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□ 농촌진흥청(청장 김경규)은 세계 최초로 벼의 노화 속도를 조절하여 수확량을 높일 수 있음을 구명한 연구결과를 세계적 학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’에 4일자로 게재했다고 밝혔다.

 ○ 농촌진흥청 국립식량과학원은 기초과학연구원(IBS) 식물 노화ㆍ수명 연구단과 공동 연구를 통해 벼의 노화를 조절하는 유전자를 확인하고, 전통육종기술로 이 유전자가 도입된 근동질 계통을 육성하여 수량이 증진됨을 입증했으며 특허출원까지 마쳤다.¹⁾

   * 근동질 계통(Near Isogenic Line) : 목표 유전자만 다르고 전체 유전적 조성은 동일하다고 여겨지는 한 쌍의 계통

 ○ 이는 ‘벼의 노화 속도를 늦추었을 때 단위면적당 생산성을 증진할 수 있다’는 가설을 세계 최초로 증명한 것이다.

 ○ 그러나 돌연변이에 기반한 여러 가지 식물 노화 조절 유전자가 발견되고 육종에 활용되었지만, 아직까지 노화 속도를 늦추더라도 수량성을 높일 수 있다는 연구결과는 없었다.

□ 이번에 확인한 유전자는 염색체 9번에 있는 엽록소 분해 효소인 OsSGR로, 야생 벼와 인디카벼, 자포니카벼로 종이 분화하는 과정에서 결정적 역할을 담당하였을 것으로 추론된다.

 ○ 국립식량과학원은 벼 잎 노화가 빠른 인디카 벼 품종인 ‘IR72’와 상대적으로 노화가 10일 정도 늦은 자포니카 품종 ‘주남’을 이용하여 지도기반 유전자 동정(map-based cloning) 방법으로 벼 아종(亞種)간 노화 속도를 조절하는 엽록소 분해 효소인 OsSGR 유전자를 동정하였다.

 ○ 식물노화수명연구단(이시철 연구위원팀)은 분자생물학적 연구접근을 통해, 자연계에 벼 OsSGR 유전자의 프로모터 염기서열 변이는 8가지 존재하며, 이 프로모터 염기서열 형태에 따라 엽록소 분해 효소의 발현량이 달라지고 벼 노화 속도가 조절된다는 것을 구명하였다.

   * 프로모터(promoter): 어떤 유전자가 언제 어디서 어느 정도 발현될 것인가를 결정하는 염기서열

□ 특히 국립식량과학원은 노화가 느린 자포니카 벼 유래의 OsSGR 유전자를 노화가 빠른 인디카 벼에 도입해 노화 속도를 늦추고 광합성 효율을 높인 근동질 계통(NIL)을 육성하여 수량성이 7% 향상됨을 확인했다.

 ○ 이 근동질 계통은 이삭의 낟알이 차는 시기에 광합성량이 모본인 인디카 벼 보다 높게 유지될 뿐만 아니라, 노화 지연으로 광합성 기간이 연장되면서 벼 알이 충실이 여무는 비율인 등숙률이 9% 증가하였고, 최종적으로 벼 생산성이 7% 향상되었다.

□ 이제까지 다른 연구자들이 시도한 연구에서는 노화만 늦어지고 제때 익지 않아 수확을 할 수 없었지만, 본 연구에서 육성된 근동질 계통은 모부본으로 사용된 인디카 품종과 자포니카 품종의 중간 정도의 노화 속도를 가지고 있으면서 수량이 높아져 농업적 활용 가치가 매우 높을 것으로 기대된다.

□ 논문의 제1저자인 농촌진흥청 국립식량과학원 신동진 농업연구사는 “이번 연구결과는 세계 최초로 작물의 수명을 조절하여 수량성을 증진한 연구결과로, 노화 조절 유전자를 이용한 작물 육종의 새 길을 열었을 뿐만 아니라 우리 쌀의 가격 경쟁력 향상에 크게 기여할 것이다.”라고 전했다.