초록 ▼

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
유전자 교정기술을 활용하여 에너지 분배 최적화를 통한 생산성 증대 토마토 육종 소재 개발 및 이를 활용한 우수 계통 개발
- 유전자 교정기술을 이용하여 JULGI 발현억제 토마토 개발
- 유전자 교정기술을 활용하여 다양한 JULGI 발현량 변이 토마토 개발
- Base editing을 이용하여 JULGI 단백질 활성 감소 토마토 개발

전체 내용
식물의 발달에 사용되는 에너지와 phloem의 발달에 사용되는 에너지가 적절히 균형을 이룰 때 에너지의 생산과

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
유전자 교정기술을 활용하여 에너지 분배 최적화를 통한 생산성 증대 토마토 육종 소재 개발 및 이를 활용한 우수 계통 개발
- 유전자 교정기술을 이용하여 JULGI 발현억제 토마토 개발
- 유전자 교정기술을 활용하여 다양한 JULGI 발현량 변이 토마토 개발
- Base editing을 이용하여 JULGI 단백질 활성 감소 토마토 개발

전체 내용
식물의 발달에 사용되는 에너지와 phloem의 발달에 사용되는 에너지가 적절히 균형을 이룰 때 에너지의 생산과 에너지가 분배가 최적화 될 것이다. 에너지 생산과 에너지 분배가 최적화될 때 기존 생산성 증가 기술의 한계를 뛰어넘는 새로운 생산량 증가 기술이 될 것이다. 이를 위해 체관 발달 조절자로 알려진 JULGI의 토마토에서의 상동 유전자를 동정하고 유전적/기능적 보존성을 검증한다. 일시적 발현 저해 기술인 VIGS 기술을 이용하여 상동 유전자의 발현 저해를 통해 체관 발달 조절을 확인하고 체관 발달에 의한 효율적 에너지 분배가능성을 검증한다. 에너지 분배에 의한 과실 수 및 당도 증가를 확인하여 타겟 유전자의 조절에 의한 에너지 분배 최적화를 통한 생산성 증대 가능성을 확인한다. 정밀한 조절을 위해 유전자 교정 기술을 활용해 JULGI의 발현량 또는 단백질 활성도를 조절하여 체관 세포의 수를 유전적으로 조절하고자 한다.
유전자 교정기술을 이용하여 JULGI 발현 억제 토마토, 다양한 JULGI 발현량 변이 토마토, Base editing을 이용한 JULGI 단백질 활성 감소 토마토 형질전환체를 개발한다.

연구개발성과
1. 토마토에서 체관 발달 조절 유전자 SlJUL 유전적/기능적 보존성 검증
2. SlJUL의 체관 발달의 음성조절자로 기능 검증 및 식물체 수준에서 검증
3. 체관 발달에 의한 에너지 분배 증대 가능성 확인
4. SlJUL 발현조절에 의한 식물의 전체적인 발달 확인
5. 토마토에서 체관 발달 조절을 통한 생산성 (과실 수 및 당도) 증대 확인
6. 유전자 교정기술을 이용하여 SlJUL 발현억제 토마토 개발
- Micro-Tom 토마토를 이용한 null-mutant, SlJUL exon 부분의 –4 base-pair, 207 base-pair deletion 된 SlJUL 억제 형질전환체 개발 및 유전자 교정 확인
- 유한생장 토마토 M82 토마토를 이용한 SlJUL exon 부분의 –9 base-pair deletion된 SlJUL 억제 형질전환체 개발 및 유전자 교정확인. 추가로 형질전환체 제작 중
- 무한생장 토마토 Sweet-100 토마토를 이용한 형질전환체 개발 중
7. 유전자 교정기술을 활용하여 다양한 SlJUL 발현량 변이 토마토 개발
- 유한생장 토마토 M82 토마토를 이용한 형질전환체 T0세대 58개체 개발 및 표현형 분석중
- 무한생장 토마토 Sweet-100 토마토를 이용한 형질전환체 T0세대 52개체 개발 및 표현형 분석중
8. Base editing을 이용하여 JULGI 단백질 활성 감소 토마토 개발
- Micro-Tom 토마토를 이용한 형질전환체 T0 세대 38개체 개발 및 11개체 editing 확인하였고 Homo 형질전환체 확보를 위해 세대 진전 계속.
- 유한생장 토마토 M82 토마토를 이용한 형질전환체 T0 세대 13개체 개발 및 3개체 editing 확인. 독립적인 Homo 형질전환체 2개체 확보 및 추가적인 Homo 형질 전환체 확보를 위해 세대 진전 계속.
- 무한생장 토마토 Sweet-100 토마토를 이용한 형질전환체 개발 중 T0 세대 2개체 editing 확인. 추가적인 Homo 형질전환체 확보를 위해 세대 진전 계속.

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
연구를 통해 체관 발달 조절을 통한 에너지 분배를 최적화하며 이를 통해 생산성이 증대되는 신개념 기술을 토마토에 적용할 예정이다. 기술 적용을 통해 작물의 생산량과 더불어 광범위한 스트레스 내성을 증대시키고, 이를 이용한 농업 기술 관련 산업을 발전시킬 수 있을 것으로 기대된다.
- 발굴한 유전자를 분자적 마커로 이용, 체관 발달 및 에너지 분배 효율 증대 작물 선별을 통한 고생산성 고 스트레스 내성 품종 개발
- 체관 발달 및 에너지 분배 증대를 위한 영양조건, 재배 조건을 제시함으로써, 기존의 농업 생산력의 한계를 뛰어넘는 새로운 농업 기술 개발
- 체관 발달을 이용한 에너지 분배 조절을 통한 작물의 생산성 및 스트레스 동시 증대기술을 확보, 국내외 특허 출원과 기술이전, 관련 산업 활성화

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행내용 ... 6
• 1) 토마토에서 JULGI 유전적/기능적 보존성 검증 ... 6
• 2) SlJUL의 체관 발달의 음성 조절자로 기능 검증 ... 9
• 3) 체관 발달에 의한 에너지 분배 증대 가능성 확인 ... 12
• 4) 토마토에서 체관 발달 조절을 통한 과실 수 및 당도 증가 확인 ... 14
• 5) SlJUL 발현 조절에 의한 식물 전체적인 발달 확인 ... 15
• 6) 유전자 교정기술을 이용한 JULGI 발현 억제 Micro-tom 토마토 개발 ... 16
• 7) 유전자 교정기술을 활용하여 다양한 JULGI 발현량 변이 토마토 개발 ... 18
• 8) Base editing을 이용한 JULGI 단백질 활성 감소 토마토 개발 ... 18
• 9) 유전자 교정기술을 이용한 JULGI 발현 억제 상업용 토마토 개발 ... 19
• 10) JULGI 발현 억제 토마토와 일반 품종과 교배 통한 이형접합자 생산 ... 19
• 11) 생산성 증대에 최적의 체관 발생 변이 선발 및 분자학적 기능성 측정 ... 20
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 21
• 1) 연구 수행 결과 ... 21
• 2) 목표 달성 수준 ... 41
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 42
• 5. 연구개발성과 및 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 43
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 45
• 참고자료 ... 48
• 끝페이지 ... 49