농촌진흥청(청장 조재호)은 국내 주요 약용작물인 황기에서 항암‧항염증과 관련된 물질 ‘이소플라본’의 생합성을 증진하는 유전자 242종을 발굴했다.
황기는 우리나라, 중국 등 동아시아 지역에서 널리 재배*되는 약용작물로, 만성피로 해소, 알레르기 증상 완화 등 생리활성을 증가시키는 약재로 널리 활용되고 있다. 최근 동물, 세포 실험으로 신경염증 완화, 면역질환 개선 등에도 효과가 있는 것으로 보고됐다.
이번 연구는 생명공학 분석 신기술을 적용해 황기 이소플라본 생합성에 직접 관여하는 새로운 유전자를 찾은 데 의의가 있다.
연구진은 황기의 참조전사체*를 분석해 이소플라본 생합성과 관련된 유전자 242종을 발굴하고, 황기에서 이소플라본 생합성 효소를 생산하는 완전장 유전자를 확보했다.
* 참조전사체: 생물의 필수 기능을 수행하는 단백질(효소)을 지정하는 리보핵산(RNA) 서열의 총 집합체. 유전체 정보가 적은 약용작물에서도 유용 유전자를 탐색할 수 있는 필수 생명정보
완전장 유전자는 황기에서 이소플라본 생합성에 관여하는 효소들을 만드는 유전체 서열 전체를 포함하는 유전자다. 이를 이용해 이소플라본 생합성 관련 유전자를 식별하고 유전자들의 다양성과 변이를 발굴해 핵심유전자의 작동 여부를 분석할 수 있다.
기본 전사체* 분석기술은 서열을 해독한 뒤 단일 조립기술을 사용해 분석조건에 따라 필수 유전자가 빠질 수 있다. 이에 연구진은 생명정보*가 부족한 황기에 다중유전자 분석기술을 적용하고 최적의 분석조건을 설정해 빠진 유전자 없이 대사경로 관련 유전자 242종을 발굴한 것이다.
* 전사체: 일정한 시간과 상황에서 한 세포에 존재하는 모든 리보핵산(RNA) 분자의 합
* 생명정보: 생명체가 가지는 유전정보
이번 연구로 황기 이소플라본 생합성에 관여하는 핵심유전자와 생명정보 등 빅데이터를 확보해 디지털육종 기술을 활용한 고기능성 황기 신품종 개발의 기반 기술을 마련할 수 있었다.
이번 연구 결과는 국제학술지 Frontiers in Plant Science(IF=5.6)에 게재됐으며, 앞으로 핵심유전자 기능을 검증한 후 이소플라본 고함량 신품종 연구에 활용할 계획이다.
농촌진흥청 유전체과 권수진 과장은 “국내외적으로 약용작물의 약리효과를 나타내는 기능 성분 함량을 높이려는 연구가 활발하나 핵심 정보인 유전정보가 부족해 신품종 육성, 산업적 활용 등에 어려움이 많았다.”라며, “이번 연구에서 얻은 빅데이터와 기반 기술로 약용작물의 디지털 육종 기술개발에 속도가 붙길 바란다.”라고 말했다.
김경호
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