| 초록 |
□ 연구개요 본 연구는 지구 온난화로 인한 강수량 부족과 이로 인해 야기되는 식량위기 문제를 해결하기 위해 빅데이터 및 세계 최대 규모 유전자 색인 벼 돌연변이 자원을 통합적으로 활용하여 물 사용 효율 증진에 필요한 유용 유전자를 확보하고 관련 기작을 연구하여 유용작물 개발에 활용하고자 한다. □ 연구 목표대비 연구결과 1. 자체 제작한 RNA-seq 분석을 통한 벼 뿌리에서 가뭄 반응 유용 유전자 대량 분리하였고 또한 연구자들에게 무료로 공개된 전사체 데이터베이스(NCBI GEO, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)에서 수집한 70여 종의 벼 가뭄 반응 전사체 분석 결과를 바탕으로 두 자료에서 공동적으로 분리된 112 가뭄 반응 유전자를 선발하였음. 2. 본교 작물바이오텍 연구센터에서 보유하고 있는 세계 최대규모 벼 유전자 색인 돌연변이 집단을 활용하여 선발된 유전자의 기능분석에 필요한 돌연변이 계통을 확립하고 세대 진전을 통해 안정화 시킴과 동시에 토양 조건에서 가뭄 내성 벼 탐색에 필요한 생리 실험 조건을 확립함. 3. 발현이 검증된 unknown 유전자에 대해 가뭄 스트레스 조건 하에서 표현형 분석을 실시함. 전신발현 프로모터를 이용하여 제작한 peptide transporter(LOC_Os10g42870) 과발현체가 가뭄 스트레스에 강한 저항성을 보이는 것을 확인 함. 4. 일반인들로부터 유전자 변형 생물체에 대한 거부감이 있는 현 시점에서 형질전환 식물체가 아닌 일반 식물로 물 사용 효율을 극대화할 수 있는 방안이 필요 5. 이를 위해 식물 성장 촉진 박테리아 (Plant-growth-promoting bacteria, PGPB)중 하나인 Paenibacillus yonginensis DCY84T (DCY84T)를 벼 식물체에 처리했을 경우, 가뭄 스트레스에 저항성이 향상되는 것을 관찰함. 6. RNA-seq 분석을 통해 페닐프로파노이드 대사 과정과 에틸렌 호르몬이 관여하는 것으로 예측함. 7. 더불어, 가뭄 스트레스에 반응하는 7개 유전자가 DCY84T 처리 시에 발현이 증가하는 것을 확인함. □ 연구개발결과의 중요성 가뭄은 작물 생산성에 가장 큰 영향을 미치는 요인으로, 안정적인 식량 공급을 위해 가뭄 스트레스에 잘 견디는 작물의 개발은 매우 중요하다. 우리는 T-DNA 삽입 unknown 유전자, peptide transporter 과발현체 및 식물 성장 촉진 박테리아를 이용하여 가뭄에 내성을 가지는 표현형을 확인했으며, 이는 경작 가능지역 확대와 환경적인 스트레스의 위험으로부터 작물을 보호하는데 그 중요성 매우 크다. (출처 : 요약문 2p) |
