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항산화물질 함유한 기능성 쌀 개발 가능성 열어 김광훈 |
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도열병 등 각종 질병에 강할 뿐만 아니라, 항산화물질을 함유한 기능성 쌀까지 제공하는 신품종 벼의 개발가능성을 제시한 국내 대학 연구팀의 논문이 전 세계 분자유전학계의 이목을 집중시키고 있다.
화제의 주인공은 바로 영남대 생명공학부 분자유전학연구실의 강상구(47) 교수팀이다.
지도교수와 대학원생 등이 한마음 한뜻으로 지난 3년 동안 밤낮없이 흘린 땀의 결실이 마침내 단백질유전체정보학(Proteomics) 분야에서 세계적 권위를 인정받고 있는 전문학술지《프로테오믹스(Proteomics)》2007년 7월호(Issue14)에 커버스토리로 게재되는 쾌거를 낳은 것이다.
강 교수팀은 지난 2004년, 과학기술부 프런티어사업 ‘작물유전체 기능연구사업단(단장 서울대 최양도 교수)’의 2단계 사업 지원 하에 “괴사반점이 생기는 돌연변이 벼의 단백질 유전정보 분석(Proteome analysis and characterization of phenotypes of lesion mimic mutant spotted leaf 6 in rice)” 연구를 시작했다. 한 달 정도 성장한 후 병균에 감염되지 않고도 잎의 세포 일부가 스스로 죽어 괴사반점을 나타내는 돌연변이 벼를 유전적 방법으로 재작성하는 데 성공한 강 교수팀은 한 발 더 나아가 세계 최초로 식물 괴사반점의 원인유전자인 ‘spl 6'와 하위 작동 단백질 군들을 분리해내는 데도 성공한 것이다.
강 교수팀에 따르면, 돌연변이 벼에서는 일정시간 경과 후 ‘spl 6’라고 하는 열성유전자가 작동해 생체에너지 생성을 담당하는 미토콘드리아와 광합성 및 탄수화물 합성을 담당하는 엽록체의 막을 파괴시킴으로써 잎의 세포 일부를 스스로 괴사시키는 유전자 자체조절 프로그램이 작동된다. 따라서 이 연구결과를 활용하면, 도열병 등 벼의 생육에 치명적인 병원균이 침투했을 경우 감염된 부위의 세포를 스스로 괴사시킴으로써 병균이 식물 전체로 번지는 것을 조기 차단할 수 있는, 생명력 강한 벼 품종의 개발이 가능해지는 것이다.
뿐만 아니라 이번 연구결과는 FTA에 대비한 국내 친환경농업의 발전에도 크게 기여할 것으로 기대되고 있다. 한해 농사를 망치는 가장 두려운 질병으로 인식되고 있는 도열병을 비롯해 각종 벼 병충해 방지를 위해 장마전후로 농약을 살포해야하는 대신 광범위한 병충해에 강한 저항성 벼를 개발해 재배하면 되기 때문이다.
이러한 연구결과에 대해 강 교수는 “나폴레옹 군대가 러시아를 공격했을 때, 러시아는 모든 도시와 농가에 남아있는 생필품 등을 완전히 제거함으로써 최대의 방어를 할 수 있었다. 벼 스스로 감염된 부위를 괴사시키는 것도 같은 원리”라고 설명하면서 “이러한 연구결과는 자외선이나 벼멸구, 도열병 등 광범위한 재해나 질병에 저항성이 강한 벼 품종을 개발할 수 있는 가능성을 연 것”으로 평가했다.
또한 강 교수는 “이번에 원인기작이 밝혀진 유전적 괴사현상은 동물을 이용해서는 연구하기 어렵다. 동물은 개체 자체가 죽어버리는 치사유전현상을 나타내기 때문이다. 그러나 돌연변이 벼에서 관찰된 괴사현상은 모델시스템으로서, 인간의 대사성 과산화물질과 관련된 성인성 질환 및 노화현상과 유사한 과정”이라고 설명하면서 “항노화 관련 기능성 신소재 개발 이나 자외선노출에 의한 광노화를 방지할 수 있는 기능성 화장품용 신소재 개발 등에 활용될 수 있을 것”으로 전망했다.
이에 강 교수는 이번 연구결과를 기초로 정상 벼에 유전자도입방법으로 ‘spl 6’ 현상 관련 유전자들을 증가시킴으로써 광범위 병저항성 벼의 분자육종 및 항산화물질이 함유된 기능성 쌀을 생산하는 신품종 벼 개발 연구를 진행 중이다.
한편 강 교수는 영남대 생물학과와 미국 인디애나대 대학원 석사과정, 아이오와주립대 박사과정 및 박사후과정(post-doc.)을 마쳤으며, 미국 하버드대 의과대학 인간유전학연구소 전임연구원을 거쳐 2004년부터 영남대 생명공학부 분자유전학전공 교수로 재직 중이다. 최근에는 하버드대 의과대학 리차드 융한스(R. Junghans) 교수팀과 공동연구를 진행한 결과 유방암세포를 선택적으로 공격하는 항암성 항체유전자들을 발견해 국제저널에 발표하는 등 올해 상반기에만 총 5편의 논문을 국제저명학술지에 수록하는 등 분자유전학분야에서 괄목할 만한 연구 성과들을 낳고 있다
(김광훈 기자)
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