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1 농림축산식품미생물유전체전략연구사업 2016 년연구기획보고서

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3 목차 제 장농림축산식품미생물유전체전략연구사업개요제 절농림축산식품미생물유전체전략연구사업제 절사업추진배경및필요성제 절사업추진체계및전략제 절사업의내용제 장사업추진현황년 제 절사업추진내용및예산현황제 절세부연구개발내용 제 장국내외주요이슈제 절국내주요이슈제 절해외연구개발동향제 절농림축산식품산업계수요조사제 장 년연구개발계획제 절 년사업추진전략제 절 년세부추진내용제 절 년도예산편성및소요내역제 장기대효과제 절경제적기대효과제 절기술적기대효과제 절사회적기대효과

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5 표목차 표 세부연구내역 표 기술수요조사응답기업통계 표 국가차원의연구개발이필요한분야응답결과 표 산업화촉진을위한연구개발분야응답결과 표 시장 제품분류연구개발수요응답결과 표 기술분류연구개발수요응답결과 표 세부제안기술내용 그림목차 그림 포스트게놈다부처유전체사업 그림 연구개발추진범위 그림 사업추진의배경 그림 농림축산식품미생물유전체전략연구사업추진체계 그림 미생물유전체연구개발관련기관 그림 사업추진방향 그림 사업추진전략 그림 시장 제품분류연구개발수요응답결과

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7 제 1 장 농림축산식품 미생물유전체전략연구사업 개요 - 1 -

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9 제 장농림축산식품미생물유전체전략연구사업개요 제 절농림축산식품미생물유전체전략연구사업 본사업은 포스트게놈다부처유전체사업 중농림축산식품부에서주관하는미생물유전체연구개발사업으로 농림축산식품미생물유전체전략연구사업단 을중심으로미생물유전체정보를체계적으로자원화하고실용화 산업화로연계하여생명산업과바이오경제활성화에기여함 미생물유전체란 미생물내에존재하는모든유전정보를의미하는것으로대부분 로저장되어있으며 일부는 로저장되어있음 미생물은고부가가치경제적이윤을창출할수있는핵심생물소재로 최근유전체정보를활용한기술이발달함에따라농림 축산 식품 동식물등모든분야에서다양하게활용되고있음 이에따라 미생물유전체정보를자원화하고실용화ž산업화로연계하여생명산업과바이오경제활성화에기여하고자함 농림 미생물비료 미생물농약 농업환경개선제 살충제 살균제등 축산 사료첨가제 면역증강제등 식품 전통발효식품 김치 주류 장류등 버섯류 요구르트 유산균 발효버터등 병리 식물병원균 진균 세균 바이러스 동물병원균 세균 진균 항진균제등 사업의개념 본사업은 포스트게놈다부처유전체사업 에서미생물유전체분야연구를담당하고있으며 미생물을활용하여농림축산식품분야경쟁력강화가주요목표임 포스트게놈다부처유전체사업 은미래부 보건부 농식품부등 개부ž청이참여하는다부처사업이며 년부터 년까지 년간총 억원의국고가지원될예정임 포스트게놈다부처유전체사업 중 - 3 -

10 [ 그림 1] 포스트게놈다부처유전체사업 농림축산식품부는본미생물유전체연구개발을추진하기위해 년 월 농림축산식품미생물유전체전략연구사업단 이출범하였으며 년간약 억원이지원예정임 년 년각 억원의예산이확정되었으며 년 개연구개발과제와 개총괄과제가추진중에있음 사업의목표 농식품유용미생물유전체정보의체계적자원화및실용화지원체계구현을위한농식품미생물유전체정보활용실용화 산업화를통한생명산업육성기반마련 사업의범위 본미생물유전체연구개발은농림축산식품분야에서활용할수있는미생물을대상으로함 농생명유용미생물의유전체해독ž분석ž활용기술의국내연구역량을강화하는동시에산업화ž실용화가가능한전략미생물을개발함 연구기반구축 자원발굴및확보 실용화ž산업화에이르는미생물유전체분야의전주기적연구개발을추진함 - 4 -

11 [ 그림 2] 연구개발추진범위 제 절사업추진배경및필요성 사업추진배경 기술적환경변화로인한미생물유전체연구수요급증 기술의도입으로유전체정보량이폭발적으로증가함에따라초고속분석능력과대용량정보처리능력이중요시되고있으며유전체기반정보활용분야는보건의료의질향상 우수농림수산식품생산 신에너지생산등그활용범위가확대되고있음 년 에게재된전체논문의약 가생명과학분야이며 이중약 가유전체관련논문으로그중요성이부각되고있음 년간전세계논문피인용도상위 약 만건 을분석한결과유전체연구가생명공학분야에서가장피인용도가높은연구영역으로나타남 글로벌시장환경변화에따른바이오산업의중요성대두 혁명이후세계경제를선도할핵심산업으로바이오산업이주목받고있으며 세계경제는 년을전후로바이오경제시대로의진입이가시화될전망 지구온난화등의기후변화 식량및에너지수급문제등인류공통의난제를해결해줄핵심기술로생명공학기술이주목받고있으며이와관련된바이오산업은급속도로증가하는추세에있음 유전체정보를의료 농업 에너지산업분야에응용하기위해서는사용자 가정보를사용가능한형태로데이터를분석 가공하는것이중요함 - 5 -

12 등으로인한농산업시장의개방과낮은식량자급률 수출의존비율증가에따른대응책이마련이시급한실정 유전체연구를통한농림수산식품분야의산업경쟁력확보필요 유전체연구를통해생산된유전체정보 유전자 분자마커등은고품질신품종육성및육종효율증진등고부가산업창출의기반을제공하는핵심요소로작용함 과거분자생물학적원리와기술들이주요작물및가축의육종에필수적으로활용되는것과같이유전체정보와기술접목의중요성이갈수록높아지고있음 농업생명공학기술의선진화및국제적경쟁력제고를위해주요작물 동물및생물자원에대한유전체연구기반및국내외정보교류네트워크구축시급 주요선진국들은유전체자원발굴및확보를위해박차를가하고있으며선진기술확보를위해국제공동연구및국제협력이확산 농림수산식품분야유전체정보통합인프라및네트워크구축미비 바이오정보산업육성을통한농산업의새로운도약기반마련 등농산업시장의개방확대 기후변화 식품안전등농업을둘러싼환경변화에적극대응 농산업의경쟁력확보를위해유전체연구를기반으로종자 친환경 기능성식품등고부가가치첨단산업집중육성필요 생산환경변화를예측및선제적대응을위한내병성 내재해성신품종개발을통해안정적식량확보및농산업경쟁력제고필요 종합적 통합적유전체연구패러다임변화에따른대응마련 유전체연구는단일생물계중심에서집단또는복합계에대한통합적인연구로추진되고있어유전체정보의생산 분석 활용분야의핵심원천기술개발이필요 단일생물계중심의생물학적접근법에서집단 복합계에대한종합적이고 통합적인유전체정보분석연구가기본이되는방향으로연구패러다임이전환되고있음 유전체연구는삶의질향상및 세기고부가가치신산업창출의원동력으로주목받고있는생명공학기술의가장기본이자핵심으로평가받고있음 - 6 -

13 [ 그림 3] 사업추진의배경 사업추진필요성 산업요구확대 유용미생물유전체연구를통한농림축산식품분야의산업경쟁력확보필요 국민건강 친환경등에대한관심증가로미생물활용에대한수요가증가하고있으며 농림 축산 식품등다양한분야에서활용 미생물유전체연구는우리농산물의활용성제고와더불어바이오소재 바이오에너지 발효식품등전후방산업에파급효과가큰기술영역 국내친환경농산물시장규모 조 천억원년 조 천억원년 생명자원국부화 유용미생물정보의국가자원화를통해국가경쟁력을제고하고 생물다양성협약에대응한미생물자원의주권확보 세계각국은생명다양성협약에대응하여미생물의국가자원화 산업화가진행되고있어 우리나라도정부차원의미생물유전체연구필요 영국균류센터 년기준보유미생물유전자원 만 천점억원가치 국산종균개발을통한해외에서수입되는종균을대체하고 전통종균을활용한제품개발로국내뿐만아니라세계에우리나라김치 주류 생물비료 사료첨가제공급가능 기술수준제고 우리나라미생물유전체관련 는예산이충분히확보 - 7 -

