 선량별 방사선 특이 유전자 발현패턴 분석 ... 37 7절. 방사선 선량별 민감 지표 유전자 후보군 선발 ... 41 8절. 방사선 민감 유전자 발현 양상 검증 ... 68 9절. 자주달개비 BNL 4430 microRNA 분석 ... 81 10절. Chalcone Isomerase-like(CHI) gene 검증 ... 87 11절. Calnexin1 유전자 검증 ... 91 12절. 미생물 형질전환체 작성을 통한 방사선 반응 유전자들의 발현 및 저항성 검증 ... 95제 4 장 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 96 1절. 연도별 목표달성도 ... 96 2절. 세부연구 목표별 달성도 자체평가 ... 96 3절. 관련분야 기여도 ... 97제 5 장 연구결과의 활용계획 ... 98제 6 장 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 99제 7 장 연구개발결과의 보안등급 ... 100제 8 장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비현황 ... 101제 9 장 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 102제 10 장 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 103제 11 장 기타사항 ... 105제 12 장 참고문헌 ... 106끝페이지 ... 110