초록 ▼

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
○ 국내 누에 재래종인 삼면잠 전장 유전체 해독 및 정보 분석
○ 국내 보유 누에 고유종 및 원종 누에 품종의 유전체 정보 분석, 계통 연구 및 고유종 구분 마커 선발을 통한 육종 기반 조성

전체 내용
[1주관]
○ 삼면잠 전장 유전체 해독을 위한 시료 및 라이브러리 구축
- 고유종 삼면잠의 유전자원 확보 및 게놈 라이브러리 구축
- 고유종 삼면잠의 고품질 유전체 구축을 위한 유전체 데이터 생산
- 고유한 특성을 가지는 다양한 NGS 기법을 활

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
○ 국내 누에 재래종인 삼면잠 전장 유전체 해독 및 정보 분석
○ 국내 보유 누에 고유종 및 원종 누에 품종의 유전체 정보 분석, 계통 연구 및 고유종 구분 마커 선발을 통한 육종 기반 조성

전체 내용
[1주관]
○ 삼면잠 전장 유전체 해독을 위한 시료 및 라이브러리 구축
- 고유종 삼면잠의 유전자원 확보 및 게놈 라이브러리 구축
- 고유종 삼면잠의 고품질 유전체 구축을 위한 유전체 데이터 생산
- 고유한 특성을 가지는 다양한 NGS 기법을 활용한 데이터 생산
○ 삼면잠 참조유전체 구축
- 생산된 유전체 데이터를 활용한 Initial Contig 조립
- Chromosome Conformation capture Information을 이용한 Scaffolding
- 높은 정확도를 위한 Assembly Polishing
- Chromosome Assignment
○ 삼면잠 유전자 기능 주석화 및 DB 구축
- 유전자 확보를 위한 전사체 데이터 생산
- 삼면잠 Gene Prediction Model 구축 및 Consensus Geneset 확보
- 삼면잠 유전자 기능 주석화 및 DB 구축
○ 삼면잠 유전체 완성도 평가 및 국내 원종 표현형질 관련 DB 구축
- BUSCO 등을 이용한 참조유전체 완성도 평가
- 표준 누에 유전체와의 비교 분석
- 국내 원종 전장유전체 데이터 활용을 위한 표현형질 DB구축
○ 생육 시기별, 조직별 전사체 데이터베이스 구축
- 구축된 Consensus Geneset 기반 시기별 유전자 발현정보 확보
- 구축된 Consensus Geneset 기반 조직별 유전자 발현정보 확보
[1협동]
○ 고유종 및 원종 누에 품종에 대한 유전체 서열 생산
- 고유종 및 원종 누에 품종의 시료 확보
- NGS 기법을 이용한 유전체 단편 서열 생산(30 품종 이상)
- 참조 유전체 활용 완전 미토콘드리아 유전체 완성(30 품종 이상)
○ 누에 고유종 및 원종 품종의 유전체 정보분석
- 참조 유전체 이용 유전자 기능 주석화
- 누에 품종의 유전체 정보 비교분석을 통한 SNV 대량 발굴
- 형질 관련 orthologous (이종상동성) 유전자의 품종간 생리특성 및 형질 관련성 탐색
○ 누에 품종간 유전적 특성 및 계통분석을 통한 진화적 특성 구명
- 누에류의 미토콘드리아 유전체 특징 구명
- 미토콘드리아 유전체 정보 이용, 누에의 기원 및 진화적 관련 구명
- 핵 영역 SNP 이용 품종간 군집분석 등 진화적 관련성 추론
○ 누에 고유품종 구분을 위한 분자마커 발굴 및 진단법 개발
- 완전 미토콘드리아 유전체 정보 기반 분자마커 발굴 및 진단법 개발
- 전장유전체 정보 기반 분자마커 발굴 및 진단법 개발

