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연구개발 목표 및 내용
최종 목표
상품성이 우수한 토마토 품종의 내염성, 내건성/내서성 및 흰가루병 저항성을 유전자교정으로 직접적이며 신속하게 증진시켜 우수한 농업형질을 소유한 신규 육종 계통 및 품종 개발

전체 내용
○ 효율적인 유전자교정을 위한 토마토용 CRISPR-Cas9 벡터의 개발
○ SlCIPK24의 HDR 유전자 교정을 위한 superactive form의 homologous recombination donor CRISPR construct의 제작
○ SlEDR 유전자 교정을 위한

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
상품성이 우수한 토마토 품종의 내염성, 내건성/내서성 및 흰가루병 저항성을 유전자교정으로 직접적이며 신속하게 증진시켜 우수한 농업형질을 소유한 신규 육종 계통 및 품종 개발

전체 내용
○ 효율적인 유전자교정을 위한 토마토용 CRISPR-Cas9 벡터의 개발
○ SlCIPK24의 HDR 유전자 교정을 위한 superactive form의 homologous recombination donor CRISPR construct의 제작
○ SlEDR 유전자 교정을 위한 guide RNA 선발 및 Cas9 construct 제작
○ SlESB1 유전자 교정을 위한 guide RNA 선발 및 Cas9 construct 제작
○ Agrobacterium 매개 토마토 형질전환체의 제작
○ Cas9 과발현 토마토 제작 및 VIGS를 이용한 유전자 교정체 제작
○ 타겟유전자가 교정된 토마토 개체 선발
○ 유전자 교정체의 세대 진전, 종자 번식 및 표현형(내염성, 내건성/내서성, 흰가루병 저항성) 조사

연구개발성과
◆ 정성적 연구성과
○ 토마토 유전체의 효율적인 Indels 유도를 위한 새로운 CRISPR-Cas9 벡터 3종 (pKNTR1-4, pKNTR2-4 및 pKNTU10-4) 제작:
- 토마토 RPS5A1, RPS5A2 및 Ubiquitin 10 유전자의 프로모터 부위를 분리하여 Cas9 유전자의 발현을 줄기정단 세포와 생식세포에서 유도
- Geminiviral replicon에 의한 다량의 gRNA 공급
○ 흰가루병 저항성 토마토 제작을 위해 SlEDR1 유전자 교정용 CRISPR/Cas9 construct 9종 제작: pKNTR1-4:SlEDR Target 1, 2 및 3; pKNTR2-4:SlEDR Target 1, 2 및 3; pKNTU10-4:SlEDR Target 1, 2 및 3
○ pKNTR1-4:SlEDR Target 1과 pKNTU10-4:SlEDR Target 1 construct의 토마토 (Saladette 품종 부계) 형질전환체 제작 및 Deep sequencing 분석
○ Homology-Directed Repair 기작의 토마토 유전체 교정을 위한 새로운 CRISPR-Cas9 벡터 pKNTR2-4D의 개발 및 내염성 토마토 개발을 위한 pKNTR2-4D:SlCIPK24M construct 제작
○ Tobacco Rattle Virus 기반 유전자교정 시스템을 활용하기 위한 다양한 Cas9 과발현 토마토 형질전환체의 개발 (cv. Moneymaker, Saladette 부계 및 모계)

연구개발성과
- pKNTR1(RPS5A1:Cas9), pKNTR2(RPS5A2:Cas9) 및 pKNTU10(Ubi10:Cas9) 벡터 제작
- Cas9 과발현 Moneymaker 3 line 제작: pKNTR1, pKNTR2, pKNTU10
- Cas9 과발현 Saladette 부계 3 line 제작: pKNTR1, pKNTR2, pKNTU10
- Cas9 과발현 Saladette 모계 1 line 제작: pKNTR2
○ TRV 기반 유전자교정 시스템을 활용하기 위한 gRNA scaffold carrier 벡터 pBS-gRNA의 제작 및 이용
- 5개 유전자에 대해 2가지 이상의 sgRNA 선발 및 클로닝
◆ 정량적 연구성과
○ 산업재산권출원 1건
○ SCI 논문 3건
○ 학술발표 8건
○ 생명정보 등록 기탁 3건
○ 품종출원 1건
○ 생물자원 등록 기탁 1건 (토마토 유전자원 1점)
○ 유전자원확보·등록·분양 4건
○ 토마토 형질전환체(cv. Moneymaker, Saladette 부계 및 모계) 제작 9건

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 토마토 육종에 유전체 편집 기술을 적용함으로써 기존 육종기술이 가지고 있는 한계점을 극복하고 첨단기술 기반 맞춤형 육종의 기반 확립.
○ 기후 변화에 따라 발생할 수 있는 생리장애, 생산성 감소 등의 재해에 적응할 수 있는 토마토 품종 육성 기술력 확보
○ 내건성 및 내염성 등의 환경 스트레스에 적응할 수 있는 유전자원의 개발 및 활용으로 육성 기술 향상 및 토마토 품종의 시장 경쟁력 제고.
○ 비교유전체학적 방법으로 토마토의 내염성․내건성․흰가루병 저항성 기작에 관여하는 유전자들의 기능을 밝혀냄으로써 이들 재해에 대한 저항성 토마토 품종 육성에 활용.
○ 내재해성 등 주요 형질에 대한 토마토 신품종 육성을 위한 중간모본을 육성함으로써 관련기술의 특허와 더불어 경제적 파급효과를 기대할 수 있음.
○ 몬산토, 신젠타 등의 글로벌 종자회사가 점유하고 하고 있는 세계 시장에서 고부가가치 품종을 개발하여 경쟁력을 향상시킴으로서 수출확대 효과.
○ 국내 시설과 기후에 적합한 고품질 신품종 개발을 가속화하여 국내 재배 품종의 국산화율을 높이고 수입종자 구입에 따른 농가부담을 감소시켜 농가소득에 기여.
○ 내건성/내서성 토마토의 개발은 중국, 인도 등 아시아의 주요 토마토 재배국에 필요한 농업형질로서 이들 시장의 공략을 위해 매우 필요함. 즉, 내건성/내서성을 가진 품종의 요구도가 높은 열대 및 아열대 지역의 시장에 진출함으로써 수출액 증대에 기여.
○ 국내 개발 품종 점유율이 낮은 토마토 주산지에 내재해성 품종을 보급함으로써 수입 대체에 기여.
○ 첨단 생명과학기술을 겸비한 고급 인적 자원의 배출은 국가 미래 산업의 원동력이 되어 우리나라 미래 농업 발전에 크게 기여할 것 임.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 1-1. 연구개발의 필요성 ... 5
• 1-2. 연구개발 대상 기술의 국내외 현황 ... 5
• 1-3. 연구개발의 중요성 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행내용 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 11
• 1) 연구 수행 결과 ... 11
• 2) 목표 달성 수준 ... 81
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 82
• 1) 목표 미달 원인(사유) 자체분석 내용 ... 82
• 2) 자체 보완활동 ... 82
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 82
• 5. 연구개발성과 및 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 83
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 83
• 참고문헌 ... 85
• 끝페이지 ... 87