환경변화 대응하는 농업기술, ‘비에너티아’ 유전체 해독해 배추에 적용

걸프만 습지의 특이한 식물 '비에너티아'를 통해 내염성 유전자를 발굴하고, 성공적으로 배추에 이식한 농촌진흥청의 혁신 기술이 국제학술지에 소개되었다. 내염성 작물 연구의 새로운 지평을 열다.

* 비에너티아: 걸프만 염생지에서만 주로 서식하는 아마란스과 식물로 근연종은 퀴노아, 근대가 있음. 한 개의 세포에 C3, C4형 엽록체를 동시에 가지는 특성이 있음.

‘짠 곳에서도 성장’ 식물 유전자, 배추 적용해 내염성 확인

비에너티아의 내염성 유전자가 배추에 적용되어 농촌진흥청이 이룬 혁신적인 성과에 관한 소식이 전해졌다. 걸프만 습지의 생태계에서 발견된 비에너티아의 유전체를 해독한 뒤, 이 식물이 가진 내염성 유전자 HKT1의 특성을 배추에 적용하여 내염성을 강화하는데 성공했다.

▲ 비에너티아(Bienertia sisnuspersici) 게놈 핵형 분석

생태계의 보물, 걸프만 습지의 비에너티아

농촌진흥청은 걸프만 습지에서 주로 서식하는 비에너티아의 유전체를 성공적으로 해독했다. 비에너티아는 걸프만 염생지에서만 발견되며, 아마란스과 식물로 퀴노아와 근대와 같은 근연종을 가지고 있다. 이 특이한 식물은 C3와 C4형 엽록체를 동시에 가지고 있는 특성을 지니고 있다.

▲ 애기장대(HKT1)와 비에너티아(HKT1;1, 2, 3) 염분에 대한 발현 분석

내염성의 중요성과 기후변화에 대한 대응

내염성은 높은 염분 농도에 대한 식물의 저항성을 나타냅니다. 최근의 기후변화로 해수면이 상승하면서 토양 내 염분 농도가 증가하고 있어, 내염성 작물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 내염성은 식물의 생장과 식량 생산성에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나로 간주되고 있다.

비에너티아의 HKT1;2를 활용한 배추의 내염성 증진

비에너티아의 내염성 유전자 HKT1의 특성을 분석한 결과, 이 유전자가 배추에 이식되면서 염분에 대한 저항성이 크게 향상되었다. 특히, HKT1;2는 염분 농도에 따라 최대 4,000배까지 발현이 증가하며, 이를 배추에 적용한 결과 일반 배추보다 더 강한 내염성을 보여준다.

▲ 염분 농도에 따른 애기장대(HKT1)와 비에너티아(HKT1;1, 2, 3)의 생육 모습

국제학술지에 논문 발표

이번 연구 결과는 국제학술지 'Froniters in Plant Science'에 논문으로 게재되었다. 이를 통해 농촌진흥청은 내염성 작물 개발 분야에서의 기초 자료를 국제적으로 알리고 있으며, 현재는 이 유전자를 활용하여 2세대 벼를 키우는 연구를 진행 중이다.

▲ 게재논문 표지

내염성 작물 연구의 중요성 강조

농촌진흥청 유전체과 권수진 과장은 "최근 기후변화의 심화로 내염성 작물 연구가 중요해지고 있다."며 "이번 연구 결과는 내염성 작물 개발의 기초 자료를 확보했다는 데 큰 의의가 있다."라고 강조했다. 미래에는 농업 분야에서 내염성 작물이 보다 효과적으로 개발되어 기후 변화에 대응할 수 있을 것으로 기대된다.

출처: 농촌진흥청