14 되지않아국내기술수준이글로벌경쟁에서뒤처질위기 농업생명공학기술의선진화및국제경쟁력제고를위해주요작물 동물및식품생명자원에대한유전체연구기반및국내외정보교류네트워크구축시급 최고기술보유국 미국 대비기술수준 기술격차 년 유전체정보생산현황미국 위 프랑스 위 우리나라 위 창조경제실현 창조경제실현의도구로생명산업분야유전체연구기반확보시급 미생물유전체분야는박근혜정부제 차과학기술기본계획 의추진전략인 국가전략기술개발 신산업창출지원 의중점과제로창조경제실현의도구로생명산업분야유전체연구기반확보시급 고부가가치첨단융합산업으로급부상하고있는유전체연구를통해농식품분야글로벌경쟁력강화 일자리창출등창조경제기여 세계농업생명공학시장은 년 억불규모이며 매년 이상성장하는추세 - 8 -

15 제 절사업추진체계및전략 사업추진체계 사업단장중심의사업단방식의추진체계 포스트게놈다부처유전체사업범부처협의체및농림축산식품부의상위계획을준수하며 사업단장중심의전략연구개발기능강화 전문기관인농림수산식품기술기획평가원에서과제선정 평가 행정관리등을지원 미생물유전체사업단의연구기획기능강화로체계적이고전략적인사업수행 사업단사무국에서연구조사기획 연구행정지원기능강화를통한체계적인연구개발수행 미생물유전체연구사업단전문가협의회는운영자문위원회 전문가협의회 운영실무협의회로세분화하여구성함으로써위원회별구체적인역할수행 미생물유전체사업단협의회세부역할 운영자문위원회 사업추진및사업단운영에관한정책의사결정지원및자문역할 전문가협의회 사업의추진방향 전략 계획수립등사업의성공수행을위한기술적자문역할 운영실무협의회 사업단운영및과제관리에대한실무협의역할 [ 그림 4] 농림축산식품미생물유전체전략연구사업추진체계 - 9 -

16 관련기관연계를통한성과창출 사업특성에적합한관련기관들과연계를통해전략유형별최적의성과창출 농진청이운영하는 국립농업생명공학정보센터 국가생명연구자원정보센터 에미생물유전체정보를공유함으로써성과확산에기여 해외미생물유전체연구관련기관과협력을통해해외미생물연구동향 산업화현황을파악하여 연구개발의방향수립 한국농업미생물자원센터 미생물자원센터와협력을통해미생물유전체연구개발기반을구축하고산업화를지원 포스트게놈다부처유전체사업의일환으로미래부 복지부 농진청등타부처와협력을통한연구개발효율성증대 부처공동연구 추진을통한부처간협력추진 [ 그림 5] 미생물유전체연구개발관련기관 사업기본방향 사업의기본방향 전략미생물국가자원화를통한우리나라미생물자원주권확보 조기실용화ž산업화달성을통한국가산업경쟁력강화 미생물유전체연구역량강화를통한미생물유전체정보활용확산 부처간연계ž협력을통한연구개발성과를극대화

17 [ 그림 6] 사업추진방향 추진전략 조기성과창출형미생물유전체핵심전략연구 미생물유전체정보를활용한산업화지원과제 기존의연구개발성과를토대로 년내에제품개발및시장적용이가능한분야 조기산업화가능한미생물자원또는기활용중인유용미생물의유전체해독 분석연구결과의실용화 산업화 선행연구를통해유용미생물유전자원이확보된기술중현장의수요가많은유용미생물자원의유전체연구를통해조기성과창출이가능한과제를중점적으로지원 추진전략 목적지향적미생물유전체연구역량강화 농식품미생물유전체연구기반구축지원과제 미생물유전체산업의연구역량을강화할참조 메타유전체해독등기초연구 농식품분야신규미생물유전체와메타지놈분석을통한연구역량강화및유용미생물정보의국가자원화 바이오산업육성과미생물유전체연구경쟁력확보를위해메타유전체와참조유전체대량해독및정보분석

18 추진전략 연구 연구사업 선행연구를통해병원성미생물유전자원이확보된기술을선별하여작용기작을규명하기위한과제 지원목적 유전체차원의접근을통한농작물과동물의병원성미생물간상호작용메커니즘규명및방제기술개발 사업추진전략 농식품미생물유전체정보기반으로실용화 산업화추진연구개발강화 본사업에서는실용화가능한유용미생물유전자원중심으로생물사업매출및시장선점을위해유전체정보의생산 분석 활용분야의미래형원천기술개발에초점을맞추어유전체연구개발에집중함 집중과선택전략으로조기성과창출이가능한미생물유전자원을우선순위로선정하여참조유전체해독으로지적재산권및원천특허를선점할것이며 또한메타유전체분석및각종오믹스분석을통해실용화가가능한미생물소재에대해서는신속한유전자발굴및유전체정보수집으로실용화 사업화전략을적용시킴으로써시장선점을지원함 바이오경제를지원하는미래자원으로서의농생명자원의중요성인식 본사업통해모든농식품유전체정보자원들은국가주요자산으로지속적으로확보할예정이며 또한희귀성미생물유전자원일수록유전체정보를전체적으로분석하여지적재산권확보및해당생물산업시장을선점할수있도록집중지원함 생물다양성협약 의 생물자원에의접근이익공유 에관한나고야의정서가채택됨으로써미생물유전자원은국가적인차원에서매우중요한국가자산이기에 본사업단에서는신규조기성과창출에가능한미생물유전자원발굴및유전체정보확보를위해매년신규미생물분야과제를확대할예정임 연구패러다임변화에효과적인대응하기위한유기적국내외연구네트워크구축 국내외전통농식품미생물연구분야및타분야전문가들과연구네트워크를구축함으로써국내외공동연구및연구협력으로상호간의정보교류체제를활성화함

19 본사업단은연구개발및교류를극대화하기위하여유사과제들을그룹화하였으며 각과제분야에속하는핵심기술 기반기술대한정보공유를의무화하여유기적협력관계를극대화함으로시너지효과를기대할수있음 생명산업화를효과적으로추진할수있는유전자원정보교류및지원시스템구축 사업단내각과제유형분류서보유하고있는핵심기술 기반기술들을공유하여연구개발주체간유기적이고밀접한네트워킹과 를유지함 관련산업체및본사업참여연구팀에게신기능생물소재개발에적극적으로이용될수있도록모든유전자원정보공유및각종유전체분석을지원함 국내외연구개발환경변화를반영한유연한전략적연구기획및단위과제추진 최근국내외미생물 분야및차세대염기서열기술혁신으로인한정부의과학기술정책의변화 목표제품의수요구조변화등사업단의외적변화내용을차년도사업기획에반영함 진보된기술개발및새로운기술패러다임을통하여산업화에기반이될수있는신규미생물자원 참조유전체및메타유전체정보의대량확보및효율적탐색을위한연구개발노력을확대함 [ 그림 7] 사업추진전략

20 사업추진체계도 비전 미생물유전체연구를통한농식품산업국가경쟁력강화 목표 농식품유용미생물유전체정보를활용한 산업화 ž 실용화촉진및정보자원화 전략 목표 농림축산식품미생물유전체분석역량강화및유전체정보의국가자원화 유용미생물유전체를발굴하고실용화 ž 산업화하여농식품경쟁력강화 부처간협력을통한연구효율증대및시너지창출 유전체정보의자원화미생물자원의실용화 ž 산업화 Host-Microbe Interaction 성과 목표 표준유전체 260건해독메타유전체 32건분석유전체분석기술 17건개발 NABIC 60건등록 전략미생물 50 건해독 유용유전자원 28 건확보 사업화 ž 실용화 12 건 병원균미생물정보 5 건완성 병원성미생물진단마커 8 개개발 미생물병발생기작 8 건규명 목적지향적미생물유전체 조기성과창출형 ( 부처연계 ) Host-Microbe 연구역량강화 미생물유전체핵심전략연구 Interaction 연구 추진 전략 - 미생물자원탐색및발굴 - 메타유전체 - 참조유전체 - 비교유전체 - 기능유전체 - 생물정보 - 유용유전자활용 - 미생물기반융복합소재 - 정보통합관리시스템등 - 발효식품 ( 김치, 주류, 장류등 ) - 농림분야 ( 미생물비료, 농약등 ) - 축산분야 ( 사료첨가제등 ) - 프로바이오틱스 - 식용버섯류 - 농업환경개선제등 - 식물병원균 ( 세균, 진균, 바이러스 ) - 동물병원균 ( 세균, 진균 ) - 공생미생물 ( 근권, 장내, 지의류 ) 등

21 제 절사업의내용 조기성과창출 미생물유전체정보를활용한산업화지원 선행연구를통해유용미생물유전자원이확보된기술중현장의수요가많은유용 미생물자원중심추진 연구역량강화 농식품미생물유전체연구기반구축지원 바이오산업육성과미생물유전체연구경쟁력확보를위해참조유전체 메타유전 체등대량해독 정보분석및생물정보자원화방안제시

