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야생종의 유전적 다양성을 활용하여 재배종의 농업적 형질을 향상

BioINwatch(BioIN+Issue+Watch): 24-75

• ◆토마토의 단맛(sweetness)을 조절하는 유전적 메커니즘을 규명하고, 이를 통해 고당도 품종 개발의 가능성을 탐색

○ 야생 토마토는 과일이 작지만 당 함량이 높고, 재배종은 크기가 크지만 단맛이 떨어지는 특성을 보임

- 재배 과정에서 주로 과일 크기와 수확량을 늘리는 방향으로 선택적 교배를 진행했으며, 이에 따라 일부 중요한 유전적 특성이 소실된 것으로 추정

○ 재배 과정에서 감소된 유전적 다양성(homozygosity)은 특정 유전자의 기능을 잃거나 감소시키는 결과를 초래

- 야생종의 유전체는 재배종의 품질을 향상시킬 수 있는 유용한 유전적 자원이 될 것으로 기대

○ 이에 연구팀은 야생 토마토와 재배 토마토 품종에서 유전체 데이터를 수집하고, 단맛이 높은 품종과 낮은 품종을 비교

- 유전체 시퀀싱과 비교 분석을 통해 단맛과 연관된 6개의 유전자 후보군을 발견하였으며, 특히 SlCDPK27 유전자*는 단맛이 높은 품종에서 발현이 낮아지는 것으로 관찰

* 해당 유전자는 자당 합성효소(sucrose synthase)를 분해하여 당 함량을 낮추는 역할을 함

• ◆유전자 편집기술(CRISPR-Cas9)을 사용해 SlCDPK27 유전자의 기능을 확인하는 실험을 수행

○ CRISPR 기술을 통해 SlCDPK27 유전자를 비활성화한 결과, 당 함량이 증가하는 결과를 확보

- SlCDPK27 유전자를 비활성화한 변형체는 야생형(Wild Type, MM) 대비 총 SSC(Soluble Solids Content)*가 16% 증가

* 당 함량의 주요 지표로, 소비자 선호도를 높이는 데 중요한 역할을 함

< SlCDPK27 유전자가 토마토의 당 함량을 조절 >

출처 : Nature, Releasing a sugar brake generates sweeter tomato without yield penalty, 2024.11.13.

※ 단일 유전자 변형 실험뿐만 아니라 유사한 기능을 가진 다른 유전자와의 복합 변형 (Simultaneous Mutagenesis) 실험을 통해 두 유전자가 동시에 변형했을 때 단맛이 더 증가하는 시너지 효과를 확인

...................(계속)

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