초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
○ 배추과 작물의 농업적 유용 형질 관련 enhancer 및 후성유전 인자 탐색
○ 신품종 육성을 위한 CRISPR/Cas9 기반 유전체 및 후성유전체 편집기술 도입
○ 작물에 적용 가능한 효율적인 DNA 메틸화 분석 기법 개발

○ 전체 내용
○ 배추과 작물의 농업적 유용 형질 관련 enhancer 및 후성유전 인자 탐색
- 배추과 작물의 유전체/전사체/후성유전체 정보 기반 enhancer 탐색 및 후성유전 요인(eRNA) 분석
- 순무와 배

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
○ 배추과 작물의 농업적 유용 형질 관련 enhancer 및 후성유전 인자 탐색
○ 신품종 육성을 위한 CRISPR/Cas9 기반 유전체 및 후성유전체 편집기술 도입
○ 작물에 적용 가능한 효율적인 DNA 메틸화 분석 기법 개발

○ 전체 내용
○ 배추과 작물의 농업적 유용 형질 관련 enhancer 및 후성유전 인자 탐색
- 배추과 작물의 유전체/전사체/후성유전체 정보 기반 enhancer 탐색 및 후성유전 요인(eRNA) 분석
- 순무와 배추의 비교를 통한 enhancer 및 eRNA와 뿌리 발달 간의 상관관계 규명
- DH (Doubled Haploid)라인 순무의 re-sequencing을 통한 유전체 제작
- 순계 순무와 표준유전체 배추의 SNP 분석 및 순무와 배추 구별 가능한 염색체별 마커 개발
- 뿌리 발달에 관여하는 유전자 탐색 및 연관 분자 마커 개발
- 순계 순무와 표준유전체 배추의 메틸롬 분석을 통한 후성유전체 제작 및 Differentially Methylated Region (DMR) 선발
- 뿌리발달과 관련된 유전자좌와 DMR 간의 연관 관계 파악
- 배추와 순무의 F2 집단을 이용한 뿌리발달 관련 후성유전학적 마커 개발
- 유지작물로서의 배추 품종 개발을 위한 종자의 유지 함량 비교, 배추와 무의 꼬투리 열개 관련 유전자 발현과 후성유전학적 조절 기작 여부 파악
○ 신품종 육성을 위한 CRISPR/Cas9 기반 유전체 및 후성유전체 편집기술 도입
- 배추의 뿌리발달 및 꼬투리 열개 관련 유전자를 타겟하는 CRISPR/Cas9 기반의 유전체 편집 모듈 설계
- CRISPR/dCas9과 DNA 메틸화/탈메틸화 효소를 융합한 후성유전체 편집 모듈 설계
- Agrobacterium을 이용한 형질전환 배양 기술 확립
- 배추 원형질체 배양 기술 확립
- Ribonucleoprotein (RNP) complex 기술 확립 및 plasmid 도입 시스템 최적화
- 배추 원형질체의 캘러스 유도 및 재분화 최적 조건 탐색
- 유전체 편집을 통한 배추 내 enhancer 변이체 제작 및 후성유전체 편집을 통한 enhancer의 활성 조절
- 유전체 및 후성유전체 편집 기술을 이용하여 우수 배추 품종 선발 및 육성
○ 작물에 적용 가능한 효율적인 DNA 메틸화 분석 기법 개발
- DNA 탈메틸화 효소와 Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP)를 접목
시킨 간편한 후성유전체 분자 마커 제작 기술(DME-AFLP) 개발
- 신속한 후성유전인자 탐지를 위한 DNA 탈메틸화 효소 반응을 결합한 DNA-chip (DME-chip) 개발
- 친화성 기반의 DNA 메틸화 분석 기법 개발을 위한 DNA와 DNA 탈메틸화 효소 간의 결합 조건 확립 (DME-Chromatin Affinity Purification (ChAP)

□ 연구개발성과
○ SCI 논문 4건 발표
- The catalytic core of DEMETER guides active DNA demethylation in Arabidopsis, Proceedings of The National Academy of Sciences of The United States of America, 116(35):17563-17571.
- Genome divergence in Brassica rapa subspecies revealed by whole genome analysis on a doubled‑haploid line of turnip, Plant Biotechnology Reports, 13(6):677-687.
- Application of 5-methylcytosine DNA glycosylase to the quantitative analysis of DNA methylation, International Journal of Molecular Sciences, 22(3):1072-1072.
- Reduced fertility caused by meiotic defects and micronuclei formation during microsporogenesis in xBrassicoraphanus, Genes & Genomics, 43:251-258.
○ 산업재산권 1건 출원 및 2건 등록(10-2178356-0000/10-2186239-0000)
○ 생명정보 등록·기탁 90건
○ 국내 학술발표 11건, 국제 학술발표 9건

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 배추와 순무의 유전체, 전사체 및 후성유전체 구축으로 배추과 작물의 후성유전체 연구토대 마련
○ CRISPR/Cas9 기반 유전체 및 후성유전체 편집기술로 한정된 유전자원 활용 극대화
○ 신속한 후성유전인자 탐지법 개발을 통한 원천기술 확보 및 다양한 작물의 DNA 메틸롬 분석에 적용
○ 후성돌연변이 유도를 통해 유용형질 창출 및 이를 이용한 배추과 육종토대 마련
○ 후성유전체편집은 외부 유전자 도입, 염기서열 변형 등 현재 GMO 작물이 가진 근본적 문제점을 극복할 수 있는 혁신적 기술로서 종자시장에서 막대한 부가가치 창출 기대

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행내용 ... 6
• 2-1. 연구개발의 최종목표 ... 6
• 2-2. 연차별 개발목표 및 내용 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 9
• 1) 연구 수행 결과 ... 9
• 2) 목표 달성 수준 ... 63
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 64
• 1) 목표 미달 원인(사유) 자체분석 내용 ... 64
• 2) 자체 보완활동 ... 64
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 64
• 5. 연구개발성과 및 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 65
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 65
• 끝페이지 ... 67