22 부처연계 연구 복지부 미래부등과협력하여선행연구를통해병원성미생물유전자원이확보된 기술을선별하여작용기작을규명

23 제 2 장 사업추진현황

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25 제 장사업추진현황 년 제 절사업추진내용및예산현황 농식품부는다부처유전체사업에서농림축산식품미생물의유전체해독 분석 활용과정보자원화및산업화기술분야를전담으로추진 농생명자원의미생물유전체연구역량강화와조기성과창출을위한미생물유전체정보의산업화 실용화촉진및정보자원화중점지원 조기성과창출 김치 주류 미생물비료 사료첨가제분야의미생물유전체핵심전략연구를통한실용화 사업화지원 과제지원 연구역량강화 메타유전체및참조유전체정보분석 농업생물정보처리기술개발관련연구역량강화를위한목적지향적미생물유전체연구 과제지원 부처공동연구 동 식물의병원성미생물유전체분석및기능연구 과제지원 [ 표 1] 세부연구내역 세부과제사업기간총사업비주관기관 사업비 백만원 합계 농림축산식품미생물유전체전략연구사업단 총괄과제 연세대학교 조기성과창출 김치유산균의유전체분석및생물학적진화 순화 과정을통한김치발효용스타터균주개발 중앙대학교 전통누룩유래자생미생물자원의유용성연구 한국식품연구원 미생물유전체 기능분석및토성 작물맞춤형생물비료개발 유전체공학을통한가축생산성증진용항균활성 안정성우수사료첨가생균제의개발및생산최적화연구 충북대학교 서울대학교

26 세부과제사업기간총사업비주관기관 사업비 백만원 연구역량강화 농축산식품환경미생물의메타유전체정보분석 농업유용진핵미생물의참조유전체및오믹스정보분석연구 를활용한미생물유전체및전사체분석소프트웨어및시스템개발 경희대학교 중앙대학교 주 천랩 부처연계 벼와고추침해주요공기전반병원성곰팡이의발병유전체분석및기능연구 세포내기생난치성산업동물주요병원균의핵심병원성유전체분석과이를이용한제어기술개발 순천향대학교 경상대학교

27 제 절세부연구개발내용 김치분야미생물유전체연구

28 주류분야미생물유전체연구

29 생물비료분야미생물유전체연구

30 사료첨가제분야미생물유전체연구

31 농업유용미생물의메타유전체정보분석

32 농업유용미생물의참조유전체정보분석

33 농업생물정보처리기술개발

34 식물병원성미생물유전체분석및병원균제어

35 경제동물병원균유전체분석및병원균제어

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37 제 3 장 국내외주요이슈

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39 제 장국내외주요이슈 제 절국내주요이슈 산업및시장환경변화로인해미생물을활용한신규아이템지원시급 프로바이오틱스 식용버섯 전통발효식품등기능성 친환경식품시장이급격히성장하고있어 미생물을활용한제품사업화가유망 세계프로바이오틱스시장은 년약 조원으로추정 매년 성장 미생물을활용한산업용효소의세계시장규모는약 억달러 매년 성장 가축의항생제및농산물의화학제제사용규제강화로농업ž축산생산량을향상시키고 질병제어및전파억제를위한친환경면역증강제 미생물농약개발이시급 전세계적으로사료첨가용항생제규제강화추세 우리나라 년부터사용금지 친환경농산물시장은증가하는반면 미생물제제시장은 억수준에불과 동 식물의국제무역증가와기후변화로인해동 식물병원균피해가지속적으로증가하고있어피해절감을위한진단마커개발이시급 미국의경우독성진균으로인한가축피해가매년 억달러로추정됨 박근혜정부 국가미래성장을위한생명산업과바이오경제활성화추진 미생물유전체분야는제 차과학기술기본계획 의추진전략인 국가전략기술개발 신산업창출지원 의중점추진전략으로선정 최근경제분야국회대정부질문에서미래산업인바이오분야 포스트게놈다부처유전체사업 에대한 확대주문 사업의목표및성과달성을위한추가지원절실 예타통과시투입예정예산억원년 연평균 억원 의 수준의예산만확보되어당초목표성과달성에애로사항발생 부처연계 연구과제의경우 년미래부 복지부의예산미확보 년농식품부예산미확보로부처연계사업의엇박자현상발생

40 제 절해외연구개발동향 미국 미국은농무성과에너지성 에서미생물유전체분석및산업화를대규모프로젝트로중점추진 농림성산하연구소인 는안전한농산물생산 자연자원과환경보존등농업문제해결을목적으로 개의유전체연구과제를수행 주요연구주제는동식물 곤충등의병원균미생물의기작연구와곰팡이 바이러스 동식물등유전체정보해독으로구분 에너지성산하연구소인 는곰팡이 메타지놈 미생물 식물유전체등다양한생물에대한유전체연구를산업적관점에서추진 민간연구단체인 에서는 개의연구프로그램을추진하고있으며 그중미생물분야에서 개의대형프로젝트를진행 극지미생물 체내미생물 원핵생물 유전체분석파이프라인개발등다양한분야의미생물유전체분석프로젝트를추진 현재까지 종이상의미생물에대한유전체를해독하여 만개이상의유전자발견 미국 국제인간미생물체컨소시엄 을통해인체미생물이사람의건강과각종질병에미치는영향구명중 식물 토양 장내미생물 병원균 바이오매스등모든분야에대한메타게놈분석연구가미국을중심으로이루어지고있으며 연구성과가네이처 사이언스등저널에발표 토양메타게놈시퀀싱 식물미생물체 등토양과식물미생물국제프로젝트가미국을중심으로추진중 경제동물 바이오매스분해 장내미생물등에대한대규모메타게놈분석연구가네이처 사이언스등저널에발표 유럽 유럽각국은미생물을다양한산업에서활용하기위한유전체연구를추진중에있으며 각국가별특성에따라미생물활용연구활발히추진 영국은과거인간게놈프로젝트를주도적으로수행하는등세계 위유전체연구강국으로 매년수백억달러를유전체연구에투자

41 년약 억 천만달러를유전체연구에투자 세계총투자액의 러시아정부는비노그라드스키미생물학연구소를통해미생물을활용하여탄저병 백신개발프로젝트추진 일본 문부과학성과농림수산성을중심으로비인간분야유전체연구가추진되며 이화학연구소 국립유전학연구소에서직접적연구수행 인간게놈프로젝트가종료된후 게놈네트워크프로젝트 와 혁신적세포해석프로그램 을추진하여 를이용한유전체대량해독과세포이미징을적극적으로수행 년약 억원이유전체연구에투입되는등매년수백억원이유전체분석연구에투입 중국 과거인간게놈프로젝트에참여한경험을바탕으로 기술을이용한동식물 미생물등모든분야에대한유전체연구를선도 미생물유전체분야에서는 와공동으로 에참여하고있으며 동시에중국독자적으로 종의미생물유전체정보해독작업진행 를설립하고 중국전역 명규모의연구인력이유전체연구를수행 년기준 우리나라는차세대바이오그린 사업 농생명산업기술개발사업등통해산발 적으로연구개발이추진되었으나 최근다부처유전체사업의일환으로 농 림축산식품미생물유전체전략연구사업 이출범 제 절농림축산식품산업계수요조사 기술수요조사개요 국내농림축산식품기업을대상으로미생물유전체분야기술개발의현재및미래에요구되는기술수요파악 현장의기술개발수요를반영하기위해농림축산식품산업계기업종사자를대상으로수요조사를실시하였으며 총 건의의견이반영됨

42 조사목적 향후국가경제력제고및시장성장가능성과산업적파급효과가큰미생물유전체기술군및제품분야발굴 조사방법 농림축산식품산업계전문가들을대상으로설문조사를통한현장의의견수렴과연구수요파악 조사기간 주 설문방법 온라인설문 회신또는온라인제출 조사내용 미생물유전체연구개발필요성및기술개발수요조사 설문결과분석 가 설문응답기업통계 약 개의농림축산식품기업종사자를대상으로온라인수요조사를실시한결과총 개기업이응답하여약 의응답률을보임 응답자는기업부설연구소 대표이사등연구개발담당자로써 설문결과의전문성이확보됨 응답된설문 건중 에해당하는 건이중소기업에서응답하였으며 중견기업 건 대기업 건 기타 건이회수됨 기업의주요생산제품별분류는식품 건 농림 건 동식물의약품 건 축산 건 생물정보 건 기타 건으로나타남 [ 표 2] 기술수요조사응답기업통계 기업형태 건수 중소기업 20 중견기업 5 대기업 2 기타 3 합계 30 나 기술수요조사결과분석 설문결과 미생물유전체연구개발필요성 국가차원의연구개발이필요한분야 는농림축산미생물 동식물병원균에대한연구가각 건으로가장시급한것으로나타남

