재료·신소재/화학/환경·에너지

Bio Industry_2015. 12 특집 (p3~58)

환경스트레스 내성작물의 개발
Development of Stress Tolerance Crops

[특집]
Introduction : Kazuko Shinozaki (동경대 대학원 농학생명과학연구소 식물분자생리학 교수)

최근, 태풍의 거대화와 홍수 및 가뭄 등이 빈발하고 있다. 또한 매년과 같이 여름의 혹서 및 따뜻한 겨울이 계속되고, 작물의 재배지역의 남북의 한계가 크게 변화되고 있다고 보고되는 등, 지구온난화에 의한 기후의 변동은 일본의 농업생산과 우리들의 일상생활에도 영향을 미치고 있다.

이러한 자연재해나 이상기상에 의한 고온과 저온 등의 온도장해, 강한 햇빛과 강풍, 가뭄이나 염해나 양양장해라는 환경스트레스는 작물의 생육에 영향을 주어, 수확의 감소도 크게 일어난다. 이렇게 악화된 환경에 있어서도 안정적인 생산이 가능한 작물의 개발이 강하게 요구되고 있다.

아프리카의 내전 등 세계의 많은 곳에서 전쟁의 발발은, 가뭄 등에 의해 충분한 식료가 얻어지지 않았던 것이 최초의 원인이 있는 경우가 많았다. 또한, 식료자급 율이 낮은 일본에 있어서도, 세계의 식료생산의 안정화는 국제전략상으로도 아주 중요하다.

이와 같이 환경스트레스 내성작물의 개발은 국내는 물론 국제적으로도 중요한 과제로 되어 있어, 일본도 국가가 주체가 되어 많은 연구개발 프로젝트가 추진되고 있다. 그 결과, 환경스트레스 내성에 관한 중요한 유전자 군이 고정되어, 종별로 품종의 선발 Marker로 채용되어 이용되고 있다. 그리고 지금까지 환경스트레스 내성작물 개발에 있어서의 문제점도 분명해져, 새로운 도입유전자의 개발이나 내성작물의 재배기술의 혁신이 이루어지고 있다.

본 특집에서는, 식물의 환경스트레스 내성에 관한 최근의 기술발전과 이러한 연구성과를 근거로 한 최신의 작물개발의 사례를 8가지 측면에서 보고한다. 우선, 처음으로 기업에 있어서의 환경스트레스 내성작물 개발의 현상에 관해서, 실제로 상품화한 작물의 사례를 제시하고, 다음으로 최근 발전하고 있는 통합 Omics 해석을 이용한 작물 육종과 게놈편집기술을 채용한 표적유전자를 겨냥하고 개변하는 새로운 육종기술을 소개한다.

그리고 지금까지 건조나 고온스트레스 내성작물 개발연구의 문제점을 제시하고, 그 해결책으로 최근 개발된 전사인자의 공역인자의 이용 등을 포함한 사례를 보고한다. 또한 게놈정보를 이용한 Marker 선발에 의한 효율적인 내도복성 벼의 개발에 대해서 보고한다. 

또, 향후의 환경내성작물의 육종기술에 중요하다고 생각되는 연구로서, 햇빛의 장해를 방지하는 비타민 트랜스포터나 갈대의 뿌리의 나트륨 배제에 관한 연구와 효율적인 질소영양흡수에 중요하다고 생각되는 Peptide 호르몬에 관한 연구를 각각 소개한다.


● 기업에 있어서의 환경스트레스 내성작물의 개발과 현상 ~ 건조내성 옥수수를 예로 ~

(Current Status of Development of Stress Tolerant Crops in Industry ~ Case of Drought Tolerant Corn~)

● 통합 Omics 정보해석과 작물육종에의 이용
(Effective Application of Large-Scale Omics Data and Knowledge-Based Information on Crop Plants)

● 식물 게놈편집기술의 현상과 작물육종에의 이용
(Development & Application of Genome Editing for Molecular Breeding in Plants)

● 식물의 건조, 고온응답의 해명과 내성작물개발을 위해
(Aanlysis of Drought & Heat Stress Response in Plant for Developing Stress- Tolerant Crops)

● 대형 태풍에 지지 않는 강한 줄기를 가진 내도복성 벼의 개발
(Development of Loading Resistant Rice with a Strong Culm for Overcoming Large Typoons )

● 햇빛 장해를 방해하는 식물 비타민C 트랜스포터의 발견
(Identification of a Vitamin C Transporter Required for Photo Inhibition Tolerance)

● 나트륨 배제기능이 높은 갈대 뿌리에서의 나트륨 하방 이동의 증명
(Evidence for Na+ Exclusion to the Direction of Root Tips in Common reed)

● 효율적인 질소영양흡수를 가능하게 하는 뿌리-잎-뿌리간 장거리 시그널 전달
(Effective Nitrogen Uptake Controlled by Root-to–Shoot-to-Root Long Distance Signaling)


[BIO R&D]
 
● CHO 세포배양에 있어서 IgG Monoclonal 항체의 산성전하 Variants에 대한 Dhseh 시프트의 영향 
(Effect of Temperature Shift on Levels of Acidic Charge Variants in IgG Monoclonal Antibodies in CHO Cell Culture)


[TOPICS]

● 응용 뇌 과학의 산업분야에의 이용확대
(Industrial Innovation by Applied Neuroscience)

     -- 끝 –