본 과제는 5대 작물의 육종에 바로 쓰일 수 있는 범용 유전자교정 형질전환 기술을 만드는 연구임. 재분화가 어려운 식물도 다루기 위한 원천기술과, 교정이 되었는지 확인하는 검증기술을 함께 구축하는 내용임. 연구목표는 재분화·형질전환 집적, 작물별 최적 유전자교정 파이프라인, 난분화 극복 원천기술, 안정적 유지·보급을 위한 인력양성 지원임. 핵심 연구내용은 재분화·형질전환 효율 최적화, 배추·콩 형질전환 지원 개시, 원형질체 기반 CRISPR/Cas9 RNP 도입 및 최적화, 유전자 교정 여부 검증, 분자생물학 접근, 기존 프로그램 웍샵 활용 인력양성 지원임. 기대효과는 핵심 기술 확립과 거점화, 신육종기술 상용화 활용, 새로운 육종소재·신속 품종 개발, 국내 종자산업 경쟁력 및 연구 경쟁력 향상 기대임.

1. 상처 인식 및 신호전달원리 연구 본 연구에서는 상처에 의해 유도되는 재분화 원리를 밝히기 위해 먼저 식물이 상처를 인식하는 메커니즘을 규명하고자 한다. 이를 위해 상처의 물리적 특성을 고려한 접근 방식을 사용하고자 한다. 잎의 표면은 외부와의 접촉을 막고 기공을 통해 내 외부 공기를 순환시킨다. 하지만 상처는 조직을 파괴시키는 특성이 있어 급격히 내부와 외부의 공기가 순환될 가능성이 있다. 또한 상처 발생 시 물리적으로 강한 힘이 식물세포에 전해지기 때문에 물리 자극을 인식하는 단백질들이 상처 또한 인식할 가능성이 있다. 따라서 본 연구에서는 공기의 순환이 상처반응을 유도하는 지 분석하고 터치 (touch)와 같은 물리 자극을 인식한다고 알려진 단백질들이 상처반응과 관계가 있는 지 조사하고자 한다. 2. 상처 부위에서 발생하는 초기 신호전달물질과 재분화 유도의 관계 연구 식물의 상처 부위에서는 빠른 시간 내에 활성산소 (reactive oxygen species), 칼슘이온 (calcium ion), 소당류 (oligosaccharides), 글루탐산 (glutamate) 등 다양한 신호전달물질들이 분비된다. 하지만 이들의 역할에 대한 연구는 주로 자스몬산 합성 및 해충 저항성에 초점을 맞추고 진행되었을 뿐, 상처 부위에서의 재분화 유도와 관련해서는 많은 부분 연구되지 않았다. 본 연구에서는 상처 부위에서 발생하는 신호전달물질들의 역할을 재분화 과정에 초점을 두고 조사할 예정이다. 이들 물질은 대부분 상처 발생 직후에 생성되기 때문에, 본 연구를 통해 재분화를 유도하는 상위 신호물질을 밝힐 수 있을 것으로 예상된다. 본 연구 결과는 향후 재분화를 효율적으로 유도하기 위한 기술 개발에도 활용될 수 있을 것이다. 3. 자스몬산 신호가 재분화에 미치는 영향 연구 식물의 상처반응에 대한 연구에서 가장 잘 밝혀진 사실은 자스몬산 합성이 유도된다는 것이다. 자스몬산은 식물이 해충의 공격에 방어하도록 유도하는 등 다양한 역할을 하는 식물 호르몬이다. 하지만 상처 부위에서 나타나는 재분화 유도 현상과의 관계에 대해서는 많은 부분 알려지지 않은 상태이다. 따라서 본 연구에서는 자스몬산 신호전달시스템 분석을 통해 상처 부위에서 나타나는 재분화 유도 현상에 대해 규명하고자 한다. 4. 조직별 상처반응 연구 식물은 모든 조직에서 재분화가 발생할 수 있지만, 상처의 부위에 따라 재분화 효율에서 많은 차이를 보인다. 본 연구에서는 조직별 상처반응의 분석을 통해 재분화 효율이 달라지는 원리를 밝히고자 한다. 뿌리, 줄기, 잎을 대상으로 상처 부위에 축적되는 신호전달물질의 양을 측정하고 앞서 제시한 연구들의 결과에 따라 이들이 재분화에 미치는 영향을 분석할 예정이다. 또한 조직 특이적으로 발현되는 유전자들과 상처반응 및 재분화 유도 현상의 관계를 조사하여 보다 근본적인 원리를 밝히고자 한다.