43 그외미생물기반융복합소재 건 식품미생물 건 프로바이오틱스 건 으로나타남 국가차원의연구개발이필요한분야는민간에서사업화를통한기대수익이낮아사업성보다공공성이높은분야인것으로분석됨 농림축산미생물 동식물병원균분야는민간분야에서사업성은낮지만공공성을위해서는관련연구개발이필요함 [ 표 3] 국가차원의연구개발이필요한분야응답결과 구분 건수 농림축산미생물 9 식품미생물 4 프로바이오틱스 2 미생물기반융복합소재 7 동식물병원균 9 기타 1 산업화촉진을위한연구개발분야 는미생물기반융복합소재에대한연구가 건으로민간수요가가장높은것으로응답됨 그외농림축산미생물 건 식품미생물 건 프로바이오틱스 건 동식물병원균 건 으로나타나산업적수요는유사수준으로분석됨 산업화촉진을위한연구개발이필요한분야는민간기업에서연구개발수요가가장높은분야로산업적파급효과가높을것으로기대됨 미생물기반융복합소재분야가전체응답의약 를차지하여미생물유전체관련산업에서산업적파급효과가가장높은것으로기대됨 [ 표 4] 산업화촉진을위한연구개발분야응답결과 구분 건수 농림축산미생물 6 식품미생물 5 프로바이오틱스 5 미생물기반융복합소재 11 동식물병원균 4 설문결과 연구개발수요조사 시장 제품분류연구개발수요 는미생물기반융복합소재가 건으로가장 높은것으로나타났으며 면역증강제 건 프로바이오틱스 건으로민간기업에

44 서의연구개발수요가높은것으로나타남 그외장류미생물건 미생물농약건 동ž식물병원균 각 건 식용버섯류건 순서로나타남 농림축산 식품 프로바이오틱스 미생물소재 동식물병원균각분야별제품개발수요는비교적유사한수준으로나타남 시장 제품분류별로산업계수요가높은분야는사업성이높은제품군으로파악할수있으며 민간에서해당제품의연구개발에적극참여할수있도록국가연구개발추진이필요함 [ 표 5] 시장 / 제품분류연구개발수요응답결과 구분 건수 구분 건수 김치류미생물 6 면역증강제 11 주류미생물 3 식물병원균 7 장류미생물 9 동물병원균 7 염장류미생물 1 공생미생물 3 미생물비료 2 프로바이오틱스 10 미생물농약 8 식용버섯 7 농업환경개선제 5 미생물융복합소재 13 사료첨가제 6 기타 3 [ 그림 8] 시장 / 제품분류연구개발수요응답결과 기술분류연구개발수요 에서는미생물자원탐색및발굴기술과기능유전체기술이각 건으로가장많은것으로조사됨 그외유용유전자활용 건 메타유전체 건 비교유전체건 순서로응답 미생물자원탐색및발굴 기능유전체 유용유전자활용기술은기업에서미생물을활용하여사업화할수있는기술로기업의수요가높게나타난것으로분석됨

45 특히 기능유전체는 기술에활용할수있어활용성이높을것으로기대됨 [ 표 6] 기술분류연구개발수요응답결과 구분 건수 미생물자원탐색및발굴 17 메타유전체 10 참조유전체 3 비교유전체 7 기능유전체 17 생물정보수집및처리 6 유용유전자활용 13 설문결과 세부제안기술 총 건의회수설문을통해총 개의미생물유전체관련연구개발주제가제안됨 농림 축산 식품 동식물병원균의약제제 생물정보등다양한분야에대한연구개발주제가제안됨 미생물유전체 중장기계획에반영하여 민간기업들의적극적인참여를기대할수있음 [ 표 7] 세부제안기술내용 세부제안기술 기술명제안내용기술명제안내용기술명제안내용 미생물을이용한면역증강제개발 - 항생제의남용및과다투여를방지하기위해사료에첨가가능한면역증강제의개발 - 면역증강에효능이있는유전체를발굴하여특정유전체발현미생물을개발, 이를기반으로축산분야에항생제대용으로사용가능한면역증강강화첨가제개발 축산분뇨악취제거용미생물유전체기능분석을통한핵심기능유전체발굴 - 복합악취, VOC, 황화수소, 암모니아등축산분뇨악취를근원적으로제거하는신규미생물 6 종보유중 - 축산분뇨악취를근원적으로제거하는신규미생물 6 종에대한유전체분석을통해악취제거관련고부가가치기능유전자원의발굴 축산분뇨악취제거용미생물의핵심기능유전체를활용한대량생산시스템개발 - 발굴된고부가가치핵심기능유전자원을발현하는재조합균주개발을통한축산분뇨악취제거용제품의대량생산시스템구축 - 확립된대량생산시스템을통한축산분뇨악취제거용효소, 종균및장치개발

46 4 5 기술명제안내용기술명제안내용 신규세균및유전체이용다제내성세균제어용항생물질탐색및개발 - 세계적으로 MRSA, VRE 에대한문제가심각한수준이며, 각국정부에서는이에관련된엄청난연구비를투자하고있음 - 국내에는내성세균제어연구의중요성에도불구하고관련연구가극히제한적인실정임 - 본연구자는차세대천연항생제로기대되는 A 물질의대량생산및개발을위하여균주개량, 생산조건조사등기반연구를현재진행중임 세리포리아락세라타균사체기능성성분분석및이의구조분석을통한천연물신약개발 - 연구결과확인된수개의기능성성분의물질구조와효능을규명함으로서균사체배양기술의고도화를달성하고, 이기술을적용하여각병증에가장효능이높은균사체배양물을생산함으로서부작용은적고, 기능성은합성신약을능가하는천연물신약개발 - 현재까지는시간과비용의제약으로혈당조절용건강기능식품원료개별인정신청에만족하지만, 기능성측면에서당뇨질환의진행차단및회복치료활성을보여시판중인당뇨치료제보다치료기능탁월하며부작용은없는것으로평가됨 6 기술명 마우스모델의 Metagenomics/Metabolomics 분석을이용한프로바이오틱스와발효식품이장내미생물과건강에미치는영향분석시스템구축 7 기술명메타게놈라이브러리풀을이용한식물병방제제및바이러스병에대한저항성유도제개발등 8 기술명 기술명 건강한한국인의연령대별장내미생물총의특성파악을위한데이타베이스구축및이를활용한개인맞춤형프로바이오틱스제조기술개발 의약품소재용발효미생물의유전체정보활용기술개발 제안내용기술명제안내용기술명제안내용기술명제안내용기술명제안내용기술명제안내용 - 국내다수의의약용혹은식품첨가용발효생산균주의유전체정보확보및전사체분석등을통한유전자원의확보및이를활용한기능개선과생산성증대를통한산업화기술개발 - 국내발효의약품및식품첨가용소재의개발의한계를극복하는신기술로유전체정보의활용기술개발을통해국제경쟁력을강화하고자함 각식물병원균에대한유전체분석 - 배추뿌리혹병에대한유전체분석이충남대학교에서이루어지고있으나다른병원균에대해서는연구진행이미진한실정이여서, 타병원균의유전체분석이이루어진다면식물병원균을연구에많은도움이될것으로기대함 유전체정보를활용한신속대량검정기술개발 - 다양한유전체정보의실용화를위해, 유전체정보가공기술과이를활용해원하는생물정보와실제동식물에신속하고대량으로적용할수있는기술개발이필요함 극한환경지역미생물의유전체및전사체해석을통한농업형질개선용소재개발 - 염호, 건조지역에서생장이우수한미생물의유전자원확보를통한농업환경개선및농업형질개선용유전체및전사체분석연구 - 질소고정미생물 ( 광합성세균 ) 의유전체연구를통한농업환경개선용유전자소재개발 유전체및전사체해석을통한미생물기반융복합소재개발 - 극한환경에서우수한생장특성을보이는미생물의유전체및전사체분석을통한미생물기반고부가가치소재생산기술개발 - 미생물기반융복합소재생산에필요한고효율효소개발 프로바이틱스와프레바이틱스를활용한 synbiotic 사료첨가제개발 - 우수한미생물자원의유전체분석과유전자기능연구통한고부가가치사료첨가제발굴및효과규명

