초록 ▼

□ 연구개요
최근까지도 식물바이러스 분야에서 ‘Geminivirus는 매개충에 의해서만 다른 식물로 전이가 된다’는 것은 정설로 받아들여져 왔으나, 본 연구팀이 2015년과 2016년에 발표한 두 편의 논문을 통해 ‘Geminivirus가 종자 전염을 통해서도 다음 세대로 바이러스가 전이될 수 있다’는 사실이 확인되었음. 바이러스의 종자전염 여부는 바이러스 방제, 국경검역 및 바이러스 저항성 품종 개량에 매우 중요한 결정 요인이기 때문에 geminivirus의 종자전염에 관한 체계적인 연구가 필요함. 따라서 본 연구에서는 ‘G

□ 연구개요
최근까지도 식물바이러스 분야에서 ‘Geminivirus는 매개충에 의해서만 다른 식물로 전이가 된다’는 것은 정설로 받아들여져 왔으나, 본 연구팀이 2015년과 2016년에 발표한 두 편의 논문을 통해 ‘Geminivirus가 종자 전염을 통해서도 다음 세대로 바이러스가 전이될 수 있다’는 사실이 확인되었음. 바이러스의 종자전염 여부는 바이러스 방제, 국경검역 및 바이러스 저항성 품종 개량에 매우 중요한 결정 요인이기 때문에 geminivirus의 종자전염에 관한 체계적인 연구가 필요함. 따라서 본 연구에서는 ‘Geminivirus의 종자전염에 직/간접적으로 관여하는 host factor (seed transmission determinant)를 분리하고 이들의 기능을 구명’하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구진은 2016년 세계 최초로 geminivirus의 종자전염을 과학적으로 규명한 연구 성과를 토대로 본 연구에서 바이러스의 종자 전염에 관여하는 seed transmission determinant(STD)를 구명하고자 하였음. 하지만 계획과 달리 TYLCV와 tomato를 토대로 STD를 선발하는 계획이 NGS 분석에 기반하여 후보 유전자를 선발하고 KO tomato를 제작을 시도하였지만, KO Tx 토마토를 제작하지 못했음. 다양한 작물에서 형질전환체를 제작해왔던 경험으로 토마토 형질전환체 제작을 시도하였지만, 결과적으로는 성공하지 못했음. 반면 종자전염에 관여하는 STD를 분리하기 위해 종자전염이 되는 다양한 바이러스를 추가로 선발함으로써 결과적으로는 (1) 다수의 종자전염 바이러스를 (TYLCThV, TYLCNDV, PepYLCIV, ToCV, CABYV) 확보하였고, (2) 종자전염에 관여하는 STD에 돌연변이를 유발하여 neutron irradiation에 의한 추가 NGS 분석 연구, (3) 종자전염에 영향을 미칠 수 있다고 추정된 DNA methylation 및 demethylation과 이 methylation 효율에 영향을 미칠 수 있는 유전자들의 발현양상 조사, (4) methylation의 inhibitor의 처리 및 biotic/abiotic stress signaling 관련 호르몬에 대한 유전자의 발현양상과 이들의 영향을 분석하였음. 그리고 (5) 식물바이러스 실험 효율을 높이기 위해 in vitro system인 callus에서 agro-inoculation 방법으로 바이러스를 접종하는 방법을 확립하였음. 계획서 상의 연구 목표를 이루기 위해 다양한 실험 방법을 다각도로 시도하였지만 목표로 한 STD는 선발하지 못하였음. 하지만 이 연구를 통해서 다수의 바이러스가 종자전염이 된다는 사실을 추가로 확보를 하였고, 토마토에 neutron irradiation 하여 neutron에 의한 식물 유전자들의 발현양상 변화를 조사한 것은 기대 이상의 성과이기도 함

□ 연구개발결과의 중요성
유럽과 동남아시아에서 심각한 문제를 일으키는 begomovirus 그룹에 속하는 TYLCTHV, PeYLCIV와 TYLCNDV가 토마토와 박과작물에서 종자전염이 되고, Crinivirus 그룹에 속하는 ToCV와 Polerovirus에 속하는 CABYV가 종자전염이 되는 사실을 확보하였음. 이는 (1) 병리학적인 측면에서 볼 때 바이러스의 확산과 방제 그리고 바이러스의 종자전염에 관련된 사실을 연구하는데 중요한 기초자료로 활용이 될 수 있음. 이 결과는 이 연구과제와는 별도로 향후 지속적인 연구를 통해서 STD를 분리하는 연구 system을 제공 가능함. (2) 응용/산업적인 측면에서 종자를 개발하는 육종과정에 바이러스 종자전염을 하나의 중요한 선발기준으로 제공함으로써 국내 종자 회사들이 경쟁력 제고와 global standard를 제시할 수 있음. 또 (3) 식물발생학적인 측면에서 본 실험에서 확보한 모든 virus-host system은 식물이 바이러스 감염과정 중에 일부 종자전염을 허용하기는 하지만 내재적인 방어기작에 의해 바이러스의 증식을 억제함으로써 식물을 보호하는 기작을 가지고 있음을 재확인함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구 배경 ... 4
• 나. 연구가설 및 이의 도출근거 ... 5
• 다. 최종연구목표 ... 6
• 라. 연도별 연구내용 및 연구범위 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 7
• 1) NGS기법을 이용한 바이러스 감염 종자 내 transcriptome analysis ... 7
• 2) 종자 전염 기작 관련 host factor 후보군 선발 ... 8
• 3) 선발된 host factor들에 대한 KO Tx plant 제작 추진 ... 9
• 4) KO transgenic plant의 TYLCV 종자전염 여부 확인 ... 10
• 5) 종자전염 바이러스의 추가 선발 ... 10
• 6) NGS 재분석에 의한 methylation과 stress 관련 유전자 선발/발현 양상 분석 ... 11
• 7) TYLCV genome 상의 methylation과 종자전염과의 상관관계 구명 ... 11
• 8) 종자 매개 TYLCV 감염 유묘에서의 매개충 feeding에 의한 바이러스 병징 발현 ... 13
• 9) Biotic/Abiotic stress가 바이러스 methylation에 미치는 영향을 조사 ... 14
• 10) Methylation inhibitor 처리에 의한 바이러스 titer 변화 ... 15
• 11) TYLCV 감염 종자에서 물에 선 처리 여부에 따른 Neutron irradiation 영향 조사 ... 15
• 12) Neutron irradiation 처리 조건에 따른 유전자 발현 영향 조사 ... 16
• 13) 바이러스 감염에 의한 methylation 연구를 위해 callus 접종법 개발 ... 16
• 3. 연구개발 결과의 중요성 ... 17
• 4. 참고문헌 ... 17
• 5. 연구성과 ... 18
• 대표적 연구실적 ... 18
• 끝페이지 ... 27