메뉴바로가기본문바로가기

동아사이언스

벼 노화 늦추는 유전자 알아내 수확량 7% 늘렸다

통합검색

벼 노화 늦추는 유전자 알아내 수확량 7% 늘렸다

2020.06.04 18:00
IBS 식물 노화·수명 연구단 이시철 연구위원. IBS 제공.
IBS 식물 노화·수명 연구단 이시철 연구위원. IBS 제공.

국내 연구진이 벼가 노화되는 속도를 조절해 수확량을 늘리는 방법을 개발했다. 

 

기초과학연구원(IBS)은 식물 노화·수명연구단 연구팀이 농촌진흥청 국립식량과학원과 공동연구를 통해 벼의 노화를 조절하는 유전자를 규명하고 이를 이용해 생육 및 광합성 기간을 연장, 벼의 단위면적당 수확량(수량성)을 7% 향상시키는 데 성공했다고 밝혔다. 연구결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 4일자 온라인판에 게재됐다. 

 

식량 부족은 전세계가 함께 겪고 있는 문제다. 작물 수확량을 늘리는 연구가 활발히 진행중이다. 작물의 노화 속도를 늦춰 수량성을 높이는 ‘노화지연’ 이론이 식량 부족 문제의 유력한 해결책으로 꼽힌다. 노화 속도를 늦추면 광합성 기간과 양이 늘어나 수확량이 많아지기 때문이다. 

 

기존에도 벼의 노화 속도를 늦추는 데 성공한 연구는 있었다. 그러나 벼가 제때 익지 않아 수량성을 높이지는 못했다. 이번 연구는 노화를 늦춘 인디카 종의 수량성을 7% 늘려 노화지연 이론을 처음으로 입증했다. 

 

연구진은 벼의 노화 속도를 결정하는 유전적 요소를 규명하기 위해 벼의 대표적 아종인 자포니카와 인디카를 비교 분석했다. 한국에서 주로 소비되는 벼 품종인 자포니카는 모양이 둥글고 굵지만 인디카는 길고 얇으며 자포니카보다 10일 가량 노화가 빠르게 진행된다. 

 

연구진은 먼저 지도기반 유전자 동정방법으로 유전자 분리를 시도했다. 이 방법은 DNA 염기서열 변이를 분석해 특정 형질과 연관된 유전자 지도를 작성해 원하는 유전자를 분리하는 방법이다. 

 

유전자 분리 결과 벼의 엽록소를 분해하는 효소인 ‘Stay-Grenn(OsSGR) 유전자’가 두 품종간 노화 속도 차이를 만든다는 사실을 알아냈다. OsSGR 유전자가 많이 발현되면 엽록소 분해가 촉진돼 식물 노화가 빨리 진행되는데 유전자 발현은 ‘프로모터’라는 염기서열에 의해 조절된다. 프로모터는 특정 유전자가 언제 어디서 어느 정도 발현될지를 결정하는 염기서열을 말한다. 

 

연구진은 OsSGR 유전자의 프로모터에는 8가지 형태가 있고 이에 따라 유전자 발현량이 결정된다는 사실을 알아냈다. 인디카에서 보이는 프로모터 형태는 OsSGR 유전자를 더 빠르고 많이 발현시켜 노화를 촉진한다. 이 때문에 광합성 효율이 낮아져 수량성이 줄어드는 것이다. 

 

이같은 결과에 착안해 연구진은 자포니카벼의 OsSGR 유전자를 인디카 벼에 도입한 ‘근동질 계통’을 육성했다. 근동질 계통은 목표 유전자만 다르고 전체 유전자 조성은 동일한 한쌍의 계통을 말한다. 이렇게 만들어진 벼 품종은 광합성 양과 기간이 늘어나 수확이 가능해질 정도로 알차게 여무는 비율인 등숙률이 9%, 벼 생산성이 7% 향상됐다. 

 

이시철 연구위원은 “벼 노화 연구로 벼의 수명을 조절해 단위면적당 생산량을 증진하는 데 성공했다”며 “노화조절 유전자를 이용해 벼뿐만 아니라 다양한 작물 육종 개발이 가능해지고 이는 식량문제 해결의 돌파구가 도리 것으로 기대한다”고 말했다. 

이 기사가 괜찮으셨나요? 메일로 더 많은 기사를 받아보세요!

댓글 0

19 + 5 = 새로고침
###
    과학기술과 관련된 분야에서 소개할 만한 재미있는 이야기, 고발 소재 등이 있으면 주저하지 마시고, 알려주세요. 제보하기

    관련 태그 뉴스