47 기술명제안내용기술명제안내용기술명제안내용 신규항진균제의원천타깃발굴과관련약물개발 - 전세계적으로지난수십년동안장기이식수술, 항암치료, 후천성면역결핍증 (AIDS) 및고령화등으로인하여면역능력이저하된환자수가급격히증가하고있으며, 이들고위험군의경우 Candida, Aspergillus, Cryptococcus 와같은인간기회감염성병원성진균 (opportunistic human fungal pathogens) 에의한감염과질환역시지속적인증가추세를보이고있음 - 병원성진균은다양한자연환경에존재하여인간의건강뿐아니라, 축산및농수산산업을비롯하여환경과생태학적인측면에서도심각한문제로대두되고있음 - 병원성진균이동물숙주내로감염되어다양한스트레스환경에서생존및번식하며병원성을유지하는데필수적인다양한신호전달경로의작용기작과신호전달인자간의상호 cross-talk 에의한종합적인신호전달네트워크를정확히규명하는것은병원성진균의병원성조절기작의근본적이해와감염질환의치료법개발에결정적인단서를제공할것임 - 이러한병원성진균의신호전달네트워크연구는곰팡이와인간사이의진화적으로보존된신호전달관련유전자기능에대한유용한정보를제공하여, 인간질병치료를위한약물의개발에도응용될수있음 유전체및전사체비교분석시스템구축과데이터베이스개발 - 유전체및전사체를서로비교분석하고, 이를웹기반으로데이터베이스화하여연구자들이쉽게분석할수있는시스템을개발할필요성이있음 돼지호흡기질환원인균을효과적으로제어할수있는유용미생물발굴및유전체분석을통한신규항균제제개발 - 양돈산업에서문제시되는호흡기질환원인균에대하여항균활성을갖는유용미생물발굴, 특성화및산업화 - 확보미생물의유전체분석을통해유용유전자원확보및전사체분석을통한유전자기능연구 - 신규항균후보물질선발및효과검정을통해양돈산업에활용가능한항균제제의산업화

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49 제 4 장 16 년연구개발계획

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51 제 장 년연구개발계획 제 절 년사업추진전략 성과창출형사업관리체계강화 성과창출형사업관리체계강화를위해사업단방식으로추진함 미생물유전체전략연구사업단 사업단장을최고책임자로하는총괄과제를중심으로사업단운영 관리와분석 기획 계획기능을강화 전략연구추진을위해 조기성과창출형 연구역량강화형 부처연계공동사업의세유형에대한단위과제를선정하여체계적으로통합관리함 사업단장이관장하는총괄과제는사업단운영관리및유전체기획연구세부과제등으로구성되며 단위과제의행정관리를위한사무국역할을수행함 세부과제에서는연구동향분석보고서발간 차년도연구기획보고서작성 미생물유전체사업중장기계획수립 미생물유전체사업육성방안마련등의기획연구를수행함 사업단홈페이지를활용한연구성과공유및협업시스템구축 차년도에구축된사업단홈페이지를활용하여각연구과제의우수성과를공유하고단위과제간 사업간협업시스템을구축 신규연구개발아이템발굴및추진 전략유형별미생물유전체연구개발확대로농산물활용성재고및바이오소재산업연구 산업화지원연구역량을강화하는방향으로추진가 조기성과창출 농림축산식품미생물유전체정보의산업화 실용화를목표로전략미생물해독 유용유전자원확보 사업화성과창출에집중 미래시장전망및타산업분야로의파급효과가큰프로바이오틱스 식용버섯 경제동물면역증강제등의분야로지원확대 기술개발아이템발굴및필요성

52 프로바이오틱스 프로바이오틱스는사람및동물의건강에유익한미생물로최근프로바이오틱스세계시장규모는 년기준약 조원에육박하고아시아시장은 억원규모로성장하고있음 그러나국내에서시판되는프로바이오틱스의경우기능성이검증되지않은것이대부분임 특히가축용프로바이오틱스의경우항생제의사용을줄이기위해최근시장이급격히증가하고있으나사용미생물의효능은물론계통학적특성조차불명확한것이많음 프로바이오틱스의상품성을증가시키기위해서는기능성규명이필수적인데프로바이오틱스의기능성예측및기작규명이미생물의유전체분석을통해좀더용이하게수행될수있음 프로바이오틱스의특성규명을위해서는섭취후프로바이오틱스의장내정착능 타장내미생물에대한영향및숙주와의관계분석이필수적임 이를위해서는장내미생물의메타게놈및네트워크분석이필요함 우수하고안전한프로바이오틱스을개발하기위해서는선발된우수균주의유전체분석을통한잠재적기능성및유전자수준에서의안전성확보가필요함 식용버섯류 기존육종방식외에분자육종방법의도입이시급한실정으로버섯의다양한기능성성분을함유한대량생산시스템구축및기능성버섯품종개발이필요함 표고버섯은렌티난 에리타데닌 렌테민 인터페론의활성을유도하여항암성을발현하는다당체 α 간암세포의증식을억제하는당단백질 항종양 혈압조절 비만억제 항당뇨 면역조절 간장보호 생식력증진등매우다양한기능을가지는것으로보고되었는데이들물질이다량함유된버섯을생산하기위해서는유전체분석을통한버섯의기능적특성규명이선행되어야하며또한유전체분석은버섯의다양한기능성소재 식품 의약 산업효소 개발을위한청사진으로서활용할수있음 버섯은농산물수입개방이후가장대표적인농가소득작물로부상되고있으나국내에서사용하는버섯종균의경우외국에서도입된것이많아버섯품종의국제분쟁가능성이증대하고있어우리고유의버섯종자개발이절실히필요하며버섯의유전체정보를바탕으로기능성과안전성이우수한버섯품종개발이요구됨 면역증강제 면역력이약화된가축은외부로부터세균이나바이러스 구제역 조류독감 등에쉽게감염되어정상적인성장이방해될뿐아니라농가경제에치명적인악영향

53 을줌 따라서이러한질병에저항성을높여줄수있는효과적인면역증강제의개발이절실히필요함 가축의면역력을증가시키기위해항생제가사용되었으나최근항생제사용이금지됨에따라동물의면역을증가시켜주는항생제를대체하기위한미생물제의개발이필요함 면역증강제로서사용되는생균제는장에서장관면역세포를자극하여숙주의장관면역등면역을강화시키거나박테리오신등과같은가축에무해한항균물질생산으로유해세균의장내정착을방해할수있는능력으로기능을발휘하는것으로알려져있음 효과적인면역증강제의개발및개발된면역증강제의다양한기능적특성규명과작용기전을효과적으로규명하기위해서는유전체분석이필수적임 미생물농약 화학농약사용을저감또는대체할효과적인친환경비료개발이필수적이며 투약시기및장소에따라효과가일정하지못한미생물농약의문제점을개선할필요있음 예측가능하고균일한약효를보장하는미생물농약개발을위한지식기반기술개발이필요하며신개념미생물비료발굴을위한미생물유전체분석및응용이필요함 미생물이항균성분의분비하여병원성미생물을사멸시키는기전이아닌작물내의고유미생물체의개념이적용된새로운병원성발생억제미생물농약개발이필요함 이를위해서는메타게놈연구및관련미생물의유전체연구가필수적임 장류 현재국내에서생산되는장류는대부분일본에서개발된방법및미생물을이용하여제조되고있으며 국내전통장류를산업화하기위한표준화된제조공정과균일한제품생산을위한장류미생물개발이필요함 국내전통장류의경우매우복잡한자연발효과정을거쳐생산되므로발효미생물및생산부산물과연관되어지는유해성인자에의한잠재적유해성을제대로인식하고있지못하고있으며장류미생물의경우표현형 수준에서의안전성평가뿐만아니라미생물유전체학에기반을둔유전형 수준에서의안전성평가가필수적임

54 한국형장류에존재하는다양한미생물 곰팡이 세균 의특성을파악하고이와연관된장류의기능성규명이필요하며한국형장류에존재하는주요미생물의유전체발굴을통해한국형장류의우수성을과학적으로입증하고보급할필요가있음 나 연구역량강화 농림축산식품미생물의산업화를지원하는연구역량강화를목표로표준유전체해독 메타유전체분석 유전체분석기술개발 미생물유전체자원의확보 관리 활용시스템구축에적극지원 메타유전체다중오믹스 세균참조유전체정보분석 미생물유전체연구자원의확보 관리 활용지원시스템구축등의분야로지원확대 기술개발아이템발굴및필요성 세균참조유전체 다양한환경에서확보되는메타제놈의주요구성원들은일반적으로세균이므로 메타제놈분석을효율적으로지원해줄수있는다양한세균참조유전체에대한수요가급증하고있음 농작물및축산에공생하는세균들의유전체의경우난배양성 높은 비율및특이한구성 또한진균류에비견되는지놈크기등으로인해아직까지유전체분석연구가상대적으로미진한상태임 정보통합관리시스템 기술발달로오믹스데이터의대량획득이가능해졌고 농림축산관련다양한오믹스데이터가쏟아져나오고있으나데이터관리가체계적이지못하고 데이터가산재해있음 활용성이극히낮음 분석전데이터의관리미흡 또한 데이터의경우용량문제로저장서비스가곤란하며국내농림축산생물의특성을잘반영하지못하고있음 이에분석전데이터부터분석후가공유용지식까지농림수산생물종 품종 개체별오믹스데이터를통합관리하며 등록된오믹스정보의재활용도를높일수있도록생물정보프레임워크를연계할수있도록하는정보통합관리시스템구축

