초록 ▼

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
유전자교정을 통한 신품종 개발의 기반 강화를 위해 작물에 대한 재분화 및 형질전환 연구거점을 구축함으로써 국내 유전자교정 작물 개발 효율성을 극대화함

전체 내용
- 대상 작물의 재분화 및 형질전환 기술의 집적화를 통한 육종소재 적용 가능 범용 형질전환 기술 개발
- 대상 작물별 최적 유전자교정 파이프라인 구축 및 지원
- 난분화 극복 식물 재분화 원천기술 개발
- 유전자교정 기술의 안정적 유지·보급을 위한 인력 양성 및 기술 지원

연구개발성과

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
유전자교정을 통한 신품종 개발의 기반 강화를 위해 작물에 대한 재분화 및 형질전환 연구거점을 구축함으로써 국내 유전자교정 작물 개발 효율성을 극대화함

전체 내용
- 대상 작물의 재분화 및 형질전환 기술의 집적화를 통한 육종소재 적용 가능 범용 형질전환 기술 개발
- 대상 작물별 최적 유전자교정 파이프라인 구축 및 지원
- 난분화 극복 식물 재분화 원천기술 개발
- 유전자교정 기술의 안정적 유지·보급을 위한 인력 양성 및 기술 지원

연구개발성과
◯ 대상작물의 재분화형질전환 효율 향상을 통한 기술 최적화
- 토마토, 배추, 고추, 콩의 재분화법을 확립하였으며, 더불어 고추, 콩, 옥수수는 체세포배발생법을 확립함. F1 품종뿐만 아니라 육성품종/계통의 재분화 조건을 최적화함
- 토마토, 배추, 콩의 형질전환을 성공적으로 수행 및 유전자 교정 형질전환체를 개발하였으며, 고추와 옥수수는 개발한 방법의 안정적인 재현과 기술의 고도화를 통하여 시스테믹하게 구축하고자 함
- Particle bombardment 조건을 확립한 고추와 콩은 체세포배발생 조건 확립과 연계하여 원활한 형질전환 식물체 개발에 활용하고자 함
- Particle bombardment를 활용한 RNP 기반 배추, 콩 식물체 개발
◯ 대상작물의 원형질체 기반 CRISPR/Cas9 도입 및 최적화 개발
- DNA-free 유전자교정 기술 적용을 위한 원형질체로부터 식물체 재생체계 확립: 토마토; 원형질체→식물체, 배추 및 고추; 원형질체→캘러스, 콩 및 옥수수; 원형질체→캘러스 분화 조건 확립중임
- 고추의 경우 캘러스 발달 뿐만 아니라 뿌리 유도 가능한 조건을 확립하였으며, 옥수수는 type2 embryogenic 캘러스의 확보 및 이 캘러스로부터 원형질체 분리 체계를 확립하였음
- 고효율 RNP transfection 기술 개발: PEG방법 대비 약 1.9배 향상
- 광물배지를 이용한 원형질체 분화능력 증대: 토마토, 배추, 콩에서 검증함
- NaB처리시 담배 원형질체 유래 callus의 성장 및 shoot 형성 효율
◯ 난분화 극복 식물 재분화 원천기술 개발
- 후성유전체 조절 물질(sodium butyrate)을 활용한 담배 식물 캘러스로부터 재분화 효율 증대 및 토마토 재분화시 shoot 신장 증가
- 후성- 유전체 조절 물질(TSA)을 이용한 CRISPR-Cas9 RNP 도입 효율 증대 및 캘러스 형성 효율 증대
- Screen-Well Epigenetics Library를 이용한 재분화 효율 향상 분석
- 재분화 기작 연구: 토마토 난분화 품종을 선발, 그 원인 분석을 위한 RNA-seq 수행하였으며 그 결과 상위 조절인자를 도출
◯ 원형질체 기반의 유전자 교정 여부 검증 기술 개발
- 원형질체 및 캘러스 단계에서의 T7E1 assay 수행 및 NGS-sequencing을 이용한 유전자교정 여부 분석을 바탕으로 원형질체 수준에서의 sgRNA screening 검증 기술 확립
- 배추, 콩: gRNA 교정 효율의 원형질체 분석 기반 확립
◯ 형질전환 서비스 지원
- 토마토 형질전환체 개발 5건 수행 (4건 완료, 1건 수행중)
- 배추 형질전환체 개발 1건 수행 중
◯ 유전자교정 기술의 안정적 유지·보급을 위한 인력 양성 및 기술 지원
- 인력양성 교육서비스: ‘식물 조직배양 및 원형질체 분리배양 관련 이론 교육 및 실습’
- 기술의 안정적 유지·보급 웍샵: ’식물원형질체 분리 및 배양‘

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
- 개발한 재분화 형질전환 - 형질전환 시스템은 연구자 지원을 위한 형질전환체 개발에 적극 활용
- 원형질체를 이용한 DNA-free 유전자교정은 GMO 심사 완화 가능성이 높아 신품종 개발에 적극 활용 기대
- 난분화 현상을 해결하기 위한 후성유전체 조절 및 재분화 기작 연구는 분자생물학적 규명을 통한 기초 자료 확보로 우수 논문발표 기대
- 지속적인 교육을 통한 기술의 저변확대와 인력양성 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
• Ⅰ. 대상작물의 재분화·형질전환 기술 집적화 및 최적화 ... 6
• Ⅱ. 대상작물의 원형질체 배양을 통한 식물체 분화 최적화 기술 개발 ... 24
• Ⅲ. 후성유전체 조절제에 의한 난(難)분화 극복 기술 개발 ... 27
• Ⅳ. 유전자교정 여부 검증 기술 개발 ... 29
• Ⅴ. 토마토, 배추의 형질전환 기술 지원 개시 ... 30
• Ⅵ. 기존 프로그램 (웍샵 등)을 활용한 인력양성 지원 ... 31
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 31
• 1) 연구 수행 결과 ... 31
• 2) 목표 달성 수준 ... 121
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 123
• 1) 목표 미달 원인(사유) 자체분석 내용 ... 123
• 2) 자체 보완활동 ... 124
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 124
• 5. 연구개발성과 및 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 125
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 126
• [별첨] 참고문헌 ... 126
• 끝페이지 ... 127