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“작물 유전자 켰다 껐다” 유전자 기능 분석용 프로모터 개발

- 농촌진흥청, 국화 이용해 유전자 발현 조절 스위치 ‘프로모터’ 개발

- 다양한 작물의 유전자 기능분석에 활용해 우량 육종 소재 개발 기여

농촌진흥청은 생명공학 연구에서 원하는 유전자 기능을 확인하는 데 이용하는 ‘프로모터’를 개발했다.

프로모터란 유전자 발현을 조절하는 스위치 역할을 하는 유전자를 뜻한다. 종류에 따라 원하는 물질의 생산을 늘리거나 줄일 수 있어 그동안 다양한 작물에서 분리해 유전자 기능 연구에 활용되고 있다.

현재 유전자 기능 연구에 가장 많이 사용하는 프로모터는 35S 프로모터*로 작물 대부분에 적용할 수 있다. 그러나 국화처럼 다배체**이거나 영양번식***하는 식물에서는 기능이 작동하지 않기도 한다. 그래서 이들 식물에서도 사용할 수 있는 프로모터의 개발이 필요하다.

* 35S-CaMV: 콜리플라워 모자이크 바이러스에서 유래한 프로모터

** 다배체: 유전체가 두 배 혹은 그 이상으로 증폭된 생명체. 대부분 동물이 2배체인 반면 식물은 다배체가 많음.

*** 영양번식: 씨앗을 이용하지 않고 모체의 줄기나 잎, 뿌리를 이용해 조직 일부분에서 뿌리가 내리게 해 독립된 개체를 만드는 번식 방법

연구진은 국화 유전자의 기능 영역 정보를 이용해 모든 조직에서 발현하는 프로모터 9종을 분리해 그 기능을 확인했다. 그 결과 U41, U47 2개 프로모터가 국화와 모형(모델) 식물*인 담배에서 동시에 발현하는 것을 확인했다.

* 모형(모델) 식물: 생물학의 현상을 연구하고 이해하기 위해 선택하는 식물로, 모형 식물에서 발견한 사실들은 다른 여러 식물에도 적용 가능.

이 프로모터들은 식물 생장에 꼭 필요한 호르몬 관련 조절인자(에틸렌, 지베렐린)를 갖고 있어 안정적으로 상시 발현한다. 특히 U47 프로모터는 조직별 활성도가 높아 앞으로 다양한 작물의 유전자 기능분석에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

  이번 연구 결과는 한국 육종학회지에 논문으로 게재됐다.

농촌진흥청 농업생명자원부 김남정 부장은 “이번에 개발한 프로모터는 기후변화에 대응해 고온 저항성이나 병 저항성 유전자 발굴을 위한 기능 연구에 활용할 수 있을 것이다.”라며, “이를 통해 우량 육종 소재를 개발할 수 있을 것으로 기대한다.”라고 말했다.

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