55 이필요함 현재국내에서메타유전체와같은진보된농식품유전체연구가제대로추진되지못하고있는것은메타유전체서열분석방법이아직정립되지않았기때문임 또한 메타유전체를확보한환경 숙주의정보 시료의날짜와위치 반복횟수 시료의부피 무게 온도 에대한복잡한정보를기록하는것이매우중요한데도불구하고 기존의 과같은국가적생물정보대이터베이스에서는이러한특수한정보들을입력할필요가없었고이특수정보를관리할체계가갖추어지지않았음 즉 여러농식품환경을다루는미생물유전체연구에서는단일유전체뿐만아니라 메타유전체서열데이터를효율적으로분석할수있는서버시스템이구축되어야함 이를해결하기위해서사업단내메타유전체분석방법의정립및체계적인분석뿐만아니라각단위연구팀에서도메타유전체정보를효율적으로교환할수있는서버시스템의구축이이루어져야함 메타유전체 다중오믹스 메타유전체연구는미생물의 유전자의서열결정과분석을통한군집분석과미생물의전체기능유전자의서열을결정하고분석하는크게두가지로나눌수있음 현재까지의메타유전체연구는특정환경에어떤미생물이존재하고있는지만조사하여 그역할을추측하는것이주된내용이었으나 해당환경을보다완벽히이해하고활용하기위해서는미생물군집구조뿐만아니라실제해당환경에서발현하는유전자가무엇이고어떤역할을하는지가중요함 최근 에서향후 의개발종료를선언함으로써기존의 기반의 유전자서열결정및분석이 등과같은다른플랫폼의차세대염기서열분석기술을이용하는방향으로전환되고있음 차세대염기서열분석기술의데이터생산량이기하급수적으로증가함으로써비교적저렴한비용으로 유전자서열뿐만아니라메타유전체전체의서열결정이가능해짐으로농업환경내미생물군집분석을위해서는 유전자뿐만아니라메타유전체서열도함께결정및분석하는방향으로연구패러다임이전환되어야함 또한 농림 축산 식품적활용가치가높은미생물군집의메타유전체 메타전사체 대사체프로파일링의오믹스연계네트워크분석등다중오믹스적연구접

56 근을통해유용유전자 유용미생물자원및기능성바이오소재발굴이필요함 미생물자원탐색및발굴 현재발효식품 논토양 가축장내등여러농업환경에서미발견된상태로남아있는미생물이 가넘는것으로간주되고있음 이러한난배양성미생물이존재하는상황에서최근에폭발적으로성장한분자생태학적미생물모니터링및탐색방법을활용하여자연계에미발견된상태로남아있는농식품미생물을탐색하고 실제환경과유사한배지를조성하여새로운미생물자원을분리 배양 확보할필요가있음 실제신종미생물을분리배양하기위해서는다양한접종원 배지조성 온도 배양기간등을조절하여적합한배양조건을찾아국내농식품환경에서여러종의미생물을순수배양하고이를통한미생물의국내고유자원을확보하고 확보된유전자원을바탕으로고부가가치의미생물관련유용물질을탐색할수있는기반을마련하여야함 기능유전체 대사체 유전체염기서열분석결과확보된수많은유전자들의기능을알기위해서는체계적으로유전자발현의결과산물인 와단백질그리고그최종산물인대사물질의양적질적분석연구가필요함 많은경우유전자수준에서의변화는대사산물에서의질적변동을유도하게되는데 이러한대사산물의질적변화를감지하기위해서는미량대사물질들의동정이필요함 특히미생물의대사산물은농식품산업에서주관심의대상이기때문에이들의대사과정을포괄적으로파악하기위한대사물질을포괄적으로분석하는미생물대상의대사체연구에대한중요성이부각되고있음 비교유전체 집단유전체 생물유전체 특히세균의유전체연구는종 단위의비교에서종내의유전적다양성을비교하는수준으로급격히바뀌고있음 즉과거에는종마다한 두개정도의유전체를해독해서비교하였으나 최근에는한종에속하는다수의균주를분석하는방식이많이도입되고있음 세균의종은유전적 형질적공통성을공유하고있는다양한균주들을추상적으로묶어둔개념임 즉 세균의종은하나의집단으로서비교유전체연구를통해이집단이포함하고있는유전적다양성을연구하는시도가필요함 미생물기반융복합소재

57 미생물과미생물제품의세계시장 미생물농약 미생물비료및사료첨가제포함 규모는 년 억달러였으며 년은 억달러 년 억달러로예상되며 연평균성장률이 일것으로전망됨 미생물제품시장 기술 응용및세계시장 본사업단에서추진하고있는다양한조기성과창출팀의노력에근본적인도움을주기위해서는연구역량강화팀에서미생물기반융복합소재에관한기초연구가뒷받침되어야함 다 부처공동연구 연구 복지부 미래부등과협력하여확보된동 식물병원성미생물유전자원의유전체분석및기능연구를강화하고기존곰팡이와동물성세균에한정된연구영역을식물세균 동물진균 장내공생미생물분야로확대추진 기술개발아이템발굴및필요성 동물병원균진균 지금까지활발히연구된동물병원성곰팡이는주로인체병원균임 피부질환을일으키는 일반인과면역저하환자의호흡기에주로감염되는 뇌수막염을일으키는 폐렴을일으키는 피부 점막 소화관등에감염되는 등의곰팡이연구가이루어짐 이중 와 속곰팡이의경우 유전체수준의병발생메카니즘연구와항균제작용점연구가활발히진행됨 하지만가축의병원성곰팡이에대한연구는거의전무한실정임 가축생산력측면에서사료에오염된독성곰팡이에의한곰팡이독소중독증 이위의감염성곰팡이보다상시적인위협요인이됨 전세계적으로농축산식품분야에서곰팡이독소오염에따른경제적손실은매년증가하고있으며 미국의경우연간 억 억불의손실을추정하고있음 해외의경우 독성곰팡이의유전체해독과특성규명을통한곰팡이독소피해저감화및제어기술개발연구가활발히진행됨 근권미생물 식물의뿌리 근권 에사는미생물집단을근권미생물이라함

58 지금까지근권미생물의식물종자발아와생장촉진효과 근권내식물위해균의생육억제효과등에주목하여우수근권미생물의선발 정착능력검정 식물병방제효과검정등의연구가주로진행됨 최근에는근권미생물이농작물의병원균에대한방어대세를갖추게하여면역기능을증강시키는역할이검증되면서근권미생물을활용한식물병원균의복합적방제가능성에주목함 예 고활성근권미생물 의산업화 식물병방제효과가우수한근권미생물 곰팡이와세균 을대상으로유전체해독을통한저독성항균및면역활성펩타이드 예 유전자 식물면역활성및생육촉진관련유전자집단의동정과특성규명의연구가필요함 식물병원균세균 기후변화에따른기온상승효과등으로난방제식물병원성세균의발생이꾸준히증가하는추세임 특히토양병원성세균인가지과풋마름병 토마토궤양병 키위궤양병 감자더뎅이병등의발생이지속적이며 향후피해가증가할것으로예상됨 또한 식물세균병해의방제는여전히구리합성화합물과농용항생제에의존하지만약제내성균의출현등으로사용범위가한정적임 난방제성식물세균의방제를위한유전체활용세균의병원성기작연구가필수적임 일부모델병원성세균의연구에서탈피하여우리나라농작물재배환경에적응한토종식물병원성세균집단을대상으로한유전체해독및활용연구가절실함 주요토종식물병원성세균집단내병원성유전자군 병특이유전자군 유전자의동정 구조변이 기능연구를통한새로운병방제전략수립이필요함 장내미생물 지금까지장내미생물의연구는주로인체장내미생물을대상으로진행됨 미국의경우 년부터매년 억원을투입하는 를통해인체의 개구역 소화관 구강 비강 피부 비뇨기관 내세균 곰팡이 바리러스의유전체를분석함 이중소화관에가장많은미생물이고밀도로분포함 메타유전체학기법을이용하여사람의장내에서총 문의미생물을동정하였음 이중 개의문에속하는미생물이우점종 으로서일반토양미생물의다양성에비해상당히단순함

59 장내세균집단의분포와특정질병또는대사사이의상관관계검증이시도됨 예 장내세균분포와비만 과민성대장증상 염증성장질환발생과의연관성 항생제에의한장내세균집단의변화 에의한초파리인슐린대사신호체계조절등 인체에비해가축의장내미생물관련유전체연구는거의전무한실정임 인체의장내미생물집단연구에비해가축장내미생물집단의연구는주로농업적활용에중점을둘필요가있음 예 반추가축장내미생물의유전체를바이오에너지생성등에활용

