본 기술은 벼의 Orange 유전자인 OsOr의 서열번호 2 표적 부위를 인식하는 가이드 RNA와 Cas 엔도뉴클레아제를 벡터나 리보핵단백질 복합체로 벼 세포에 도입해 유전체를 교정한 뒤 식물체로 재분화하는 기술입니다. 얻어진 벼와 종자는 야생형보다 카로티노이드가 많고 산화적 스트레스에 강합니다.
카로티노이드는 광합성 보조 색소이자 프로비타민 A 공급원이며 활성산소로부터 세포를 지키는 항산화 물질이지만, 벼 배유는 기본적으로 카로티노이드를 거의 만들지 않습니다. 골든라이스 2처럼 옥수수 PSY와 세균 CrtI를 도입하거나 Or 유전자를 과발현하는 방식은 외래 유전자를 넣는 형질전환에 기대고 있어 GMO 안전성 평가에 큰 비용과 시간이 들었고, 토마토처럼 생합성 유전자를 과발현하면 왜소증 같은 생육 이상이 나타나기도 했습니다.
본 기술은 색소체 발달을 조절하는 DnaJ 계열 샤페론 단백질을 암호화하는 OsOr 자체를 CRISPR/Cas9으로 편집하여 외래 생합성 유전자 없이도 카로티노이드 축적을 늘리고, 동시에 산화·염해 같은 환경 스트레스 내성을 끌어올립니다. 유도된 변이는 자연 변이와 구별되지 않아 비GMO 육종 소재로 다룰 수 있습니다. 프로비타민 A 강화 기능성 쌀 품종 육성, 간척지·염해 논 재배용 내성 벼 개발, 항산화 색소 함량을 높인 가공용 쌀 원료 생산에 적용될 수 있어 영양 강화와 재배 안정성이라는 두 형질을 한 번의 유전자 편집으로 확보할 수 있습니다.
본 발명은 농촌진흥청의 벼에서 HDR 유전자 형질교정 기술개발과 효율증진 지원을 통해 개발되었습니다.
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