바이오인

[R&D Brief] 식량증산을 위한 유전자지도와 게놈연구

◈ 목차

⑴ 유전자지도와 게놈분석
⑵ 왜 주목받고 있나?
⑶ 최근 많은 연구가 이루어지고 있나?
⑷ 최근 국내•︎외 연구 동향은?
⑸ 기초연구사업 지원 현황은?
⑹ 향후 기초연구사업에서 어떤 연구들이 필요한가?

◈본문

1. 유전자지도와 게놈분석(Genetic map and genome analysis)

ㅇ 유전자지도는 핵 안에 유전자가 염색체의 어떤 위치에 있는지를 표현한 것으로, 고유 유전자의 기능을 분석할 수 있음. 특정 종의 유전적·형태학적 특성을 이해하고, 현재의 형질발현뿐만 아니라 후대의 일어날 가능성을 예측할 수 있게 해주는 기술임

ㅇ 유전자지도와 게놈 정보를 활용하면 식물집단의 유전형 분석을 대형화할 수 있으며 이는 기계학습 등의 방법을 이용하여 기존의 관행 및 분자육종을 대체할 수 있는 차세대 기술임

2. 왜 주목받고 있나?

ㅇ 세계의 농업 생산성이 기후변화 등으로 불확실성이 커지고 있는 상황에서 생산성이 획기적으로 늘어난 작물이나 탄소 중립적인 바이오 연료 작물의 개발 필요성이 높아지고 있음. 이런 연구에 관한 지속적인 연구를 통해 농·산업용 작물의 생산성은 물론 바이오매스 증진, 신품종 육종 및 개발 등에 적용될 것으로 기대되고 있음

3. 최근 많은 연구가 이루어지고 있나?

ㅇ 전장 유전체 및 전사체 분석을 위한 다양한 분석 프로그램과 파이프라인의 연구가 진행되고 있으며, 후속 연구와 관련하여 유전자의 예측과 관련된 다양한 연구 및 프로그램 개발도 계속되고 있음. 또한 NCBI(National Center for Biotechnology Information)와 EBI(European Bioinformatics Institute)에서는 유전자 주석 달기(annotation)를 서비스하고 있음. NCBI의 경우, 진핵생물(eukaryote)에서 분석이 완료된 유전체의 유전자 재 주석 달기(reannotation) 작업을 신규 유전자 예측 작업과 별도 진행하고 있으며 최근 들어서는 그 비율이 많이 높아지고 있음. 그림에서 볼 수 있듯이 NCBI에서 진행한 진핵생물의 유전자 재분석은 2011년에 16건에서 2014년에는 29건으로 그리고 올해에는 73건으로 증가하고 있으며, 올해에는 신규 유전체 분석 건수 61건보다도 많은 분석 건수를 보여주고 있음. 이러한 경향은 유전체 분석에 있어서 이전보다 더 높은 완성도의 분석이 요구되고 있는 것을 보여주며, 초창기와 달리 유전체 분석에 이용할 수 있는 표준 유전체(Reference genome)가 많아졌음을 의미. 현재까지 분석이 완료된 동물의 유전체는 80여 종에 이르며, 이 중에서 가축화된 동물의 경우는 10여 종이 넘음. 2004년의 닭을 시작으로 개(2005년), 고양이(2007년), 소(2009년), 말(2009년), 칠면조(2010년), 돼지(2012년), 염소(2013년), 오리(2013년), 양(2014년), 토끼(2014년)의 유전체 정보가 분석 및 공개되었음. 식물도 2000년 애기장대 (Arabidopsis)를 시작으로 90종 이상의 유전체가 분석 및 공개되었음

...................(계속)

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