[한국대학신문 이정환 기자] 가톨릭대(총장 원종철) 의생명과학과 유희주 교수 연구팀이 종자 수출액 1위인 무의 신품종 개발 토대를 마련했다. 전 세계 무 2300여 개의 유전자원으로부터 선발한 핵심집단 100개 자원에서 전장유전체와 표현형 및 유용 성분 정보를 확보하며, 무 정밀육종을 위한 기반을 다진 것이다.

무는 국내 종자 산업에서 단일 종자 수출액 1위를 차지하는 중요 작물이다. 세계 종자 시장에서의 경쟁력을 높이기 위해 전통적 신품종 육성 방식인 교배육종을 넘어, 유전체 염기서열 정보에 근거한 정밀육종이 필요한 상황이다.

2010년부터 유희주 교수 연구팀은 명지대 문정환 교수 연구팀과 함께 무 연구를 수행하며, 2012년 국내 최초로 무 유전체 초안과 정밀 유전지도를 제작하고 2016년 조선무 WK10039의 유전 정보를 해독 후 표준화한 표준유전체 Rs1.0을 발표했다. 이어 2022년에는 완성도를 대폭 개선한 Rs2.0 표준유전체 제작에 성공하며 다양한 자원분석용 무 분자마커 개발에 앞장서 왔다.

하지만 표준유전체 정보만으로는 조선무, 알타리무, 열무 등 다양한 유형의 무를 정밀육종 하는데는 한계가 있었다. 이에 유희주 교수 연구팀은 전 세계 유전자원은행에서 2300여개의 무 유전자원을 수집한 후 염기서열 변이에 근거해 125개 자원으로 구성된 무 핵심집단을 전 세계 최초로 구축했다. 이후 육종에 이용가치가 있는 100개의 자원을 선별해 △전장유전체(whole genome) 정보 △뿌리·줄기·잎 등의 표현형 정보 △안토시아닌·글루코시놀레이트·당 등의 유용 성분 정보를 확보하며, 정밀육종이 가능한 토대를 마련했다.

이번 연구로 확보된 무 전장유전체 정보는 무 신품종 정밀육종을 위한 유전체 연구에 핵심 발판이 될 것으로 기대된다. 연구팀 역시 전장유전체 정보를 활용한 유전체연관연구(GWAS)로 △비정상적인 꽃가루를 만들게 하는 독성 단백질 생산 돌연변이 유전자 △독성 단백질을 무력화시킬 수 있는 회복 유전자에 대한 정보를 분석해냈다. 또한, 이번 연구 결과는 적색 근피와 비적색 근피 형질의 핵심 결정 요인이 2번 염색체에 위치한 RsMYB1.1 프로모터의 구조 변이라는 것을 밝히는 연구에도 토대가 됐다.

유희주 교수 연구팀의 이번 연구 성과는 작물 분야의 권위 있는 국제 학술지 〈Crop Science〉의 2024년 1~2월호 표지 논문으로 선정되며 우수성을 인정받았다. Crop Science는 미국 작물학회의 대표 학회지로 △작물육종 및 유전학 △작물생리학 △작물생산 분야에서 우수한 국제 학술지다.

가톨릭대 의생명과학과 유희주 교수는 “기후위기와 사회변화로 새로운 형질의 작물 개발 요구가 증가하고 있어서, 유전체 염기서열 정보를 활용하는 정밀하고 효율적인 정밀육종이 중요해지고 있다”며 “전 세계 무 유전자원을 대표하는 100개 자원의 전장유전체와 표현형 및 유용 성분 정보는 다양한 농업적 특성을 연구하는 토대가 될 뿐만 아니라, 고품질의 분자마커 개발 등 정밀육종을 위한 핵심 기반이 될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.