분자육종 기술은 작물의 품종육성 기간을 앞당길 수 있어 동식물의 육종에 널리 이용되고 있다.

최근 분자육종에 접목할 수 있는 생명공학기술이 개발돼 기대를 모으고 있다.

농촌진흥청(청장 정황근)은 차세대바이오그린21사업 시스템합성농생명공학사업단(단장 이상열)의 박순주 교수(원광대) 연구팀과 미국(Cold Spring Harbor Lab.)이 공동으로 수행한 연구 결과가 이 분야의 저명한 학술지 'Genes & Development'지(IF 10.042)에 게재됐다고 발표했다.

  ※ 논문명 : Control of inflorescence architecture in tomato by BTB/POZ transcriptional regulators (제목: 전사 조절인자(BTB/POZ)에 의해 조절되는 토마토의 꽃대 구조)

본 연구팀은 토마토의 꽃대 구조를 결정하는 유전자인 TMFs1)와 꽃잎의 탈리2)를 조절하는 유전자 BOPs3)가 결합해 토마토의 꽃 피는 시기를 조절하고, 꽃대의 구조를 결정하며 관련된 유전자들의 발현을 조절한다는 것을 유전자편집(CRISPR/Cas9) 기술로 만들어진 변이체를 통해 증명했다.

아울러 유전자편집 기술을 통해 tmf 유전자와 slbop1, 2, 그리고 3 유전자의 변이체를 각각 확보했다.

이 유전자들의 상호작용을 확인하기 위해 동시에 2개(slbop1/2, slbop2/3) 또는 3개(slbop1/2/3)의 유전자 변이를 유도해 식물체의 특성을 관찰했다.

동시에 3개의 유전자가 편집된 slbop1/2/3 변이체의 특성이 tmf 유전자의 변이체가 갖는 표현형 특성(단화 구조의 꽃대와 일찍 개화)과 유사한 결과를 보여 TMFs와 BOPs 유전자의 결합이 다음 단계에 이어지는 꽃 형성과 관련된 유전자들의 발현을 조절함으로서 개화를 조절한다는 새로운 개화조절 기작을 제시했다.

이번 연구 결과는 단백질 결합체(TMFs-BOPs)가 토마토의 꽃대를 만드는 유전자 조절을 증명함으로서 유전자편집 기술의 실용화 가능성을 보여주었다.

즉, 이 기술을 다수확, 병저항성 등 농작물 형질 개선에 적용한다면 품종육성을 앞당기는 데 기여할 전망이다.

농촌진흥청 조남준 연구운영과장은 “생명공학기법인 유전자편집 기술은 앞으로 작물의 품종육성을 앞당기는 분자육종에 접목할 수 있으며, 더 나아가 소비자가 원하는 맞춤형 신품종 개발에 적용이 기대된다.”라고 말했다.

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1) TMFs(Terminating flower) : 꽃 발생인자인 AN와 FA의 발현을 간접적으로 조절하여 토마토 개화시기를   조절하고 6개~8개의 꽃을 형성하는 꽃대 구조를 결정하는 유전자
2) 탈리(脫離) : '식물'식물이 성장 억제 호르몬 따위의 산을 분비하여 잎·꽃·씨·열매 따위를 떨어뜨리는 생리적 단계(출처 : 국립국어원 누리집)
3) BOPs(Blade-on-petiole) : 잎에서 엽상부의 형성과 꽃잎의 탈리를 조절하는 유전자

[문의] 농촌진흥청 연구운영과장 조남준, 연구운영과 권수진 063-238-0761