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기후변화 막을 새로운 신무기 ‘GMO 식물’이 뜬다

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기후변화 막을 새로운 신무기 ‘GMO 식물’이 뜬다

2016.11.24 18:00

 

광합성율을 높인 GM 식물은 대기 중 이산화탄소를 더 많이 흡수하면서 더 빠르게 성장한다. - Graphic by Julie McMahon 제공
광합성율을 높인 GM 식물은 대기 중 이산화탄소를 더 많이 흡수하면서 더 빠르게 성장한다. - Graphic by Julie McMahon

산업활동이 가속화되면서 지구 상의 식물만으로 지구 온난화를 막기엔 부족하다는 분석이 나오고 있다. 세계기상기구(WMO)는 8일(현지시간) 모로코에서 열린 제22회 ‘유엔기후변화협약 당사국총회’에 지구 온난화의 심각성을 담은 보고서를 제출했다. 이 보고서에서는 “식물은 호흡하면서 지구 대기 중의 이산화탄소를 흡수하지만, 이는 늘어나는 이산화탄소 배출량에 비해 크게 부족하다”며 “기후 변화를 늦추기 위해서는 추가적인 이산화탄소 감축 전략이 필요하다”고 설명하고 있다.

  
일부 과학자는 이 문제의 해결책으로 GM(유전자변형) 기술을 이용해 ‘슈퍼식물’을 개발하기 위해 노력하고 있다. 

 

요하네스 크롬디크 미국 일리노이주립대 유전생물학연구소 연구원팀은 식물의 광합성 효율을 높이는 데 성공했다. 연구진은 담배를 이용해 실험했는데, 유전자 세 개를 조작해 그 결과를 과학 학술지 ‘사이언스’ 18일자에 발표했다.

 

크롬디크 연구원팀은 식물이 직사광선을 받을 때와 그늘에 있을 때 광합성의 양을 스스로 조절한단 사실에 착안했다. 식물은 직사광선 아래에 있을 땐 과도한 에너지 생산을 막기 위해 광합성 효율을 떨어뜨린다. 그러다 갑자기 구름이 지나가거나 그늘이 생기면 수 분 내에 다시 광합성 효율을 높인다. 연구팀은 이 과정에서 식물의 전체 광합성량이 줄어들고 그 과정에서 식물의 생산량이 20%가량 줄어든다는 사실을 알아냈다.

  
연구팀은 담배가 그늘에 들어설 때 더 빨리 광합성 효율을 높일 수 있도록 유전자를 조작했다. 그늘에서 광합성 효율을 높이는 스위치 역할을 하던 ‘ZEP’, ‘VDE’, ‘PsbS’ 세 유전자를 추가로 넣었다. 그 결과 연구팀은 유전자조작(GM) 담배의 이산화탄소 흡수율 11%, 광합성 효율 14% 높아진 것을 확인했다.

  
식물의 유전자를 조작해 지구온난화를 막으려는 연구는 이전에도 있었다. 2010년 10월 크리스터 얀슨 미국 퍼시픽노스웨스트 국립연구소 연구원팀은 지구 온난화를 줄이는 다양한 식물 유전자 조작 전략을 소개하는 논문을 발표했다. 여기에 따르면 식물의 빛 흡수 효율을 높이는 방법, 태양 에너지를 유기물로 더 많이 전환하도록 조작하는 방법 등 광합성 효율을 높여 이산화탄소 흡수를 높이는 방법이 다수 포함됐다.

 

이일하 서울대 생명과학부 교수는 “20~30년 전부터 광합성 효율이 떨어지는 C3식물(탄소를 3개씩 저장)을 광합성 효율이 높은 C4식물처럼 바꾸려는 유전자조작 연구가 진행됐다”며 “이런 연구는 식물의 이산화탄소 흡수량을 높여 지구온난화를 막으면서 동시에 식물 생산량도 증가시킬 수 있다”고 설명했다.

 
일부 과학자들은 다양한 환경에서 살아남을 수 있는 유전자조작 식물을 만들어 지구온난화를 막으려는 연구도 진행 중이다. 국내에선 곽상수 한국생명공학연구원(생명연) 식물시스템공학연구센터 책임연구원팀이 대표적이다. 곽 연구원팀은 중국과학원 물토양보존연구소와 공동으로 한중사막화방지생명공학공동연구센터를 두고 지구온난화와 사막화를 막는 유전자조작 식물을 개발하고 있다.

 

곽 연구원팀은 22일 소금기가 높은 해안가나 간척지, 사막에서도 잘 자라는 유전자조작 포플러를 만들었다고 발표했다. 연구진은 식물이 환경스트레스에 취약하도록 만드는 GI(GIGANTEA) 유전자의 발현을 줄여 염분농도가 높거나 건조한 환경에서도 살아남도록 만들었다. 이 밖에도 사막환경에서 잘 잘라는 감자 등 다양한 식물을 개발하고 있다.

 

곽 연구은 “GI 유전자는 모든 식물에 있을 것으로 추정되므로 이번 연구 결과를 이용해 다양한 식물을 개량할 수 있을 것”이라며 “향후 유전자조작 식물을 국내외의 간척지나 사막화 지역 등에 대량으로 키운다면 기후변화에 적극적으로 대응할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

 

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