[한국뉴스투데이 유석규 기자] 고추는 독특한 매운맛을 함유한 유일한 식물 종으로, 우리나라를 대표하는 음식인 김치의 주재료로써 한국인에게 상징적으로 매우 중요한 의미를 가질 뿐만 아니라 전 세계적으로도 소비가 가장 많이 증가하고 있는 채소 중 하나이다.
고추육종기술의 국제경쟁력 우위를 확보하기 위해서는 유전체 정보 확보가 필수적인 선결조건이다.
이러한 고추 유전체 염기서열 분석이 차세대유전체연구사업단의 서울대학교 최도일 교수 연구진에 의해 완성됐다.
이는 순수 우리나라 기술로 완성한 첫 번째 식물 유전체 표준 염기 서열로 최근 치열해진 국제 유전체 연구 분야에서 우수한 기술력을 보유하는 계기가 됐다.
연구진은 고추와 토마토가 매운 맛 생합성 경로 관련 유전자를 대부분 가지고 있지만, 고추에서 토마토와의 종 분화 이후에 매운 맛 생합성 경로의 마지막 단계에서 캅사이신 합성 유전자가 고추에서만 새롭게 출현함으로써 독특한 매운 맛을 가지게 되었다는 것을 밝혔다.
고추는 사람보다 더 많은 염기서열을 가지는 거대 유전체(3,500Mb)를 가지고 있으며 근연 관계인 토마토와 감자에 비해서도 3∼4배 크기의 유전체를 가지고 있어 거대 유전체 생성 및 기작을 이해하는 데 중요한 학술적 의미를 지닌다.
연구팀은 고추의 표준 유전체 염기서열 정보를 통해 34,903개 유전자를 동정했고, 유전자들의 발현 양상 분석, 거대 유전체의 형성과정, 캡사이신(매운맛) 합성 기작의 진화 및 열매의 성숙 기작 등과 같은 고추의 주요 특성을 규명했다.
고추의 표준 유전체 정보 완성은 우리나라에서도 독자적으로 거대 유전체 연구를 수행하고 후속 연구를 진행할 수 있는 발판을 마련하게 됐다.
본 연구팀은 분석된 염기서열 정보를 활용해 역병/탄저병 등 내병성, 고품질 및 고기능성 우수 고추 품종 개발에 활용하기 위한 추가 연구를 진행하고 있다.
표준 유전체 염기서열 분석은 생명과학 연구의 기반연구에 해당하며, 유전체정보를 이용하면 연구비용 및 시간이 큰 폭으로 단축되고, 새로운 차원의 생명현상 연구를 가능케 한다.
고추의 표준 유전체 염기서열은 앞으로 고추뿐만 아니라 고추와 같은 가지과식물 내의 토마토, 감자, 담배 및 가지 등과 같은 주요 근연종 작물들과 연계해 더욱 깊은 연구가 가능해 질 것으로 기대된다.
또한, 비타민, 캡사이신 및 약용 성분 등 가지과식물의 유용한 2차 대사산물의 생합성 과정 연구, 종 분화 연구 및 생명공학기술개발에 핵심적인 역할을 하게 될 것이다.
이번 연구결과는 분자육종기술 등에 도입되면 우수한 형질을 지닌 개체를 매우 신속하고 효율적으로 선발할 수 있는 기술력을 보유하는데 큰 의의가 있다.
이번 연구에서 축적된 고추의 유전체 정보는 이제까지 축적된 토마토, 감자 등 타 가지과식물의 유전체 정보와 더불어 앞으로 내병충성 및 고품질 신품종 고추를 저비용 고효율로 육성할 수 있는 플랫폼으로 활용될 수 있을 것으로 보인다.
이번 연구 결과는 생명과학 분야의 최고 학술지인 Nature Genetics (IF 35.2)의 1월 19일자 온라인 판에 게재됐다.
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국내기술로 완성한 첫 번째 식물 유전체 표준 염기 서열
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