○ 식품 및 건강 오일성분이 개선된 유전자 교정 콩 육종 소재개발 ○ 가공 이용성 및 생산성 증진 유전자교정 콩 육종소재 개발○ 기능성 및 생산성 증진 복합형질 유전자교정 콩 육종소재 개발○ 유전자교정기반 내재해성 및 병저항성 콩개발 및 육종소재개발

(1) 토양 미생물총 및 병원균 침입에 따른 토마토의 후성유전학적 변화 분석 (1-1) 토마토 재배 토양에서 미생물총 분리·선발 및 식물 생장 및 병저항성 반응 분석 ● 부산 인근 토마토 재배지 토양을 채취하고 획득한 토양 미생물총을 살균된 식물 배양토양에 처리하고 토마토를 배양하여 ① 생장기 식물의 부피 ② 과일 성숙도 및 수그리고 ③ 병원균감염에 대한 저항성 반응을 평가함 (1-2) 토양 미생물총 분석 ● 토양 미생물총 처리구와 무처리구 토양에서 생육한 토마토 근권에서 분리한 미생물총을 이용하여 16S rRNA 유전자 V3~V4 영역을 이용한 세균군집과 진균 ITS1/2 영역을 이용한 진균 군집을 분석함 (1-3) 토양미생물 및 병원균 침입에 따른 토마토의 후성유전학적 변형 분석 ● 토양 미생물총에 따른 토마토가 보이는 표현형의 차이는 미생물총-식물 상호작용에 의한 차등적 유전자발현이 원인이며, 이를 위한 다양한 요인이 있겠으나 본 연구에서는 미생물총에 의한 식물의 후성유전학적 변형에 주목함 ● 본 연구에서 활용하는 다양한 토양으로부터의 미생물총과 특정 병원미생물을 처리한 식물의 뿌리, 잎, 그리고 과일에서 히스톤단백질변형은 immuno-blotting을 이용하여 확인할 것이며 DNA methylation 변화는 DNA methyltransferase 발현 및 주요 유전자의 DNA methylation pattern을 확인하여 분석함 . (2) 토양 미생물총 및 병원미생물에 따른 식물 저항성 유전자의 NMD에 의한 전사체 조절 기전 분석 (2-1) UPF1과 UPF3 및 DNA methylation 연관 유전자의 ‘유전자교정 식물체’ 제조 및 병저항성 반응 분석 ● 대상 유전자로는 토마토 UPF1, UPF3 과 DNA (de)methylation 관여 유전자 교정 식물체를 분양받지 못하는 경우에 대비하여 DNA demethylase2를 우선적으로 1차 연도에 형질전환을 할 것임 ● 고정된 유전자 교정식물체에 병원균을 감염하여 병저항성 여부를 평가할 것이며, 토양 미생물총과의 상호작용에 의한 생장/발달/면역반응의 변화를 모니터링 할 것임 (2-2) 토마토에서 NMD-sensitive NLR 유전자 선발 및 평가 ● Public DB 토마토 식물의 유전체 및 전사체 정보와 NMD classifier를 이용하여 잠재적인 NMD-sensitive NLR 유전자군을 선발하고 NMD-mimic 조건에서 전사체 안정화 여부를 평가하여 최종적으로 NMD-sensitive NLR 유전자군 확정함 ● 토양 미생물총 및 병원미생물의 처리 후 NMD-sensitive NLR 및 marker 유전자의 안정성을 평가하여 식물-미생물 상호작용에서 NMD 효능 변화를 평가함 (2-3) 식물-미생물 상호관계에 따른 NMD 활성 변화와 저항성 유전자 발현 조절 현상 분석 ● 1차 연도 제조할 토마토 UPF3 항체를 제조함 ● 토마토에 의한 근권 생물총, 배양 가능한 미생물 핵심분류군, 그리고 병원미생물 인식 후에 토마토 UPF3단백질 분해 여부를 평가하여 다른 공생관계에 따라 다른 NMD 조절 기전이 존재하는지를 규명함 (3) 토양 미생물총/핵심분류군과 식물의 후성유전학적 변화 활용 지속가능한 농업생태계 모델링 ● 핵심분류군을 활용하여 재배되는 토마토 품종의 유묘에 핵심분류군을 처리하여 유묘를 육성하고, 생육상 및 온실에서의 인위적 병 접종에 의한 병저항성 및 과일 성숙 등을 평가할 것이며, 동아대학교 대동농장 온실에서의 인위적 개입 없이 유묘기에 핵심분류균과 상호작용한 토마토를 생육하여 그 효과를 검증할 것임

연구의 개념: 토마토 농가에서 분리한 미생물총(microbiota)에 의한 토마토의 후성유전학적 변화가 병저항성과 과일 성숙에 미치는 영향과 미생물 집단 (편리·상리공생 및 기생균)에 따른 NMD에 의한 NLR 전사체 조절 기작 변화를 규명함으로써 통생명체로서의 토마토의 식물면역 및 생리현상을 이해하여 이를 농업생태계 설계에 활용하고자 한다.연구의 가설: ...

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