유전자 편집기술 이용해 밀·감자 수확량 늘린다

박순주·김근화 경상국립대 연구팀
유전자 복잡 분석 어려운 '다배체' 작물
국제 학술지 '플랜트 저널' 게재

가지과 식물 ‘까마중(왼쪽)’과 이것의 유전체 편집에 따른 수확성 변화를 나타낸 그림. 사진 제공=한국연구재단

[서울경제]

유전자를 편집해 밀과 감자처럼 식량으로 쓰이는 작물의 수확량을 늘릴 수 있는 방안을 국내 연구진이 찾아냈다.

한국연구재단은 박순주 경상국립대 응용생명과학부 교수와 김근화 식물생명공학연구소 박사 연구팀이 다배체 작물이 가지는 유전적 특성을 활용해 식물 형질의 다양성을 구현하고 생산성을 증대할 수 있음을 증명했다고 6일 밝혔다. 연구 성과는 식물 생명공학 분야 국제 학술지 ‘플랜트바이오테크놀로지저널’에 지난달 2일 게재됐다.

다배체는 유전체 수가 기본 형태(이배체)보다 2배, 3배 등 배수로 증폭된 생물을 말한다. 야생식물 대부분은 이배체가 아닌 다배체로 존재하는데 다배체는 유전체의 크기가 크고 반복 서열 등 구조가 복잡해 이를 생명공학적으로 분석하는 데 한계가 있다. 유전자 편집 기술이 등장했음에도 식량문제를 해결할 만큼 식물을 개량하는 일이 여전히 쉽지 않은 이유다.

연구팀은 유전자 편집 기술을 활용해 일부 다배체 식물을 개량하는 데 성공했다. 한국에서 자생하는 가지과 식물인 ‘까마중’의 유전체를 분석하고 편집해 꽃대 발달과 구조 결정 등 식물의 생장과 번식에 중요한 형질을 활성화한 것이다.

연구팀은 다양한 방식으로 유전체를 편집하고 이 개체들을 서로 비교한 결과 ‘동조 유전자’가 생산성에 특히 영향을 준다는 사실을 알아냈다. 동조 유전자는 다배체 생물 안에서 구조와 기능이 서로 비슷한 유전자로 연구팀은 생산성과 관련된 동조 유전자들의 기능을 극대화하는 식으로 편집을 했다.

연구팀은 이 같은 다배체 유전자 편집 기술이 식량을 늘릴 수 있는 새로운 육종 방법으로 응용될 수 있을 것으로 기대했다. 박 교수는 “앞으로 생산성 향상뿐 아니라 병 저항성이나 대사물질 함유 조절 같은 특성도 같은 방식으로 정교하게 조절할 수 있는지도 검증할 예정”이라며 “이것도 검증된다면 더 폭넓게 다배체 작물 개량이 가능해질 것”이라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업, 세종과학펠로십, 중점연구소지원사업의 지원으로 수행됐다.

김윤수 기자 sookim@sedaily.com