60 연구개발과제목록 전체

61 제 절 년세부추진내용 계속수행연구개발과제가 조기성과창출 김치미생물

62 주류미생물

63 미생물비료

64 사료첨가제

65 나 연구역량강화 메타유전체정보분석

66 참조유전체진균분석

67 생물정보정보처리

68 가 부처공동연구 식물병원균진균

69 동물병원균세균

70 신규발굴연구개발과제 가 조기성과창출분야 프로바이오틱스

71 식용버섯류

72 면역증강제

73 미생물농약

74 장류미생물

75 나 연구역량강화분야 세균참조유전체분석

76 정보통합관리시스템구축

77 메타유전체다중오믹스

78 미생물자원탐색및발굴 ž

79 대사체

80 집단유전체

81 미생물기반융복합소재개발

82 다 부처공동연구분야 진균동물병원균

83 근권공생미생물

84 세균식물병원균

85 장내공생미생물

86 제 절 년도예산편성및소요내역 구 분 계획 한도내 요구안한도외 합계 증감 백만원 포스트게놈다부처유전체사업 조기성과창출형미생물핵심전략연구 목적지향적미생물유전체연구역량강화 부처연계 연구 기획평가비 예산요구내용및산출근거 농림축산식품분야활용가능한미생물의핵심유전체정보분석 기능구명및산업화도모를위해 백만원소요 산업화미생물유전체전략연구 사업화진입을위한전략분야미생물의핵심유전체정보생산지원및농업적활용이가능한미생물발굴을위한유용유전체정보의국가자원화지원백만원 산출내역 계속 과제백만원백만원 신규 과제백만원백만원 한도외 신규 과제백만원백만원 부처연계 유전체차원의접근을통해동 식물병원성미생물의작용매커니즘구명및방제기술개발지원백만원 산출내역 계속 과제백만원백만원 신규 과제백만원백만원 한도외 신규 과제백만원백만원 기획평가비 포스트게놈다부처유전체사업의전문적이고공정한사업관리를위 해사업비의 수준의기획평가비필요 백만원 산출내역 백만원 백만원

87 구 분 예산 요구 연구개발단계 주관기관 포스트게놈다부처유전체사업 백만원 백만원 개발연구 산업화미생물유전체전략연구 부처연계 기평비 과제 백만원 백만원 과제 만원 백만원 과제 백만원 백만원 한도외 과제백만원 백만원 과제 백만원 백만원 한도외 과제백만원 백만원 백만원 사업비의 개발연구 개발연구 대학 출연연 산업체등 대학 출연연 산업체등 년도예산요구 안 세부내역 세부사업 내역사업 세부과제 사업기간총사업비 주관기관 포스트게놈다부처유전체사업 산업화미생물유전체전략연구 조기성과창출 사업비 백만원 한도외 농림축산식품미생물유전체전략연구산업단 김치유산균의유전체분석및생물학적진화 순화 과정을통한김치발효용스타터균주개발 연세대학교 중앙대학교 전통누룩유래자생미생물자원의유용성연구 한국식품연구원 미생물유전체 기능분석및토성 작물맞춤형생물비료개발 충북대학교

88 세부사업 내역사업 세부과제사업기간총사업비주관기관 유전체공학을통한가축생산성증진용항균활성 안정성우수사료첨가생균제의개발및생산최적화연구 사업비 백만원 한도외 서울대학교 대사성질환개선프로바이오틱스개발 미정 유용버섯핵심집단기능유전체해석을통한산업용효소 경제동물미생물유전체정보를활용한동물면역증강제개발 한도외 기후변화대응경제작물병해충방제용미생물농약개발 한도외 장류미생물유전체연구및종균선발을통한고품질장류개발 연구역량강화 농축산식품환경미생물의메타유전체정보분석 농업유용진핵미생물의참조유전체및오믹스정보분석연구 를활용한미생물유전체및전사체분석소프트웨어및시스템개발 유용농식품세균의참조유전체정보분석 미생물유전체연구자원확보 관리 활용을위한시스템구축 메타유전체다중오믹스정보생산및분석 한도외 농식품유용미생물자원탐색및발굴 한도외 농식품미생물기능대사체정보분석및대사경로해석 미정 미정 미정 미정 경희대학교 중앙대학교 주 천랩 미정 미정 미정 미정 미정

89 세부사업 내역사업 세부과제사업기간총사업비주관기관 사업비 백만원 한도외 한도외 경제동물장내미생물군총집단유전체정보분석및해독 미정 한도외 미생물기반융복합소재개발 미정 부처연계 벼와고추침해주요공기전반병원성곰팡이의발병유전체분석및기능연구 세포내기생난치성산업동물주요병원균의핵심병원성유전체분석과이를이용한제어기술개발 동물병원성진균의기능유전체학적접근을통한병제어법의개발 식물근권세균의유전체및기능분석연구 한도외 경제작물식물병원성세균유전체오믹스분석및생태기능제어기술개발 한도외 경제동물장내공생미생물군집유전체분석및유용미생물자원발굴 순천향대학교 경상대학교 미정 미정 미정 미정 기획평가비

90

91 제 5 장 기대효과

92

93 제 장기대효과 제 절경제적기대효과 농업유용미생물정보의체계화 자원화를통한사업화 농업유용미생물정보의체계화 자원화를통한실용적인친환경농업생물소재개발지원체계구축및산업적활용성증대를통한고기능성농업유용미생물제제의기술이전 사업화를가속화시킬수있음 농업유용미생물기반의상업화제품에대한표준화된사전 사후검증기준및검증체계마련을위한기초자료확보필요 전통발효및주류 장류미생물의표준화및고급화를통한관련산업기반및수월성확보 프로바이오틱스특성을가진김치유산종균의사용으로인한김치의표준화및고급화를통한김치기능성향상을통한김치의대중화및세계화 주류및장류미생물의체계적인분리및산업적이용을위한우수미생물자원의확보및균총의성상규명에의한발효메커니즘의과학적근거제시 특허및산업재산권을확보하고전통발효식품종주국으로서의위상확보 농림유용미생물확보를통한미생물제제관련산업기반및수월성확보 원천기술을통한미생물농약제품화를통한글로벌시장에서독점적인제품개발및생물농약분야글로벌기업육성을위한기반제공 미생물비료를통한화학비료사용저감으로농업생태계보호 그린농업발전및고부가가치미생물응용작물생산개발기술의기업화가능 축산유용미생물확보를통한미생물제제관련산업기반및수월성확보 축산환경개선에유용한미생물제제개발을통한시장선점과경제적이익창출이가능할뿐아니라 친환경농업에서의활용및관련생명공학분야로의산업영역확장이가능해짐 온실가스저감및악취제거에장비형시설대신미생물제제를사용함으로써축산분야의생산비용절감

94 미생물유래면역증강소재의사업화를통한동물폐사율감소및생산성향상 농 가소득증대 건강기능성미생물개발및확보를통한관련산업발전 대사성질환개선관련미생물제품개발및출시를통해국내외글로벌프로바이오틱스시장을선도함 버섯기능조절유전자발굴을통한버섯균의생물공장화 버섯유래산업용효소기술의기술이전을통한산업화 버섯형질전환기술개발을통한기능성버섯창출의기반구축을통해현재식용버섯생산에머물고있는버섯산업의다각화를통하여국내버섯시장을획기적으로확장시킬수있는교두보확립 농식품미생물자원및유전체탐색 발굴연구역량강화를통한신산업기반구축 친환경에너지 화장품 식품 의약품등의다양한분야에활용가능한미생물생물자원확보를통한세계경쟁력증대및관련산업및인력양성 수입에의존하던종균의국내화를통한안정적이고효율적인시장경쟁력확보 기능성미생물자원및유용유전자원확보및활용으로인한국제경제력강화와농림축산식품의표준화 품질향상및지표분석에활용 각급농업기술센터및농업관련기관에서의실제농업현장으로의농업유용미생물관련정보체계화 보급 공급및기술지도와함께친환경농업생물소재로서의실용화및산업적활용성증대기대 기능성효소군탐색및공정기술개발시기의획기적인단축을통한국내농 식품산업체및중소바이오기업의사업경쟁력강화의기반요소기술확보 미생물유전체정보통합관리시스템구축을통한관련산업화지원체계구축 막대한경제적파급효과에도불구하고법적인제한과국내이익집단 부처간의입장차이로인하여바이오 의료빅데이터의통합활용과산업화의진척에난항을보이고있는현시점에서연구및산업주체간의이견이상대적으로적고법률적인걸림돌이적은농림축산식품분야의유용미생물유전체정보를대상으로하는통합관리및활용체계는성공가능성이매우큰선도적모델임

