초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
유전자 교정을 통한 신품종 개발의 기반강화를 위한 작물 형질전환 거점 구축
□ 작물(옥수수, 콩, 배추, 토마토) 품종별 최적 재분화 및 형질전환 조건 확립
□ 우수 품종 선발 및 유전자 교정을 위한 형질전환 파이프라인 구축
□ 형질전환 기술의 안정적 유지와 기술지원 및 서비스

○ 전체 내용
본 연구는 유전자 교정을 통한 신품종 개발의 기반 강화를 위해서 우리나라 및 세계적으로 중요한 작물을 중심으로 형질전환 연구 거점을 구축하여 유전자 교정 소재

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
유전자 교정을 통한 신품종 개발의 기반강화를 위한 작물 형질전환 거점 구축
□ 작물(옥수수, 콩, 배추, 토마토) 품종별 최적 재분화 및 형질전환 조건 확립
□ 우수 품종 선발 및 유전자 교정을 위한 형질전환 파이프라인 구축
□ 형질전환 기술의 안정적 유지와 기술지원 및 서비스

○ 전체 내용
본 연구는 유전자 교정을 통한 신품종 개발의 기반 강화를 위해서 우리나라 및 세계적으로 중요한 작물을 중심으로 형질전환 연구 거점을 구축하여 유전자 교정 소재 개발 효율성을 극대화 하고자 다음과 같은 과제를 수행하고자 함
□ 옥수수, 콩, 배추, 토마토 품종에 대한 조직배양 조건의 최적화 및 형질전환 기술구축
- 작물별 국내외 품종에 대한 식물체 재분화 조건 및 형질전환 조건 탐색
□ 유전자 교정 기술 적용을 위한 작물별(옥수수, 배추, 콩, 토마토) 품종 선발 및 유전자 교정 효율 검정
- 재분화 효율이 높은 품종 선발 및 형질전환 기술 구축
- 형질전환체 생산 효율을 검정하고 최종적으로 유전자 교정에 적합한 품종 선발
- 기능이 알려진 유전자를 발굴 또는 연구자로부터 기탁 받은 유전자들을 대상으로 형질전환하여 유전자 교정 효율 검정
□ 작물별(옥수수, 콩, 배추, 토마토) 형질전환 기술의 안정적 유지와 기술지원 및 서비스
- 사업단 심사를 거친 유전자 교정 벡터로 형질전환하여 기내배양체 및 유묘로 연구자에게 제공
- 벡터삽입 여부를 확인하고 벡터 당 약 20개의 독립된 재분화 개체를 생산하여 제공
- 재분화 및 형질전환 기술의 보급을 위해 연구자를 위한 워크숍 연간 1회 실시
□ 각 작물 형질전환 기술의 안정적 유지
- 형질전환 효율이 안정적으로 유지되도록 재현성 있는 기술 확보

□ 연구개발성과
○ 옥수수 형질전환 형질전환 거점 구축
- 국내외 옥수수 6계통에 대한 형질전환 효율 조사
- 글로벌 계통 B104에서 형질전환 확인 및 효율 향상
- 사업단의뢰 유전자 교정 벡터(주, 툴젠) 형질전환 : 옥수수 HiⅡA 계통
- ALS, EPSPS 유전자 base editing 벡터 6종(TG1, TG2, TG3, TG4, TG5, TG6)
- TG1, TG2, TG3 벡터 형질전환 옥수수 확보 및 유전자 교정 확인(‘20)
- 벡터: 유전자교정 확인 개체/형질전환 개체, TG1: 3/187, TG2: 6/200, TG3: 15/97
- 옥수수 형질전환체로부터 종자 수확 후 의뢰기관에 제공(‘20)
- TG1, TG2, TG3 벡터 형질전환체 종자 총 22개체
- TG4, TG5, TG6 벡터는 형질전환하여 현재 캘러스 증식 및 식물체 재분화 중에 있음(’21)

○ 배추 형질전환 형질전환 거점 구축
- 종묘회사에서 사용하고 있는 상업화 가능한 배추 순계 4종의 재분화 조건 확립
- 배추 형질전환체 삽입된 pHAtC 벡터를 확인할 수 있는 프라이머 세트(hygromycin과 cas9 영역이용)를 개발하여 PCR함으로 형질전환체를 조기에 선발
- 사업단 의뢰 7건 벡터의 형질전환 및 일부 (60개체) 형질전환체 분양
- 사업단 의뢰 4건 벡터의 형질전환 및 shoot 전개
- 배추에서 기능이 확인된 생체시계 유전자 GIGANTEA의 품종화를 위한 전략
- 종묘회사의 순계를 이용하여 GI 유전자 교정 및 형질전환개체 13개 개발하고 종자 수확
- GI 유전자 교정 지부 배추와 종묘회사의 유용 순계와의 교배 및 여교배를 통해 변이가 유전되고 변이에 이용되었던 벡터가 제거된 개체를 선발하였으며 현재 표현형 분석 중
- 배추 원형질체를 이용하여 GI 유전자 교정시도 하였고 13개체의 변이 확인된 배추 개발

