"30% 더 달콤해져"...토마토 유전자 교정했더니, 맛 변화가?

당도 억제하는 2개 유전자 편집으로 재배 토마토의 당도 30%↑

당도가 떨어진 현대적 재배 토마토에 유전자 편집 기술로 유전자 발현을 억제한 결과 더 단맛을 내는 토마토 생산에 성공했다는 연구 결과가 나왔다. 사진은 기사와 직접적인 관계 없음. [사진=게티이미지뱅크]

남미가 원산지인 토마토는 원래 크기가 작은 대신 달콤했다. 하지만 농작물화하는 과정에서 높은 수확량을 위해 품종개량이 이뤄지면서 크기가 10배~100배가량 커지는 대신 당도는 크게 떨어졌다.

이렇게 당도가 떨어진 현대적 재배 토마토의 당 생산에 제동을 거는 두 가지 유전자가 발견됐다. 유전자 편집 기술로 이들 유전자 발현을 억제한 결과 야생 토마토 본연의 단맛을 내는 재배 토마토 생산에 성공했다. 13일(현지시간) 《네이처(Nature)》에 발표된 중국 연구진의 논문을 토대로 영국 가디언이 보도한 내용이다.

중국 선전에 있는 농업과학원 농업유전체학 연구소의 황산원 소장은 "농부들은 더 큰 토마토와 더 많은 수확량을 원하는 반면 소비자들은 더 달콤한 토마토를 원한다"고 했다. 그는 "우리가 발견한 당 제동 유전자는 재배 토마토의 크기와 수확량을 희생하지 않고도 더 달콤한 토마토를 육종해 수확량과 품질 사이의 부정적 관계를 깨뜨릴 수 있다"고 밝혔다.

연구진은 최초로 야생 토마토와 재배 토마토의 유전체(게놈)을 비교해 야생 토마토의 높은 당도와 관련된 두 가지 유전자를 찾아냈다. 야생 토마토에 널리 분포하는 이들 유전자가 농작물화 한 현대 품종에서는 대부분 사라졌다는 것을 발견한 것.

연구진은 추가 연구를 통해 재배 토마토의 유전체가 세포 내에서 당을 만드는 효소를 파괴하는 효소를 생산한다는 사실을 밝혀냈다. 반면 야생 토마토에서 발견된 유전체는 이 효소의 생산을 제한해 높은 당도를 내도록 했다.

연구진은 유전자 편집 도구인 크리스퍼 가위(CRISPR-Cas9)로 재배 토마토의 DNA를 정밀하게 편집해 이들 제동 유전자가 제대로 작동하지 못하도록 해 당도가 최대 30% 더 높은 토마토 생산에 성공했다. 과일 무게나 수확량에는 큰 차이가 없었다. 유전자 편집 재배 토마토는 씨앗이 더 적고 가벼웠지만 정상적으로 발아했다.

연구진은 이 두 유전자가 과일이 익는 동안 당분 생산을 억제해 씨앗 발달에 필요한 충분한 에너지를 확보하는 것으로 보인다고 말했다. 황 소장은 새로운 토마토가 3~5년 안에 슈퍼마켓에서 판매될 수 있을 것이라며 이미 일본에서 다른 유전자 편집 토마토가 판매되고 있다는 사실을 함께 언급했다.

해당 논문은 다음 링크(https://www.nature.com/articles/s41586-024-08186-2)에서 확인할 수 있다.

한건필 기자 (hanguru@kormedi.com)