유전자 교정으로 '달달해진' 토마토

중국농업과학원

토마토 당도를 조절하는 기술이 개발됐다. 게티이미지뱅크

토마토의 당도를 조절할 수 있는 유전자 교정법이 개발됐다. 토마토의 크기를 키우는 유전자 교정 기술은 있었지만 단맛을 내는 방법은 없었다. 크기와 맛을 모두 잡은 토마토를 만드는 과학자들의 숙제가 해결될 것으로 보인다. 

황산웬 중국농업과학원 연구원 연구팀은 토마토 두 개의 유전자를 교정해 무게나 수확량에 거의 영향을 주지 않고 당도만 조절할 수 있는 메커니즘을 발견하고 연구 결과를 국제학술지 '네이처'에 13일(현지시간) 발표했다.

그간 토마토 유전자 교정 기술은 크기를 키우는 데 집중했다. 오늘날 시장에서 유통되는 토마토 중 일부는 야생에서 난 토마토의 먼 조상보다 10~100배 더 크다. 토마토의 크기가 커진 만큼 당도가 높아진 건 아니기 때문에 '크고 맛없는' 토마토에 대한 소비자들의 불만이 제기됐다.

연구팀은 야생에서 자란 토마토와 재배된 토마토의 유전체를 분석해 토마토의 당분 축적을 조절하는 핵심 유전자를 발견했다. 'SlCDPK27'과 'SlCDPK26'란 유전자에 의해 암호화된 단백질은 토마토에서 당분을 생산하는 효소와 상호 작용해 당분을 분해했다. 3세대 유전자 가위인 크리스퍼(CRISPR) 캐스9를 사용해 두 유전자가 기능하지 않도록 만들자 토마토의 당분 함량은 최대 30% 증가했다.

두 유전자를 제거한 토마토는 유전자 교정을 하지 않은 토마토와 비교했을 때 무게와 수확량에 큰 차이가 없었다. 유전자를 교정한 토마토의 씨앗이 조금 더 작고 가벼운 차이만 있었다. 이 토마토에서 난 종자들은 세대를 거칠수록 점점 더 작은 씨앗을 생산했다. 연구팀은 "당분 축적에 관여하는 두 유전자는 토마토가 숙성되는 과정에서 당분이 증가하는 것을 억제하며 이를 통해 씨앗 발달에 필요한 충분한 에너지를 확보하는 것으로 보인다"고 설명했다.

연구팀은 유전자 교정을 통해 당도를 높인 토마토가 3~5년 내에 상용화될 수 있을 것으로 전망했다. 또 이번에 발견된 당분 축적에 관여하는 두 유전자는 다양한 식물 종에 걸쳐 보존된 만큼 다양한 작물에게서 당도를 높이는 데 활용될 가능성이 있다고 덧붙였다.

<참고 자료>
- 10.1038/s41586-024-08186-2

[박정연 기자 hesse@donga.com]