연구개발성과
[1주관]
○ 삼면잠 전장 유전체 해독을 위한 시료 및 라이브러리 구축
- 삼면잠 유전자원 확보 및 게놈 라이브러리 구축 완료
- Short, Long, Hi-C를 이용한 유전체 데이터 생산 완료
○ 삼면잠 참조유전체 구축 완료
- Pacbio Long read를 이용한 고품질 Initial Contig 구축 완료
- Hi-C 데이터를 이용한 Assembly 고도화 완료
- Pacbio Arrow Polishing을 이용한 고품질 참조 유전체 서열 확보완료
- 현 최고 수준의 Chromosome Level 구축 성공
○ 삼면잠 유전자 기능 주석화 및 DB 구축
- Braker2기반으로 전사체, 단백질 서열을 이용한 Gene Model 구축
- 구축된 Gene Prediction Model기반 16,556개의 Consensus Geneset 구축 완료
- B. mori p50T 및 Blast NR database를 이용한 유전자 주석화 및 DB화
- InterproScan 및 Eggnog를 이용한 Consensus Geneset 추가정보 DB구축 완료
○ 삼면잠 유전체 완성도 평가 및 국내 원종 표현형질 관련 DB 구축
- BUSCO를 이용한 삼면잠 참조유전체 완성도 평가 완료 : 96.42%
- Chromsome 비교 분석을 통한 표준누에 p50T와의 유전체 비교분석 완료
○ 생육 시기별, 조직별 전사체 데이터베이스 구축
- Consensus Geneset기반 시기별(3령,4령), 조직별(Brain, Fat Body) 유전자 발현정보 확보
[1협동]
○ 고유종 및 원종 누에 품종에 대한 유전체 서열 생산 완료
- 고유종 및 원종 누에 품종의 시료 확보 : 40개 품종
- NGS 기법을 이용한 유전체 단편 서열 생산 : 40개 품종
- 참조 유전체 활용 완전 미토콘드리아 유전체 완성 : 집누에 및 멧누에 45개체
○ 누에 고유종 및 원종 품종의 유전체 정보분석 완료
- 참조 유전체 이용 유전자 기능 주석화 (단백질 도메인 기준)
- 누에 품종의 유전체 정보 비교분석을 통한 대량 SNV 발굴
- 형질 관련 orthologous (이종상동성) 유전자의 품종간 생리특성 및 형질 관련성 탐색
○ 누에 품종간 유전적 특성 및 계통분석을 통한 진화적 특성 구명 완료
- 누에류의 미토콘드리아 유전체 특징 구명 : 나비목 조상형과 일치하는 특성 보유
- 미토콘드리아 유전체 정보 이용, 누에의 기원 및 진화적 관련 구명 : 누에의 가장 최근의 공통조상은 중국 북부지역과 국내 발생하는 멧누에나방 그룹임을 확인
- 핵 영역 SNP 이용 품종간 군집분석 등 진화적 관련성 추론 : 고려삼면과 한삼면이 가장 가까운 유연관계를 나타냄. 그 외는 전반적으로 모두 유사함
○ 누에 고유품종 구분을 위한 분자마커 발굴 및 진단법 개발 완료 : 5품종 11개 진단법 개발 완료
- 완전 미토콘드리아 유전체 기반 분자마커 발굴 및 진단법 개발 : 고유종 중 3품종, 각 2개씩 개발 완료(산동삼면 : RFLP, ARMS; 삼면홍회백 : tetea-primer ARMS 2개; 선7호 : RFLP, tetea-primer ARMS)
- 전장유전체 기반 분자마커 발굴 및 진단법 개발 : 고유종 5개 품종에 대해 tetea-primer ARMS 진단법 개발 완료함

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
< 활용 계획 >
○ 구축된 고품질 삼면잠 참조유전체는 누에 유전체 기반 연구에 필수적인 매우 중요한 연구로써 다양한 누에 관련 유전체 기반 연구에 활용
○ 구축된 유전자 DB 정보 및 활용을 통한 유전자 수준에서 보다 높은 수준의 누에 표현형질에 대한 이해를 높일 수 있는 주요 연구자원으로 활용
○ 국내 대표 고유 자원에 대한 현 최고수준의 유전자원 확보를 통한 홍보 및 활용
○ 유전체 연구를 통하여 확보한 유전정보는 국외 누에 유전체 정보와 비교분석을 통하여 국내 품종의 유전적 특성을 구명하는 근거자료로 활용
○ 미토콘드리아 유전체, SNP 및 주요 유전자군 등을 이용한 다각도의 계통 또는 군집분석 결과는 한국 고유종 및 원종 누에 품종을 이용하는 육종 기반 자료로 활용
○ 논문화, 특허화 등에 의한 국제적 공표를 통하여 자원전쟁은 물론 개발 산물에 대한 권리확보 대비로 활용

< 기대 효과 >
○ 표현형적인 고유한 특징을 갖는 삼면잠 유전체 정보를 활용하여 표형형적 특징에 대한 유전적 배경에 대한 연구 및 유전체 기술을 이용한 새로운 유용자원 생산 가속화
○ 국내 고유품종에 대한 전자유전체 데이터 확보 및 연관된 표현형질 DB 구축 정보를 기반으로 하는 저명저널 논문 게재를 통해 국내 고유 자원의 국제적 자원화
○ NGS를 통해 생산된 대량의 고유종 및 원종 누에 품종의 염기서열을 특성별로 정리하고 누에 품종 간의 계통적 관계를 비교하는 기술은 국내 보유 누에 유전자원은 물론 유사 자원의 체계적 관리를 위한 기본방안 마련 기대
○ 나고야 의정서 이후 자원에 관한 국제적 관심 사항 중 하나로 품종 자체의 주권뿐만 아니라 이를 통해 생산된 유전정보 또한 생산자의 권리로 인정하고자 하는 논의가 시작된 바 있어 보존자원에 대한 유전정보의 축적 자체만으로도 향후 발생하게 될 자원에 대한 경제적 권리를 대비하는 측면이 있음

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 5
• 제 1 장 연구 개발 과제의 개요 ... 6
• 제1절 연구 개발 목적 ... 6
• 제2절 연구 개발의 필요성 ... 7
• 제3절 연구 개발 범위 ... 8
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 9
• 제1절 국내 기술 수준 및 현황 ... 9
• 제2절 국외 기술 수준 및 현황 ... 10
• 제 3 장 연구 수행 내용 및 결과 ... 12
• 제1절 국내 누에 삼면잠 유전체 해독 및 정보분석 ... 12
• 제2절 누에 품종 유전체 비교 분석을 통한 계통 연구 및 정보분석 ... 38
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 126
• 제1절 : 목표대비 달성도 ... 126
• 제2절 : 관련분야 기여도 ... 126
• 제 5 장 연구 결과의 활용 계획 ... 127
• 제 6 장 연구 개발 결과의 보안 등급 ... 128
• 제 7 장 연구개발과제의 대표적 연구실적 ... 129
• 제 8 장 기타사항 ... 133
• 제 9 장 참고문헌 ... 134
• 끝페이지 ... 136