토마토에 풍부하게 함유된 2 차 대사산물인 lycopene 은 항산화 활성을 담당하여 체내 활성산소종을 제거하고, 암과 관련된 각종 질병의 증상을 완화시켜주는 것으로 알려져 있다. 또한, 토마토 과실 발달 과정에서 풍부히 축적되는 GABA(γ Aminobutyric acid)는 신경전달물질로 기능하며, 뇌 대사기능 촉진 및 항산화 작용, 통증완화, 혈압저하 등의 생리작용을 한다. 본 연구에서는 기능성이 뛰어난 주요 항산화 물질(lycopene 및 GABA)을 대상으로 하여 이들의 최적 생산을 위한 대사 재설계 기술을 개발하고, 최종적으로 개발된 항산화물질이 고함유된 유전자교정 토마토의 기능을 분석하고자 하였다. 따라서 CRISPR/Cas9 시스템을 토마토 작물에 적용하여 유전자 교정을 통해 SlSGR1, SlGAD2, SlGAD3 변이체를 육성하였다. 이들 변이체의 후대에서 T₁ null 계통을 선발하여 HPLC 및 RNA-sequencing 분석을 수행하여 대사산물의 축적에 따라 차등적으로 발현되는 유전자 (DEGs)를 식별하였다. SlSGR1 의 변이계통은 WT 과 비교하여 상당히 높은 카로티노이드 수준을 나타내었고, 특히 lycopene 이 과육에 다량 축적됨에 따라 과실색이 검붉은색으로 변한 것을 확인하였다. SlGAD 의 변이계통에서 증가한 GABA 의 함량은 과실이 숙성됨에 따라서도 크게 감소하지 않았고, SlGAD2 의 변이계통에서는 GABA 의 축적에 따른 신장단축 표현형이 나타났다. DEGs 분석은 변이계통의 과실숙성 Br 단계에서 발현되는 유전자의 기능에 대해 분류하였다. SlSGR1 에서 나타난 DEG 는 대부분 카로티노이드 및 엽록소, 광합성과 관련된 기능을 가지고 있었으며, SlGAD 에서 나타난 DEG 는 주로 metabolite 와 관련된 기능을 가지고 있었다. 이상의 결과를 미루어볼때 SlSGR 및 SlGAD null 변이계통은 각 유전자와 관련된 분자 경로뿐만 아니라 SGR 및 GAD 의 역할을 뒷받침하는 메커니즘에 대한 새로운 증거를 제공한다.