95 미생물 숙주간상호작용기전이해를통한산업화기반구축 신규동 식물병원성진균유전자 단백질을타깃으로하는항진균제개발및지적재산권확보를통한관련산업분야에국내기업진출의교두보확보 동 식물병원성세균의제어기술및백신개발로직접적인경제적인피해감소에기여하고 다양한유전정보및 스크리닝시스템에대한특허확보로경제성창출 식물바이러스검역및방제를할수있는시스템구축이가능하며 국내식물생산량증가 농업경쟁력확보 및전세계적으로대규모식물바이러스진단키트개발의선도자역할을할수있음 작물근권미생물과내생미생물의오믹스연구를통해친환경미생물의유용유전자를효율적으로발굴하는기술은농업에활용가능한유용소재의개발과생산을촉진함으로서농산업에광범위한산업적파급효과를유발할것으로기대되고 친환경농산업발전효과기대 장내미생물군집조성을위한사료첨가제개발은농 산업미생물개발및전문기업의육성으로이어져국내친환경고품질축산물생산을가능하게하고 경제동물의수출시장개척을가능하게함으로써국가의경제적이익창출효과를기대할수있음 지의류유래천연물활용농 산업용차세대생물소재개발을위한후속연구개발및후속제품개발에필요한혁신형산업생태계구축

96 제 절기술적기대효과 유전체 오믹스정보를활용한가상적생물자원탐사기술 수립현실화 다양한시퀀싱플랫폼에서유래한데이터를특성별로복합활용하여생명정보비전공자라하더라도전문지식과고용량서버없이도유용미생물의유전체및오믹스정보의통합분석을실시할수있게됨 모델미생물이나근연종 없이도 유래유전체및전사체시퀀싱결과물을이용한신규진균류의유전체구조분석및유전자기능예측이가능해짐 유용미생물의알려진특성을유전체서열분석을통해재확인하는지금까지의방법에서탈피하여복잡하고비용이많이드는특성규명및스크리닝작업을저비용의유전체시퀀싱으로대체할수있는기술적토대를마련함 빅데이터기술을근간으로하는실용적인유전체정보관리및활용체계의선도적모델수립 막대한경제적파급효과에도불구하고법적인제한과국내이익집단 부처간의입장차이로인하여바이오 의료빅데이터의통합활용과산업화의진척에난항을보이고있는현시점에서연구및산업주체간의이견이상대적으로적고법률적인걸림돌이적은농림축산식품분야의유용미생물유전체정보를대상으로하는통합관리및활용체계는성공가능성이매우큰선도적모델이될수있음 분양가능한미생물자원및이와연관된특성정보와더불어정밀가공된유전체 오믹스정보의통합서비스를통하여국내연구개발사업으로산출된농림축산식품분야의유용미생물의활용을극대화할수있음 전통발효및주류 장류미생물의개발및활용기반구축 진화를이용한균주개량기술개발을통한다양한발효식품에서의최적화된스타터균주를개발및활용할수있는기반구축 주류및장류의품질균일화및고품질화를위한기반조성과관련미생물지도를완성하여미생물관련안전성을입증함으로서전통주및장류수출의증대효과 유전체 전사체 대사체를종합한오믹스분석기술확립을통한발효식품미생물의발효능 기능성 안전성분석및검증시스템구축

97 농림유용미생물확보를통한미생물제제관련첨단기술확보 난방제병해충검정용온실검정법개발을통한신규약제개발을위한기반마련 미생물유전체의구조및작용기작규명으로인한우수미생물유전자원선발및고효율미생물비료개발및활용을통한친환경고추유묘생산기술확립 축산유용미생물확보를통한미생물제제관련첨단기술확보 축산환경개선유용미생물의분리및특성구명을통해축산농가의온실가스배출및악취발생기작을규명하는데유용정보로활용가능하며추후미생물제제개발을위한기초정보를제공함 유전체학적접근을통한항생제대체유용생균제및박테리오파지선발연구의기틀확립 축산동물의면역증강제기술개발을통한미생물소재화기술연구의기반을마련함 건강기능성미생물개발및확보를위한첨단기술개발 프로바이오틱스의대사성질환개선에관한메커니즘규명및유전체학적접근을통한신규프로바이오틱스연구의기틀확립 버섯균주간차이 퇴화기작규명 유용형질관련 맵핑정보구축 재배환경관련유전자발현조절기작규명등버섯산업화연구기반구축 농식품미생물자원및유전체탐색 발굴연구역량강화를통한첨단기술개발기반구축 미생물을이용한고부가가치산업화를통한신소재시장창출및유용미생물스크리닝기술의획기적진전 농림축산식품환경에서의메타유전체정보축적 분석기반구축및분석파이프라인구축을통한연구네트워크강화및기능성미생물자원과유용유전자원정보발굴확대 유용농용세균유전체정보의체계화 자원화및청정농업기반구축을기술적 학술적근거제공 농업유용미생물기반의상업화제품에대한표준화된사전 사후검증기준및검증체계마련을위한기초자료로활용 유용미생물유전자기능업그레이드 유전체편집기술 초고속유전자진화와관련된첨단농업미생물공학기술발전에기여

98 미생물유전체정보통합관리시스템구축을통한관련기술개발지원체계구축 분양가능한미생물자원및이와연관된특성정보와더불어정밀가공된유전체 오믹스정보의통합서비스를통하여국내연구개발사업으로산출된농림축산식품분야의유용미생물의활용을극대화할수있음 유용미생물자원의통합관리를통한연구산출물의국가자산화인식제고 미생물 숙주간상호작용이해을통한관련지식기반구축및신기술개발 동 식물병원성진균의병원성 스트레스저항성및이차대사산물생합성관련유전자발굴및이를활용한진균연구의모델제공과전사체기반데이터베이스구축및제공을통한국제연구진과의정보교류및식물병방제기반구축에기여 동 식물병원성세균의유전체를비롯한다양한오믹스분석기술및병원성유전자탐색기술확보 박테리오파지분석기술및병검정법확립 주요작물별식물바이러스및바이로이드리스트확보 바이러스유전체분석을통한다양한진단시스템개발및바이러스변이연구를통한바이러스방제및검역시스템재구축 균 숙주상호작용에기초한병원성인자발굴및발병기전해석 숙주내재성제어기전을이용한난치성세균성질병치료방법개선및예방기법구축 세포내기생성균의숙주세포내침입및증식기전해석가능 동물용백신관련기술은 가축의질병예방뿐만이아니라전세계적으로이슈화되고있는생물무기 두창 탄저균등 중증급성호흡기증후군 조류인플루엔자 등인수공통전염병 에대한대응기술개발에많은공헌을하고있으며 국가적으로도전략사업으로인식되고있음 균근미생물및내생미생물에대한메타게놈과전사체분석결과는친환경적작물생산을위한미생물의적절한활용과유사미생물탐색선발의기술개발을가능하게할것임 경제동물의장내미생물의다양성및숙주 미생물 환경의상호작용을규명하여장내미생물군집조성변화를통해경제동물의생산성증가및항생제및호르몬재제사용감소를통한친환경농축수산물을공급함으로써농가소득증대와소비자신뢰를강화시킴 세계적으로미활용생물소재인지의류유래천연물의대량생산및산업화기반구축을통한기술혁신달성및관련천연물산업분야선도

99 제 절사회적기대효과 농림축산식품산업용유용미생물자원의통합관리를통한연구산출물의국가자산화인식제고 국가연구개발사업을통해산출된실물자원과정보성과물의자발적등록실적향상및공공활용성증대 각급농업기술센터및관련기관으로부터실제농업현장으로의유용미생물보급 공급및기술지도를위한기초정보로활용 확보된참조유전체 메타유전체정보를바탕으로새로운친환경 고기능성유용농용자원의확보및이를활용한실용적인농업정책마련을위한기초자료로활용 유전체연구의발전은농축산식품업뿐만아니라보건의료 국방 수산 환경및에너지등거의모든산업영역에막대한파급효과를미쳐서 핵심기반기술이될것으로기대 유전체연구를바탕으로한식물병원성진균의제어및방제법개발로농림축산분야의생산성증가를통한농가수입의증대 안전한농림축산식품제공을통한국가안전망구축및보건향상에기여 주요농작물및가축질병의효율적인제어를통해안전한먹거리제공및국민보건향상에기여 농작물및가축의유용공생미생물활용을통한농업생태계개선및보존에기여 대용량유전체연구를기반으로하는동물병원성진균의진단 제어및치료법개발은초고령사회를맞이하는일반국민의건강하고행복한노후생활에큰기여할수있음

100 농림축산식품미생물유전체전략연구사업 년연구기획보고서 발행일 : 2015년 8월 7일 발행처 : 농림축산식품미생물유전체전략연구사업단 발행인 : 사업단장김지현 기획 / 편집 : 오평록, 김진묵 주소 : 서울특별시서대문구연세로50, 연세대학교첨단과학기술관 ( 이책에수록된내용과관련하여문의사항이있으시면 아래연락처로연락주시기바랍니다 농림축산식품미생물유전체전략연구사업단김진묵