가톨릭대, 종자 수출액 1위 '무' 신품종 개발 지평 넓혀

유희주 가톨릭대 의생명과학과 교수(오른쪽)와 '작물과학'(Crop Science) 표지./사진제공=가톨릭대

가톨릭대학교는 최근 유희주 의생명과학과 교수 연구팀이 우리나라 종자 수출액 1위인 무의 신품종 개발 토대를 마련했다고 11일 밝혔다.

유 교수팀은 2300여개의 전 세계 무 유전자원 가운데 선발한 핵심집단(100개)으로부터 전장유전체와 표현형, 유용 성분 정보를 확보했다. 무 정밀육종을 위한 기반을 다진 셈이다.

무는 국내 종자 산업에서 단일 종자 수출액 1위를 차지하고 있는 중요 작물이다. 세계 종자 시장에서의 경쟁력을 높이기 위해 전통적 신품종 육성 방식인 교배육종을 넘어 유전체 염기서열 정보에 근거한 정밀육종이 필요하다.

유 교수팀은 2010년부터 문정환 명지대 교수팀과 함께 무 연구를 수행했다. 2012년에는 국내 최초로 무 유전체 초안과 정밀 유전지도를 제작했으며, 이어 2016년 조선무 WK10039의 유전 정보를 해독, 표준유전체 Rs1.0을 발표했다. 2022년에는 완성도를 대폭 개선한 표준유전체 Rs2.0을 제작했다.

하지만 표준유전체만으로는 조선무와 알타리무, 열무 등 다양한 유형의 무를 정밀육종하기는 어렵다. 이에 유 교수팀은 전 세계 유전자원은행에서 2300여개의 무 유전자원을 수집한 후 염기서열 변이에 근거한 무 핵심집단(125개)을 전 세계 최초로 구축했다.

이후 육종에 이용가치가 있는 100개의 자원을 선별해 △전장유전체(whole genome) 정보 △뿌리·줄기·잎 등의 표현형 정보 △안토시아닌·글루코시놀레이트·당 등 유용 성분 정보 등을 확보했다.

또한 전장유전체 정보를 활용해 유전체연관연구(GWAS)를 수행했다. 그 결과 △비정상적인 꽃가루를 만들게 하는 독성 단백질 생산 돌연변이 유전자 △독성 단백질을 무력화시킬 수 있는 회복 유전자 등을 규명했다. 이는 적색 근피와 비적색 근피 형질의 핵심 결정 요인이 2번 염색체에 위치한 RsMYB1.1 프로모터의 구조 변이라는 것을 밝히는 연구의 토대가 됐다.

유 교수는 "기후위기와 사회변화에 따라 새로운 형질의 작물에 대한 요구가 급증하고 있다. 유전체 염기서열 정보를 활용한 정밀하고 효율적인 정밀육종이 중요해진 것"이라며 "전 세계 무 유전자원을 대표하는 100개 자원의 전장유전체와 표현형, 유용 성분 정보는 다양한 농업적 특성을 연구하는 토대가 되는 것은 물론 고품질 분자마커 개발 등 정밀육종을 위한 기반이 될 것으로 기대한다"고 말했다.

한편 이번 연구결과는 작물 분야 국제학술지 '작물과학'(Crop Science, IF=2.3) 표지논문으로 게재됐다.

권태혁 기자 taehkd@mt.co.kr