초록 ▼

□ 연구개요
• 신선 채소의 엽권(phyllosphere) 에는 식물세포보다 많은 10⁶-10⁷cm^-2 박테리아가 존재하며, 다양한 외부(epiphytes) 또는 내생(endophytes) 미생물(세균, 진균, 바이러스) 의 거주지임.
• 신선 채소 엽권 마이크로바이옴은 작물의 성장과 함께 잎면에 형성되는 수확 전 마이크로 바이옴(preharvest microbiome)과 세척 및 저온 보관과 같은 수확 후 처리(postharvest treatment) 로 인해

□ 연구개요
• 신선 채소의 엽권(phyllosphere) 에는 식물세포보다 많은 10⁶-10⁷cm^-2 박테리아가 존재하며, 다양한 외부(epiphytes) 또는 내생(endophytes) 미생물(세균, 진균, 바이러스) 의 거주지임.
• 신선 채소 엽권 마이크로바이옴은 작물의 성장과 함께 잎면에 형성되는 수확 전 마이크로 바이옴(preharvest microbiome)과 세척 및 저온 보관과 같은 수확 후 처리(postharvest treatment) 로 인해 변형된 수확 후 마이크로바이옴(postharvest microbiome)으로 구분함. 특히, 수확 후 마이크로바이옴 형태는 식품 신선도 및 안전도와 밀접히 연관되어 있음.
• 바이러스는 생태계에서 가장 많은 수와 유전적 다양성을 지닌 생물체로, 해수 및 위장관을 포함한 대부분의 환경에서 박테리아보다 평균 10배 많이 존재함. 하지만 신선 채소를 포함한 식물 엽권 바이롬에 대한 연구는 전무함. 이에 신선 채소 엽권 바이러스 마이크로바이옴(바이롬)을 탐색하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
(1) 신선 채소 시료 수집
• 국내 주요 지역의 농장과 소매점으로부터 계절, 지역, 재배법(일반 vs. 유기농), 재배환경 정보를 반영할 수 있는 대표 신선 잎채소(적상추, 청상추, 로메인) 시료를 수집함.
(2) 바이러스 및 박테리아 분획 추출 및 메타유전체 염기서열 분석
• 외부(epiphytes)와 내생(endophytes) 미생물을 포괄할 수 있는 전처리 시행함.
• serial-filtration, centrifugation, chemical treatment를 통해 박테리아 분획과 바이러스 분획으로부터 박테리아 마이크로바이옴과 바이러스 마이크로바이옴 메타유전체 획득함.
• spike-in 바이러스 첨가를 통한 염기서열 단위 엽권 바이러스의 총량 측정함.
• 증폭(amplification) 없이 미량의 바이롬 메타유전체를 직접 분석할 수 있는 sequencing library를 구축 및 Illumina sequencing을 통한 염기서열을 정보화함.
(3) 메타유전체 유래 종(species) 단위 개별유전체 기반 감염관계, 생활사 규명
• 군집화(clustering) 를 통해 바이러스 메타유전체를 종(species) 단위 개별유전체 구축함.
• 바이러스-박테리아 감염관계 네트워크을 통한 신선 채소 엽권 바이러스 생활사 규명함.
(4) 신선채소 바이러스-숙주 박테리아 생태모델 제시
• 바이롬 총량, 종(species) 다양성, 군집조성, 구조형태, 활성여부 등 바이롬 지표 제시함.
• 다변량 요인 분석을 통한 신선 채소 엽권 바이롬 형성에 관여하는 주요 환경요인 분석함.
• 바이러스-박테리아 감염관계 네트워크 기반 진화·생태학적 모델 제시함.
• 인체 마이크로바이옴을 비롯한 대규모 환경 메타유전체로부터 신선 채소 엽권 바이러스 글로벌 지도를 작성함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
• 대표적인 신선식품인 잎채소의 수확 전후 엽권 마이크로바이옴에 대한 미생물학적 이해를 높일 수 있음.
• 바이러스-숙주 상호작용을 바탕으로, 신선 채소 엽권 마이크로바이옴의 수확 전 정착, 형성, 발달과 수확 후 변화 과정에 대한 과학적 이해를 마련할 수 있음.
• 식물 엽권에서 일어나는 식물-미생물, 미생물-미생물 간 상호작용을 이해할 수 있는 단서를 제공하며, 식물 생장 및 병해충 저항성 등에 중요한 역할을 하는 핵심 미생물의 정보를 제공할 것으로 기대함.
• 수확 후(postharvest) 변형된 신선 채소 마이크로바이옴에서 발생하는 잠재적 병원성 미생물을 예측하거나 예방할 수 있는 자료로 활용될 것이며, 신선 채소 유래 병원성 미생물을 제어하기 위한 미생물학적 방제(biocontrol agent) 발굴로 활용될 수 있을 것으로 봄.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1) 연구 목적 및 필요성 ... 4
• 1-2) 연구목표 ... 5
• 1-3) 연구의 범위 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 2-1) 계절, 재배지, 재배방법에 따른 수확전(preharvest)과 수확후(postharvest) 신선채소 시료 수집 ... 6
• 2-2) 바이러스와 박테리아 분획 메타유전체 추출, 대규모 염기서열 분석법을 통한 염기서열 데이터화 ... 6
• 2-3) 신선채소 엽권 바이러스와 박테리아 마이크로바이옴 총량 분석 ... 7
• 2-3) 메타유전체 군집화(clustering)를 통한 종(species) 단위 바이러스 개별유전체 구축 ... 8
• 2-4) 메타유전체 유래 종(species) 단위 박테리아 개별유전체 구축 및 비교 ... 9
• 2-5) 유전체 염기서열 기반 바이러스-숙주 감염관계, 생활사 및 생태모델 제시 ... 10
• 2-6) 신선 채소 엽권 바이러스 마이크로바이옴 형성에 관여하는 환경요인 분석 및 글로벌 지도 작성 ... 11
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 14
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 15
• 끝페이지 ... 29