▲ 우선희 교수

충북대학교(총장 고창섭) 식물자원학과 우선희 교수가 쓴 메밀의 이오노믹 변이의 유전적 기초에 대한 중요한 통찰력과 이오놈 아틀라스를 확립하여 영양성 강화를 위한 유전적 개선에 대한 새로운 관점을 세계 최초로 확인했다.

이 연구는 중국농업과학원 작물연구소 유전자은행, 벨기에 루뱅카돌릭대학교, 독일 막스플랑크 분자식물생리학연구소와 국제공동연구로 진행됐으며, ‘Genome-Wide Association Studies Reveal the Genetic Architecture of Ionomic Variation in Grains of Tartary Buckwheat(유전체 전반에 걸친 연관 연구, 쓴 메밀의 이오노믹 변이의 유전적 구조)’라는 제목으로 국제학술지 Advanced Science(Impact factor: 15.1) 저널에 온라인으로 발행됐다.

이 연구는 게놈 전반에 걸친 연관성 연구와 고 처리량 유도결합 플라즈마 질량분석기(ICP-MS)를 통합함으로써, 199개의 다양한 쓴 메밀 접근법 패널을 통해 20개의 이오노믹 트레이트와 관련된 수많은 중요한 핵심 유전자좌와 여러 잠재적으로 인과적인 후보 유전자를 메밀에서 세계 처음으로 확인한 것이다.

식물 이오놈은 미네랄 영양소와 미량 원소 구성을 말하며, 식물의 성장과 발달, 비생물적 및 생물학적 스트레스에 대한 내성에 기여한다. 작물의 필수 미량영양소 수준과 생물학적 이용 가능성은 작물생산의 질과 양에 영향을 미칠 뿐만 아니라 식단을 통해 인간에게 큰 영향을 미친다.

쓴 메밀(Fagopyrum tataricum)은 풍부한 미네랄 영양소와 미량원소를 가지고 있다. 특히, 루틴(Rutin) 성분은 플라보노이드의 일종으로 강력한 항산화 특성이 있으며, 염증을 제거하고 모세혈관을 튼튼하게 해 뇌졸중이나 뇌출혈 등 출혈성 질병을 예방하는데 도움이 될 뿐만 아니라 혈당과 콜레스테롤을 감소시켜 고혈압과 당뇨병 등 각종 성인병을 예방하고 심장과 뇌를 보호하며 피부 건강에도 많은 도움이 된다. 또한 췌장기능을 활성화시켜준다. 특히, Fagopyritois라는 물질이 발견되어 제2당뇨병에 효과가 있다고 밝혀졌다. 그러나 쓴 메밀 종자 이오놈(ionome) 변이의 유전적 기초는 여전히 충분히 이해되지 않았다.

식물의 이오놈은 유전체 특징, 기후 조건, 토양 특성 등 여러 내부 및 외부 요인의 종합에 의해 영향을 받는다. 종자 이오놈에 대한 게놈 전체 연관 연구(GWAS)를 통해 10가지 요소와 관련된 52개 유전자좌가 확인됐다. 분자생물학 실험에 따르면 FtACA13 프로모터(자동 억제된 Ca2+-ATPase)의 변이가 종자 나트륨 농도와 염 내성을 담당하며 이는 재배화 중에 선택된다.

게놈 전체연관 연구와 고 처리량 유도 결합 플라스마 질량분석법(ICP-MS)을 통합하여 20가지 이오노믹 특성과 관련된 여러 가지 중요한 핵심 유전자좌와 잠재적으로 인과적인 후보유전자가 199가지 다양한 쓴 메밀 수집 패널로 식별됐다.

현재, 종자자원의 이오놈의 유전적 기초는 현재까지 불분명하여 쓴 메밀의 분자적 육종과정이 제한되고 있으나 이를 통해 쓴 메밀의 자연적 이오노믹 변이의 유전적 기초에 대한 중요한 시사점을 제공한 것에 그 의미가 크다.

곽재근 기자  news@jbfocus.co.kr

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