Ⅰ. 개 요

1. 연구용역 배경

◦ 생물다양성협약의 나고야의정서 발표에 따라 세계 각국의 생물자원에 대한 주권확보 인식 전환, 특히 우리나라에 분포하는 자생생물의 주권 강화를 위한 고유 유전정보 확보 필요
◦ 버섯류에서 유래한 천연물질에 대한 연구로 다양한 의학적 효능 및 제품 생산이 이루어지고 있음.
◦ 차세대시퀀싱 기술(Next Generation sequencing; NGS)이 발달함에 따라 염기서열 분석 비용이 절감되었으며, 새로운 장비가 계속 개발 중에 있음.
◦ 다양한 환경에서 균주를 스크리닝하여 고등균류를 발굴하는 연구가 유럽 및 미국 등에서 활발하게 이루어지고 있음.
◦ 근래에는 중국에서 잠재균류와 관련하여 많은 논문이 발표되고 있으며 신규로 많은 버섯 종이 분자생물학적 연구를 기반으로 발표되고 있음.
◦ 리보솜 영역의 ITS(Internal transcribed spacer)는 균류를 동정하는데 마커 (barcode gene)로써 균류의 동정에 필요한 메가DB(NCBI, EBI, DDBJ 등)를 활용하여 신속한 동정이 가능하게 됨.
◦ 잠재고등균류 발굴 관련하여 발표된 연구논문 중 우리나라가 약 4%를 차지하고 있으나 주요 국가들에 비해 활발하지 못한 실정임.
◦ 수목의 뿌리에 서식하는 고등균류에 대한 연구가 다른 선진국에 비해 연구가 미비한 실정이며, 산림생물주권 강화 및 활용증대를 위한 연구 미흡함.
◦ 농촌진흥청, 국립생물자원관 등 고등균류를 연구하는 기관들에서는 버섯류 활용을 위한 균주 수집과 미생물 천연물질 연구를 일부 수행중에 있음.
◦ 생물공학연구원, 극지연구소, 농촌진흥청 등 국내 일부 기관에서만 NGS를 이용한 균 유전체에 대한 연구를 하고 있으며, 그 분야는 병원균, 세균 등에 제한되고 있는 실정

2. 연구용역 목적

ㅇ 소나무과(Pinaceae) 및 참나무과(Fagaceae) 수목에서 뿌리와 직접적으로 연관된 외생균근 탐색 및 군집에 영향을 주는 토양이화학적 성분 파악

ㅇ 난분리, 난배양성 외생균근에 대한 바코드염기서열 확보를 통하여 외생균근 바코드 DB 정보 기반 구축

ㅇ 수목과 외생균근과의 관계를 NGS기술과 여러 환경인자를 통해 연관성을 밝히고자 함

Ⅱ. 제안요청내용

1. 용역명 : 「NGS기술을 활용한 제주·울릉도 내 소나무 및 참나무류의 잠재외생균근 탐색연구」

2. 용역수행기간 : 계약일로부터 2023. 10. 20일까지

3. 용역범위
제주(소나무, 졸참나무, 참가시나무)·울릉도(소나무, 너도밤나무, 참가시나무) 내 주요 수목의 뿌리 채집 및 NGS 분석
ㅇ 공시재료 : 제주(소나무, 졸참나무, 참가시나무), 울릉도(소나무, 너도밤나무, 참가시나무)의 뿌리 및 토양 샘플
ㅇ 처리방법
- 현지조사 및 대상 선정을 통한 실험재료 수집
- 수목 세근 발달이 왕성한 시기인 4월말~5월 중순에 채집
- 뿌리 채집 및 DNA 추출 및 NGS 분석
ㅇ 시험규모
- 주요 수목 × 각 5본 × 뿌리팁 2점 이상 NGS분석(PacBio 등의 시퀀싱기술 활용, 400bp 이상 대상)
- 조사구역 6개소(제주 3개소, 울릉도 3개소) × 토양이화학적 성분(10항목: 토양 비중, 토양 공극률, 수분함량, pH, 유기물함량, 전탄소(TOC), 전질소(T-N), 암모늄이온(NH4+)총인(T-P), 치환성 칼륨)
- 채집지역 연중평균기온(MAT, mean annual temperature) 및 강수량
ㅇ 조사항목
- 조사 대상의 외생균근상 파악 및 토양이화학적 성분 데이터 확보
- 대상 수목의 흉고직경 측정 및 상태 확인

주요 수목 뿌리의 외생균근 형태분류(morphotype)
ㅇ 공시재료 : 소나무 및 신갈나무 뿌리
ㅇ 처리방법
- 채집한 공시재료에서 외생균근 형태별 분류
- 형태별 DNA 추출 및 균류바코드영역 시퀀싱
ㅇ 시험규모
- 수목 4종(소나무, 졸참나무, 너도밤나무, 참가시나무) × 형태별 분류(10분류군 이상)
ㅇ 조사항목
- 형태분류군별 이미지 촬영
- 분리 균주에 대한 바코드 염기서열 확보 (ITS 영역 등)

4. 주요 산출물
ㅇ 착수보고서(회)
- 연구용역 계약 후 프로젝트를 수행하기 위한 계획, 일정 등을 명시한 착수보고서를 계약일로부터 14일 이내에 제출
ㅇ 중간(정기)보고서(회)
- (중간보고서) 연구용역 계약 후 프로젝트를 수행한 중간 보고서를 계약일부터 6개월 이내(’23. 8월 내)에 제출
ㅇ 완료보고서
- 연구용역 완료 후, 본 연구사업과 관련하여 분석결과, 실험방법 및 연구매뉴얼 등이 포함된 보고서 10부를 제출
ㅇ NGS를 활용한 외생균근 다양성 또는 외생균근 신종·미기록종 논문게재 등 증빙자료 제출(SCI(E)급 1편 이상 또는 KCI급 2편 이상; 당해연도 출판 또는 게재승인 된 것에 한함)
ㅇ D/B 및 기타 자료
- 연구사업 분석에 이용된 대상 수종 사진, 외생균근 형성 이미지 자료 제출 (외생균근형성 뿌리 외부형태별) 및 각 해당 분류군의 바코드 염기서열 분석 결과 (ab1파일 및 excel 정리 파일)
- NGS 분석 raw data 및 각 OTUs 바코드 염기서열 FASTA파일 제출(excel 파일)
- 토양이화학적 분석 결과 제출(excel 파일)
ㅇ 용역기간 중 작성되는 산출물은 별도의 언급이 없는 한 10부이상 작성하여 보고서와 제출하여야 하며, 제출자료는 워드프로세서로 작성한 파일을 동시에 제출하고, 인터넷으로 공개가 가능한 형식이어야 함.

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