벼의 질소 대사 관련 genomics 시퀀싱 데이터 분석에 기반을 둔
regulatory network 구축 및 biomarker 개발을 위한 생물정보 분석

   

1단계 차세대 BG 21사업에서 벼의 건조 저항 메커니즘과 건조 저항 유전자 개발을 위해 NGS (next generation sequencing)를 이용한 genomic 및 epigenomic regulatory network의 통합적 분석 알고리즘 개발 및 이에 기반한 분석 Platform을 구축하였다. 이렇게 구축한 분석 platform은 NGS를 바탕으로 한 다양한 biotic 및 abiotic 변화에 대한 식물의 반응을 유전자 수준에서 종합적으로 연구할 수 있게 하며, 또한 보다 편리한 시각적인 유전자 조절 network을 완성시켜 원하는 유용유전자를 선발할 수 있는 토대를 마련하였다. 

본 과제는 1단계 사업에서 개발 및 구축한 분석 platform의 network 분석을 통해 선발된 건조 저항 관련 11개의 novel 또는 function unknown TF (transcription factor, coding gene)와 역시 novel한 10개의 long noncoding RNA (lncRNA)를 형질전환 시킨 뒤 bioassay를 수행하여 궁극적으로 건조 저항 벼를 얻는데 1차 목적이 있다.

다음으로, 구축된 network platform을 적용하여 벼의 질소 대사 효율을 향상(NUE, Nitrogen Use Efficiency)시켜 수확량 증진과 밀접하게 관련된 질소 대사(uptake, utilization 및 remobilization) 관련 regulatory network을 구축하고 이를 바탕으로 최적의 NUE 유전자를 발굴하고자 한다.


<연구목표>

A) 1단계 BG 사업으로 선발된 11개 novel/function unknown TF 유전자와 10개의 novel lncRNA를 벼와 애기장대에 도입하고, bioassay를 수행하여 최종적으로 건조 저항 벼를 개발하고자 한다.  

또한 선발된 lncRNA의 작용 mechanism을 알아보기 위해 Capture Hybridization Analysis of RNA Targets (CHART)방법과 NGS를 병행하여 target 단백질과 유전자를 분석하고자 한다.

 

B) 1단계에 BG 사업에서 구축한 genomic regulatory network의 통합적 분석 Platform을 적용하여 NGS (coding 및 noncoding RNA seq.)를 이용한 genomic expression profiling을 통해 벼의 NUE 관련 유전자의 조절 network을 구축하고, 이를 바탕으로 최적의 NUE 유전자를 선발하고자 한다.

 

i. 질소 Uptake 관련 NUE 유전자 조절 network database 구축 및 유전자 선발.

ii. 질소 Utilization 관련 NUE 유전자 조절 network database 구축 및 유전자 선발. 

iii. 질소 Remobilization 관련 NUE 유전자 조절 network database 구축 및 유전자 선발. 

iv. 구축된 database의 NUE regulatory gene network의 통합적 분석을 통해 가장 효율적인 NUE 유전자 선발.

 

[Acknowledgement]

국문 : 본 성과물은 농촌진흥청 연구사업(과제번호: PJ01121102)의 지원에 의해 이루어진 것임
영문 :  This work was carried out with the support of "Cooperative Research Program for Agriculture Science & Technology Development (Project No. PJ01121102)" Rural Development Administration, Republic of Korea.

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<참여연구원>

분 야	직 위 (직명)	성 명	소속부서	전공 및 학위
				학위	년도	전공	학교
Bioinformatics	교수	김선	서울대학교 공과대학 컴퓨터공학부	박사		Computer Science	Univ. of Iowa