○ 콩 형질전환 형질전환 거점 구축
- 콩에 유전자교정 기술 적용 및 조기 실용화를 위해 총 23 계통의 조직배양 효율을 검정하고 조직배양 효율이 비교적 양호한 품종을 선발함
- 형질전환 서비스를 위해 식량원 포장을 조성하고 조직배양 적합 재배품종들의 대량 증식 및 표현형 조사
- 조직배양 효율이 좋은 품종들을 대상으로 아그로박테리움법을 이용한 형질전환을 수행하여 재배품종 형질전환 시스템을 구축함
- 풍원, 메버릭, 서남, 광안 품종에서 형질전환체 확인됨
- 유전자교정 시스템 구축을 위해 GmPDS 시범 유전자의 gRNA 선발 및 원형질체를 이용한 유전자 교정 효율 검정 시스템 확보
- GmPDS 유전자의 형질전환을 통해 유전자 교정에 의해 색소변이를 일으키는 돌연변이 식물체 확인함

○ 토마토 형질전환 형질전환 거점 구축
- 토마토 형질전환 최적 조건 유지 및 형질전환 서비스의 원활한 제공을 위해 토마토 전용 조직배양실, 일반 배양실, 양액재배실 확보
- 사업단 심사를 거친 연구그룹의 유전자교정용 재료를 유전자교정 서비스 제공
- 토마토 4개 유전자에 대해 2개 품종, 총 8 건의 의뢰에 대해 153건의 형질전환 식물체 개발
- 유전자교정작물 조기 선발 시스템 확립. 유전자교정 패턴의 분석 가이드라인 수립
- Transgene-free 토마토 유전자 교정을 위하여 토마토 자엽으로부터 원형질체 분리 및 벡터 전달 연구 진행

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
□ 옥수수, 배추, 콩, 토마토 형질전환에 사용할 수 있도록 국내 품종의 재분화 기초 자료 제공
□ 옥수수, 배추, 콩, 토마토 형질전환 기술 확립 및 우수 계통 육성 기술 제공
□ 유전자 교정 기술을 활용한 옥수수, 배추, 콩, 토마토 형질개량 방법 제공
□ 옥수수, 콩, 토마토는 전 세계적인 작물로 글로벌 해외 진출 확대 가능성 제고
□ 옥수수, 콩에 유전자 교정 기술 적용 시 국내 수입 GM 옥수수, 콩 대체 작물 개발 가능
□ 이상 기후 대응 환경 스트레스 적응, 생산량 증가 등 농업형질 개선 작물 개발로 가치 상승된 GM 대체작물 개발 가능
□ 신품종 개발 특허 확보 등으로 다양한 배추속 작물의 종자 보유국으로 수출 증대
□ 다양한 농업형질 (생산성, 저항성, 기능성 등)이 개선된 신품종 개발 지원
□ 국내 연구진에게 유전자 교정 기술의 일원화된 서비스를 제공함으로써 형질전환 연구 관련 투자비용을 절감할 수 있고, 기술 보급을 통해 생명공학 기술 관련 인력 양성에 기여함

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 가. 연구의 최종 목표 ... 6
• 나. 연구개발의 필요성 및 범위 ... 6
• 다. 연구개발 대상 기술의 국내외 현황 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행내용 ... 10
• 가. 제1공동 : 유전자교정 육종 소재 개발을 위한 옥수수 형질전환 파이프 라인 구축 ... 10
• 나. 제2공동 : 유전자 교정 육종 소재 육성을 위한 배추 형질전환 기술 개발 및 거점 ... 10
• 다. 제3공동 : 콩 유전자교정 기술을 위한 기반 기술 개발 및 거점 구축 ... 11
• 다. 제4공동 : 유전자교정 작물 개발을 위한 토마토 형질전환 거점 구축 ... 13
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 16
• 가. 제1공동 : 유전자교정 육종 소재 개발을 위한 옥수수 형질전환 파이프 라인 구축 ... 16
• 나. 제2공동 : 유전자 교정 육종 소재 육성을 위한 배추 형질전환 기술 개발 및 거점 ... 20
• 다. 제3공동 : 콩 유전자교정 기술을 위한 기반 기술 개발 및 거점 구축 ... 31
• 다. 제4공동 : 유전자교정 작물 개발을 위한 토마토 형질전환 거점 구축 ... 38
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 54
• 1) 목표 미달 원인(사유) 자체분석 내용 ... 54
• 2) 자체 보완활동 ... 54
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 55
• 5. 연구개발성과 및 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 56
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 57
• <붙임 1> 유전자 교정 육종 소재 개발을 위한 작물 형질전환 거점 구축 ... 59
• 끝페이지 ... 63