본 기술은 벼의 아미노산 수송체 유전자 OsAAP2의 특정 표적 서열을 인식하는 가이드 RNA와 Cas 엔도뉴클레아제를 벡터 또는 리보핵단백질 복합체 형태로 벼 세포에 넣어 유전체를 교정하고, 이 세포를 재분화해 교정 벼를 얻는 방법입니다. 교정된 벼와 그 종자는 종자 내 전분의 이화학적 특성이 야생형과 달라집니다.
쌀은 세계 인구의 절반 가까이가 먹는 주식이어서 수확량뿐 아니라 밥맛과 외관을 좌우하는 아밀로스 함량, 호화 온도 같은 전분 품질의 개량이 중요해졌습니다. 벼의 아미노산 수송체 가운데 OsAAP3, OsAAP5, OsAAP6 등은 수확량이나 단백질 함량과의 관계가 보고되었으나 OsAAP2를 활용한 품질 개량은 이루어지지 않았고, 외래 유전자를 넣는 GMO 방식은 안전성·환경 유해성 평가에 막대한 비용과 시간이 들었습니다.
본 기술은 서열번호 2 또는 3의 두 표적 부위 중 하나를 겨냥한 CRISPR/Cas9 시스템으로 OsAAP2에 표적 돌연변이를 일으키며, 외래 DNA를 남기지 않도록 리보핵단백질 복합체로 직접 도입하는 방식도 선택할 수 있습니다. 이렇게 유도된 변이는 자연 변이와 구별되지 않습니다. 밥맛 개량 신품종 육종, 가공용 쌀의 전분 특성 맞춤 설계, 벼 식미 형질 연구용 유전자원 확보에 적용될 수 있어 GMO 규제 평가 부담을 덜면서 단기간에 식미와 전분 품질이 달라진 벼 계통을 만들어 낼 수 있습니다.
본 발명은 과학기술정보통신부의 CRISPR/Cas9 시스템을 이용한 벼 종자 휴면 및 수확 전 발아 저항성 조절 유전자의 기능분석 지원을 통해 개발되었습니다.
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