▣ 14개국 300여명 공동 연구…육종기술 개발 기여

14개국 300여명의 과학자가 국제 공동연구를 펼쳐 토마토 유전체의 전체 염기서열을 모두 해독했다.


토마토 유전체 염기서열 분석은 국제 컨소시엄을 구성해 12개의 염색체를 참여 국가에 하나씩 나누는 방법으로 진행됐으며, 한국은 2번 염색체를 할당 받아 분석을 진행했다.


국내에선 교육과학기술부 21세기프론티어작물유전체기능연구사업단(단장 최양도)과 한국생명공학연구원(원장 정혁)의 지원을 받아 서울대 최도일 교수팀과 한국생명공학연구원 허철구 박사팀이 이 연구에 참여했다.


토마토는 가지·고추·감자 등과 같은 가지과 식물의 연구모델식물로서 연간 세계 교역량이 10조원에 달하는 중요한 채소작물이다.


가지과 식물은 진화적으로 가장 종 분화가 다양하게 일어난 식물 분류군 중 하나로 고추·토마토·감자·가지·담배 등 식량·채소·기호식품·화훼 및 약용식물로 활용되고 있다. 지구상에 3천개 이상의 종이 존재하는 것으로 알려져 있다.


최도일 교수는 "토마토 같은 과육채소의 유전체가 분석된 것은 이번 연구가 처음"이라며 "토마토는 가지과 식물 중에는 유전체 크기가 작고 세상에서 가장 많이 생산·소비되는 작물이기 때문에 이번 공동 프로젝트의 연구대상으로 선정됐다"고 설명했다.

이번 연구는 인간유전체 분석에 활용된 방식인 1세대 염기서열 분석 방법으로 시작했으나 최종적인 마무리는 차세대 염기서열 분석장비(NGS)를 이용하는 방법으로 진행했다.


하루에 염기 10만쌍 정도를 분석할 수 있는 1세대 기술에 비해 2세대 NGS를 이용할 경우 자동화된 분석장비를 이용하기 때문에 약 1천배 가량 많은 작업량을 처리할 수 있다.


9억 염기쌍의 DNA로 구성된 토마토 유전체의 염기서열 정보는 3만5천여 개의 토마토 유전자 기능정보 뿐만 아니라 유전자의 배열 및 구성, 그리고 유전체 구조 등 광범위한 내용을 담고 있다.


이러한 토마토 유전체 정보는 향후 육종 기술개발에 기여해 생산성 높은 고품질의 토마토를 생산해 낼 수 있을 것으로 보인다.


유전체 정보를 이용하면 초기 단계에서 종의 품질을 확인할 수 있어 육종 연한 및 비용을 절반이상 감축할 수 있다.


또한 가지과 식물에 포함된 비타민 A와 비타민 C, 캡사이신(매운성분) 등 2차 대사산물 생성과정과 종분화 연구에도 기여할 것으로 전망된다.


최도일 교수팀은 토마토 유전체 정보 분석을 통해 축적된 기술력을 바탕으로 고추의 유전체 분석을 독자적으로 진행하고 있다.


최도일 교수는 "토마토와 고추는 같은 가지과 식물로 두 식물 모두 2번 염색체에 매운 맛을 결정 짓는 유전자가 있다"며 "최근 2년간 국내 연구팀이 독자적으로 고추 유전체의 염기서열을 분석하는 연구를 하고 있다"고 전했다.


최 교수는 "두 식물의 2번 염색체를 비교할 경우 고추가 토마토에 비교해 왜 매워졌는지 알 수 있게 될 것"이라고 덧붙였다.


고추는 염기쌍이 36억개로 토마토보다 약 4배 가량 많다. 농촌진흥청 차세대유전체연구사업단의 지원을 받는 이 연구는 현재 염기서열 분석이 거의 끝난 단계이며 논문은 2013년 이후 발표될 예정이다.


최도일 교수는 "이번 연구결과가 육종기술 개발 및 유전자 진화, 종분화 연구에 핵심적인 역할을 할 것으로 기대된다"며 "이 정보를 같은 가지과 식물인 고추, 감자 등에 활용하면 다양한 고품질의 신품종 농산물을 신속하게 식탁에 오르게 할 수 있다"고 전했다.


이번 연구결과는 생명과학분야 최고 학술지인 네이처지에 5월31일자로 게재됐으며, 염기서열 관련 정보는 홈페이지(http://solgenomics.net/tomato)를 통해 확인할 수 있다.


<출처>inews24, 2012. 5. 31

Posted by TopARA

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