농촌진흥청(청장 조재호)은 벼흰잎마름병과 키다리병에 대한 벼 저항성을 높이고, 가뭄 저항성도 조절하는 유전자를 발굴했다고 밝혔다.
벼흰잎마름병은 잔토모나스 오리제(Xanthomonas oryzae pv. oryzae)라는 병원균이 일으키는 세균병이며, 키다리병은 푸사리움 푸지쿠로이(Fusarium fujikuroi)가 일으키는 곰팡이병이다.
농촌진흥청은 우선 이미 밝혀진 벼의 전체 염기서열(유전체) 정보를 바탕으로 더블유알케이와이(WRKY) 전사인자* 발현을 분석해 복합 저항성 후보 유전자를 발굴했다.
* WRKY 전사인자: 식물에서 가장 큰 유전자군 중 하나로 식물의 성장, 발달, 생리학적 대사와 스트레스 반응을 비롯한 많은 생물학적 과정에 관여함.
이렇게 발굴한 복합 저항성 유전자 중 OsWRKY114는 벼흰잎마름병과 키다리병 병원균에 대한 저항성 증진 효과를 보였다.
또한, 벼흰잎마름병 저항성을 줄이는 앱시스산* 관련 유전자가 적게 발현했으며, 키다리병 저항성을 줄이는 지베렐린 관련 유전자 발현도 감소했다.
*앱시스산(ABA): 식물 스트레스와 관련해 매우 중요한 조절 작용을 수행하는 식물 호르몬
이와 함께 앱시스산 효과 감소로 기공 닫힘이 억제돼 가뭄 스트레스에 대한 저항성은 줄었다.
이번 연구 결과는 International Journal of Molecular Sciences (IF=5.924) 등 4개 국제학술지에 논문으로 게재됐다.
농촌진흥청은 이번 연구 결과를 복합 저항성 유전자 기반 벼 품종을 육성하기 위한 분자표지(마커) 개발과 신품종 벼 육종 소재로 활용할 계획이다.
전북대학교 작물생명과학과 모영준 교수는 “기후변화로 벼의 안정적인 생산이 중요해진 시기에 이번 연구로 발굴한 복합 저항성 유전자를 품종 육성에 활용하면 좋은 대응 방안이 될 것이다.”라고 말했다.
농촌진흥청 유전자공학과 김경환 과장은 “기후변화로 인해 점차 가뭄 기간이 길어지고 물 부족이 심해지고 있다. 또한, 벼흰잎마름병, 키다리병 등이 지속해서 발생해 상품성이 떨어지고 수확량이 감소하고 있다.”라며 “복합 저항성 유전자 발굴과 기능검정은 기후변화 위협에 직면한 우리나라에서 지속 가능한 농업을 가능하게 할 매우 중요한 연구 분야다.”라고 말했다.
김경호
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