초록 ▼

연구개요
세포의 생장과 스트레스 반응의 주 조절자인 TOR 신호 전달계의 활성조절을 통한 작물의 생산성 극대화 가능성을 탐색하기 위하여 아래의 세 가지 목표를 수립하여 이를 달성하기 위한 연구를 수행하였다.
1) TOR 신호 전달계를 활용한 스트레스 내성 및 생장 최적화 작물개발 가능성 검증:
- 식물의 TOR 신호 전달계 편집(editing)을 통하여 스트레스 조건 아래에서도 그 활성이 저해되지 않는 식물을 개발하여 이를 식물 생장과 스트레스 내성에 기여 하는 주요 유전자들과 pyramiding을 구현한 후 이 형

연구개요
세포의 생장과 스트레스 반응의 주 조절자인 TOR 신호 전달계의 활성조절을 통한 작물의 생산성 극대화 가능성을 탐색하기 위하여 아래의 세 가지 목표를 수립하여 이를 달성하기 위한 연구를 수행하였다.
1) TOR 신호 전달계를 활용한 스트레스 내성 및 생장 최적화 작물개발 가능성 검증:
- 식물의 TOR 신호 전달계 편집(editing)을 통하여 스트레스 조건 아래에서도 그 활성이 저해되지 않는 식물을 개발하여 이를 식물 생장과 스트레스 내성에 기여 하는 주요 유전자들과 pyramiding을 구현한 후 이 형질전환 식물들의 생산성 및 스트레스 내성을 검정하려는 연구를 수행.
2) TOR 신호 전달계 구조 유전자 다형성 기반 분자 마커 개발 가능성 탐색:
- 수량성 및 바이오매스 우수/열악 형질 벼 accession들의 종자 확보 후 TOR 신호전달계 주요 유전자들에 대한 기능적 염기서열 다형성(FNP)에 관한 genotyping 수행.
3) CRISPR/Cas9 유전자 가위 시스템을 이용한 TOR 주요 유전자들에 대한 유전자 편집을 통한 신형질 allele 개발 가능성 탐색

연구 목표대비 연구결과
1) 스트레스 조건 아래에서도 그 활성이 저해되지 않는 새로운 TOR 신호전달계의 개발:
- TOR 인산화효소 및 S6K 활성증대 돌연변이체 및 유도발현체 제작 후 형질전환 식물 제작 및 기능성을 검정하였음.
- TOR 인산화효소 기능 조절자로 알려진 LST8 유전자 과발현 형질전환체를 제작하여 그 표현형 및 기능을 검정하였음.
-스트레스 내성 및 양분활용 관련 유전자 pyramiding 수행:
- Mothbean (Viga aconitifolia) P5CS 유전자 과발현 형질전환 애기장대 x Soybean GS1 유전자 과발현 형질전환 애기장대 교배 및 표현형 검정을 수행.
- P5CS 과발현 형질전환 애기장대와 Soybean GS1 과발현 형질전환 애기장대를 교배를 통하여 두 유전자의 pyramiding을 완성.
2) TOR 신호 전달계 주요 유전자들의 genotyping 수행
-수량성 관련 벼 accession 180품종을 확보하여 TOR 신호 전달계 유전자들의 아미노산 서열에 대한 genotyping을 수행하였음.

연구개발결과의 중요성
작물의 스트레스 내성과 생산성 증대를 목표로 스트레스 내성 유전자들의 과발현을 구현한 기존의 형질전환체 식물들이 일반적으로 생장의 억제를 수반하게 되는 제약을 극복하는 하나의 방편으로써, TOR 신호 전달계의 스트레스에 의한 활성 저해 기전을 제거한 식물에 기존의 스트레스 내성 및 생장 촉진 유전자들을 도입하는 방식으로 기존의 문제점을 극복할 수 있을지를 검정하고자 본 연구가 제안되었다. 연구를 수행한 결과 TOR 신호전달계 주요 유전자의 활성 증대 돌연변이는 스트레스 내성 증대 관련 유전자와 접목 시 실제로 스트레스 내성 및 생산성에 유의미한 향상 효과를 보여줄 수 있음을 제시하였다. 또한, 연구 과정을 통해 식물TOR 인산화 효소가 기질과 결합하는 데에 결정적인 구조적 모티프인 TOS 모티프를 식물에서 처음으로 밝혀내게 되었고, 이를 앞으로 TOR 신호전달계 활성 변이 유전자 편집의 심화를 통한 작물 생산성 증대를 목표로 하는 후속연구를 촉진하는 동력으로 활용할 수 있게 되었다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 3
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 4
• 1) TOR 신호전달계 활성증대 돌연변이 형질전환 식물 기능 검정 ... 4
• 2) 스트레스 내성 및 양분활용관련 유전자 1차 Pyramiding 수행 ... 6
• 3) TOR 신호전달계 주요유전자들의 genotyping 수행 ... 6
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 7
• 4. 참고문헌 ... 7
• 5. 연구성과 ... 8
• 끝페이지 ... 8